順丁烯二酸酐(MA)為白色晶體,相對密度1.509,熔點(diǎn)53℃,沸點(diǎn)202℃。標(biāo)準(zhǔn)用量為30~40phr,固化條件為160℃/4h或200℃/2h。 順丁烯二酸酐熔點(diǎn)低,和環(huán)氧樹脂配制混合物時(shí)只要預(yù)先將樹脂加熱到60℃,然后在攪拌下逐漸將MA加入即將熔融?;旌衔镌?/font>25℃下能有2~3天的適用期。 MA的缺點(diǎn)是升華比PA還要嚴(yán)重,對操作者的眼睛、呼吸道損害較大;另外固化產(chǎn)物的脆性很大,所以目前很少單獨(dú)使用它作為環(huán)氧樹脂固化劑。但MA作為混合酸酐和通過狄斯-阿爾德反應(yīng)制備各種酸酐的主要原料,還值得重視。 7.6.3 四氫鄰苯二甲酸酐 四氫鄰苯二甲酸酐(THPA)由于二烯和順丁烯二酸酐按狄斯-阿爾德反應(yīng)制得的。分子量152,熔點(diǎn)102~103,THPA沒有鄰苯二甲酸酐和順丁烯二酸酐那樣令人不愉快的升華現(xiàn)象,在常溫下蒸氣壓很低,因而對人體的刺激性很小。從表7-57中可見,順丁烯二酸酐的揮發(fā)性是最大的,在125℃下四氫鄰苯二甲酸酐和環(huán)氧樹脂的混合物比順丁烯二酸酐及鄰苯二甲酸酐的適用期要長得多。 但是四氫鄰苯二甲酸酐的熔點(diǎn)還是在100℃以上,給混合物配制帶來了不變,因此有改性的必要。四氫鄰苯二甲酸酐在硫酸、五氧化二磷等強(qiáng)酸存在下加熱到194~200℃5~7h,它的六元環(huán)上的雙鍵會(huì)發(fā)生由4位轉(zhuǎn)至3位、2位、1位的變化,生成4種如下結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體混合物。 4位異構(gòu)體最容易轉(zhuǎn)位成2位體,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長再轉(zhuǎn)位成3位和1位異構(gòu)體。這二種異構(gòu)體混合物在室溫下為液體,容易和環(huán)氧樹脂混溶,對使用帶來了方便。用這種液態(tài)酸酐和E—44雙酚A型環(huán)氧樹脂的固化產(chǎn)物性能如表7-59。 表 7-59 液體四氫鄰苯二甲酸酐的樹脂固化產(chǎn)物性能
7.6.4 甲基四氫鄰苯二甲酸酐 3(或4)-甲基-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,簡稱為甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MeTHPA)。它是淡黃色液體,能溶于苯、甲苯、丙酮、四氯化碳、氯仿、醋酸乙酯,微溶于石油醚。其典型的物理化學(xué)指標(biāo)見表7-60。 表 7-60 甲基四氫鄰苯二甲酸酐的典型物化指標(biāo)[7]
由于分子結(jié)構(gòu)中有甲基存在,與羧酸碳原子較近的的有一定的空間位阻,同時(shí)甲基又 供電子基團(tuán),因而有誘導(dǎo)效應(yīng)存在,這兩種作用使羧基碳原子親電性下降,降低了酐基的活性,從而使甲基四氫鄰苯二甲酸酐和環(huán)氧樹脂的混合物比由順丁烯二酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐組成的環(huán)氧樹脂混合物在室溫下有更長的適用期。在同樣的溫度(146℃)時(shí)有更長的凝膠時(shí)間,具體情況見表7-61.幾種酸酐在160℃的揮發(fā)性和固化產(chǎn)物性能對比見表7-62及表7-63。
注:揮發(fā)性測定方法 不同的酸酐試樣,均在160℃放置1h后,稱取其質(zhì)量在計(jì)算出揮發(fā)分。 表 7-62 3種酸酐作為E—42環(huán)氧樹脂固化劑產(chǎn)物的性能對比
表 7-63 4種酸酐與E—42環(huán)氧樹脂組成混合物在146℃下的凝膠時(shí)間
甲基四氫鄰苯二甲酸酐的揮發(fā)性小,毒性也低,又是低黏度液體,和環(huán)氧樹脂在室溫下就能混溶,機(jī)械性能和電氣絕緣強(qiáng)度優(yōu)良,因此,它是目前用于電氣絕緣的大型澆鑄料、層壓、纏繞環(huán)氧制品的主要固化劑。 我國有些單位采用異戊二烯和環(huán)戊二烯的混合物和順丁烯二酸酐反應(yīng)制得的液態(tài)酸酐,基本性能同甲基四氫鄰苯二甲酸酐接近。因由于存在著內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐,它們的熔點(diǎn)接近-5℃。 甲基四氫鄰苯二甲酸酐的毒理數(shù)據(jù): (1)體內(nèi)注射 LD-50 小白鼠0.222g/kg 大白鼠 0.255g/kg (2)口服 LD-50 小白鼠1.707g/kg 大白鼠2.102g/kg (3)皮膚刺激性 該品0.5ml涂敷兔耳2周后無異常;該品2ml涂敷兔背仍無變化;該品0.4ml連續(xù)三天涂敷兔背產(chǎn)生痕痂現(xiàn)象。 從上述數(shù)據(jù)來看。MeTHPA的毒性比一般胺類低20倍,臭味和皮膚刺激性均小于順丁烯二酸酐和鄰苯二甲酸酐。 為了加快MeTHPA和環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng),和其他酸酐一樣可以在配方中添加叔胺。 |