環(huán)氧促進(jìn)劑DBU與其他胺類(lèi)固化劑的協(xié)同效應(yīng)及性能調(diào)控

各位朋友，各位同行，大家好！我是今天的主講人，很高興能在這里和大家一起聊聊環(huán)氧樹(shù)脂固化中的那些事兒，特別是關(guān)于環(huán)氧促進(jìn)劑DBU與胺類(lèi)固化劑之間的“愛(ài)恨情仇”及其性能調(diào)控。

咱們都知道，環(huán)氧樹(shù)脂就像一位“天生麗質(zhì)難自棄”的佳人，擁有優(yōu)異的粘接性、耐腐蝕性、電絕緣性等等一系列迷人的優(yōu)點(diǎn)。但是呢，這位佳人也有一點(diǎn)“高冷”，需要借助外力才能“嫁”出去，完成固化，從而釋放她全部的魅力。而這個(gè)“外力”，就是我們常說(shuō)的固化劑和促進(jìn)劑。

今天，我們要重點(diǎn)關(guān)注的就是DBU——1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯，這位在環(huán)氧固化界名聲赫赫的“催化大師”，以及它和胺類(lèi)固化劑之間的那些奇妙故事。

一、DBU：環(huán)氧固化界的“妙手神醫(yī)”

DBU，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，就是一個(gè)環(huán)狀的有機(jī)堿，它就像一位“妙手神醫(yī)”，能加速環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng)。為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)以下幾種方式發(fā)揮作用：

1. 活化環(huán)氧基： DBU可以與環(huán)氧基發(fā)生作用，使其更易受到胺類(lèi)固化劑的攻擊，就像“牽線搭橋”，讓“有情人終成眷屬”。
2. 加速胺類(lèi)固化劑反應(yīng)： DBU可以作為質(zhì)子受體，活化胺類(lèi)固化劑，使其反應(yīng)活性更高，固化速度更快，堪稱(chēng)“神助攻”。
3. 促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)： DBU還能促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂分子之間的交聯(lián)反應(yīng)，使得固化后的產(chǎn)物具有更致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，性能更上一層樓。

為了讓大家更直觀地了解DBU這位“妙手神醫(yī)”，我們不妨來(lái)看看它的“體檢報(bào)告”——產(chǎn)品參數(shù)：

產(chǎn)品名稱(chēng)	1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯 (DBU)
CAS No.	6674-22-2
分子式	C9H16N2
分子量	152.23
外觀	無(wú)色至淡黃色液體
純度（GC）	≥99.0%
沸點(diǎn)	80-83 °C (8 mmHg)
密度 (20°C)	1.018 g/mL
折光率 (20°C)	1.519
水分含量	≤0.1%
應(yīng)用領(lǐng)域	環(huán)氧樹(shù)脂固化促進(jìn)劑、有機(jī)合成催化劑等

二、DBU與胺類(lèi)固化劑：一場(chǎng)“相愛(ài)相殺”的協(xié)奏曲

胺類(lèi)固化劑是環(huán)氧樹(shù)脂固化中的“?？汀保鼈兎N類(lèi)繁多，各有千秋。常見(jiàn)的有脂肪胺、芳香胺、改性胺等等。當(dāng)DBU與胺類(lèi)固化劑相遇時(shí)，就會(huì)上演一場(chǎng)“相愛(ài)相殺”的協(xié)奏曲。

• “相愛(ài)”：協(xié)同增效，性能飛躍

DBU與胺類(lèi)固化劑的協(xié)同作用，可以顯著提高環(huán)氧樹(shù)脂的固化速度、固化程度和固化產(chǎn)物的性能。就好比兩位武林高手聯(lián)手，威力自然倍增。

*   **加速固化：** 添加適量的DBU，可以顯著縮短環(huán)氧樹(shù)脂的固化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，這對(duì)于需要快速固化的場(chǎng)合尤為重要。
*   **提高固化程度：** DBU可以促進(jìn)環(huán)氧基與胺基之間的反應(yīng)，使固化更加完全，減少殘留的環(huán)氧基，從而提高固化產(chǎn)物的耐熱性、耐化學(xué)性和力學(xué)性能。
*   **改善低溫固化性能：** 在低溫條件下，胺類(lèi)固化劑的活性往往較低，固化速度緩慢。而DBU的加入，可以有效提高低溫固化速率，拓寬了環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用范圍。

• “相殺”：用量需謹(jǐn)慎，過(guò)猶不及

  當(dāng)然，DBU也不是萬(wàn)能的，使用時(shí)需要控制好用量。如果添加過(guò)量，可能會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響，比如：

  • 固化速度過(guò)快： DBU的添加會(huì)加速固化反應(yīng)，但如果用量過(guò)多，可能導(dǎo)致固化速度過(guò)快，產(chǎn)生過(guò)多的熱量，引發(fā)局部過(guò)熱，甚至出現(xiàn)開(kāi)裂、氣泡等問(wèn)題。
  • 影響儲(chǔ)存穩(wěn)定性： DBU屬于強(qiáng)堿性物質(zhì)，過(guò)量添加可能會(huì)降低環(huán)氧樹(shù)脂膠的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，導(dǎo)致膠體粘度升高，甚至發(fā)生預(yù)固化現(xiàn)象。
  • 氣味問(wèn)題： DBU本身具有一定的氣味，過(guò)量添加可能會(huì)使固化產(chǎn)物帶有異味，影響使用體驗(yàn)。

三、DBU用量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂性能的影響：數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)

為了更清晰地了解DBU用量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂性能的影響，我們用數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)話(huà)，編制了以下表格，模擬了不同DBU用量下，環(huán)氧樹(shù)脂固化產(chǎn)物的關(guān)鍵性能變化。需要說(shuō)明的是，這僅僅是模擬數(shù)據(jù)，具體數(shù)值會(huì)受到環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)型、胺類(lèi)固化劑類(lèi)型、固化條件等多種因素的影響，實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

DBU用量 (相對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量百分比)	固化時(shí)間	玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg, °C)	拉伸強(qiáng)度 (MPa)	彎曲強(qiáng)度 (MPa)	耐熱性
0%	慢	80	50	80	較差
0.5%	較快	95	65	100	良好
1%	快	110	75	120	優(yōu)異
2%	很快	115	70	110	優(yōu)異
3%	過(guò)快，可能產(chǎn)生氣泡	110	60	90	較好，但可能存在缺陷

從上表可以看出：

• 適量添加DBU可以顯著提高固化速度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高，通常意味著材料的耐熱性越好。
• DBU用量在一定范圍內(nèi)，可以提高拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。 但過(guò)量添加反而可能導(dǎo)致力學(xué)性能下降，這可能是由于固化速度過(guò)快導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大，或者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不均勻造成的。
• DBU用量需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。 并非越多越好，過(guò)猶不及。

四、性能調(diào)控：玩轉(zhuǎn)DBU，定制專(zhuān)屬環(huán)氧體系

• 適量添加DBU可以顯著提高固化速度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高，通常意味著材料的耐熱性越好。
• DBU用量在一定范圍內(nèi)，可以提高拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。 但過(guò)量添加反而可能導(dǎo)致力學(xué)性能下降，這可能是由于固化速度過(guò)快導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大，或者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不均勻造成的。
• DBU用量需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。 并非越多越好，過(guò)猶不及。

四、性能調(diào)控：玩轉(zhuǎn)DBU，定制專(zhuān)屬環(huán)氧體系

既然DBU和胺類(lèi)固化劑之間存在著如此復(fù)雜的關(guān)系，那么如何才能玩轉(zhuǎn)DBU，定制出性能優(yōu)的環(huán)氧體系呢？這里給大家分享幾個(gè)小技巧：

1. 選擇合適的胺類(lèi)固化劑： 不同的胺類(lèi)固化劑與DBU的協(xié)同效果不同。一般來(lái)說(shuō)，脂肪胺類(lèi)固化劑反應(yīng)活性較高，與DBU的協(xié)同效果更明顯；而芳香胺類(lèi)固化劑反應(yīng)活性較低，需要更高的DBU用量才能達(dá)到理想的固化效果。
2. 調(diào)整DBU用量： DBU的用量需要根據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)型、胺類(lèi)固化劑的類(lèi)型、固化條件以及目標(biāo)性能進(jìn)行優(yōu)化。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索出佳的用量范圍。
3. 與其他助劑配合使用： 除了DBU，還可以添加其他助劑，如增韌劑、消泡劑、填料等，來(lái)進(jìn)一步改善環(huán)氧樹(shù)脂的性能。例如，添加納米二氧化硅可以提高固化產(chǎn)物的硬度和耐磨性；添加液體橡膠可以提高固化產(chǎn)物的韌性和抗沖擊強(qiáng)度。
4. 靈活調(diào)整固化條件： 固化溫度、固化時(shí)間等都會(huì)影響環(huán)氧樹(shù)脂的固化效果。通過(guò)調(diào)整固化條件，可以更好地發(fā)揮DBU的促進(jìn)作用，優(yōu)化固化產(chǎn)物的性能。

五、案例分享：DBU在實(shí)際應(yīng)用中的“高光時(shí)刻”

為了讓大家更深入地了解DBU的應(yīng)用，我們來(lái)看幾個(gè)實(shí)際的案例：

• 案例一：快速固化涂料

  在某些需要快速固化的涂料應(yīng)用中，如汽車(chē)修補(bǔ)漆、地坪漆等，為了提高施工效率，通常會(huì)添加DBU作為促進(jìn)劑。通過(guò)DBU的加速作用，可以顯著縮短涂層的干燥時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

• 案例二：低溫固化膠粘劑

  在某些低溫環(huán)境下，如冬季施工或冷庫(kù)維修等，環(huán)氧膠粘劑的固化速度會(huì)大大降低。此時(shí)，添加適量的DBU可以提高低溫固化速率，保證膠粘劑的正常使用。

• 案例三：高性能復(fù)合材料

  在高性能復(fù)合材料領(lǐng)域，如航空航天、風(fēng)力發(fā)電等，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的性能要求非常高。通過(guò)DBU與胺類(lèi)固化劑的協(xié)同作用，可以提高復(fù)合材料的耐熱性、力學(xué)性能和耐化學(xué)性，滿(mǎn)足嚴(yán)苛的應(yīng)用需求。

六、總結(jié)與展望：DBU，未來(lái)可期！

總而言之，DBU作為一種高效的環(huán)氧促進(jìn)劑，在環(huán)氧樹(shù)脂固化中扮演著重要的角色。它與胺類(lèi)固化劑之間的協(xié)同作用，可以顯著提高環(huán)氧樹(shù)脂的固化速度和固化產(chǎn)物的性能。但是，DBU的使用也需要謹(jǐn)慎，用量過(guò)多可能會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化，選擇合適的胺類(lèi)固化劑，調(diào)整DBU用量，并與其他助劑配合使用，才能定制出性能優(yōu)的環(huán)氧體系。

展望未來(lái)，隨著環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的性能要求也越來(lái)越高。相信DBU作為一種高效的促進(jìn)劑，將在環(huán)氧樹(shù)脂領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，助力我們開(kāi)發(fā)出更多高性能、多功能的環(huán)氧材料！

好了，今天的分享就到這里，感謝大家的聆聽(tīng)！希望我的講解能對(duì)大家有所幫助。如果大家有什么問(wèn)題，歡迎隨時(shí)提問(wèn)，我們一起交流學(xué)習(xí)！ 謝謝大家！

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。