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桐油在环氧电镀银树脂中应用

油的主要组成为桐油酸三甘油酯,即十八碳共轭三烯-9,11,13-酸三甘油酯。桐油酸三甘油酯在碱、酸作用下,水解成为含有3个共轭双键的不饱和桐油酸。分子结构中的共轭双键邻近碳原子上的氢,在空气中氧气作用下发生夺氢反应,生成的氢过氧化物分解产生自由基引发聚合反应。具有成膜性好、干燥快、涂膜坚韧、耐水、耐光、耐碱等特点。桐油具有广泛的用途:在感光涂料、油墨用树脂中的应用;为制造油脂漆的主要原料,如作为醇酸树脂漆、环氧电镀银树脂漆、酚醛树脂漆的改性剂;改性不饱和聚酯(UPR)具有良好的空干性,克服了一般不饱和聚酯制品或涂层表面,因氧气的阻聚而不能表干的缺陷;改性酚醛树脂作为汽车、摩托车等机动车的刹车片基础树脂,具有极好的耐磨性、抗冲击性及长的使用寿命;碱性条件下改性酚醛树脂与棉,或木浆纤维素纸制成层压材料,制品具有高耐热性、低吸水率,优良的绝缘性能及高机械强度和易加工性能,可应用于覆铜板行业;作为聚氨酯扩链剂——桐油改性摩卡,不仅可作为环氧树脂固化剂使用,而且桐油改性摩卡扩链预聚物的适用期比摩卡(MOCA)3.3-二氧-4.4-二氨基苯基甲烷长2~3倍,提高了操作工艺的安全性、降低操作环境毒性,同时降低聚氨酯成本。

自五六十年代利用桐油生成液态聚酰胺,和桐油酸酐以粘接云母绝缘带以来,业界相继研制出桐油改性环氧树脂室温、中温、高温固化剂。合成机理主要利用桐油分子结构中的不饱,和共轭双键的反应活性进行加成或取代反应得到产物。桐油酸酐(TOA)为桐油与顺丁烯二酸酐的加成产物。反应机理为桐油酸三甘油酯的共轭双键,与不饱和酸或酸酐发生Diels-Alder双烯加成环化反应,生成稳定的六元环结构。反应示意式如下。本反应活化能低、反应活性大,在较低温度(如80℃)即能发生加成反应。考虑到桐油酸三甘油酯与顺酐加成反应的位阻效应,为使酸酐反应完全和产物具有足够的粘度,通常是在180~210℃区间反应。为避免桐油双键高温下交联氧化,反应可通入惰性气体氮气保护,得到的产物酸酐当量比理论预期值低得多。桐油与顺酐的加成反应理论摩尔比为1∶3,因此重量比则在100∶30~50之间进行选择。桐油酸三甘油酯在桐油中的胺桐油合成的低分子液态聚酰胺系将桐油加热变成桐油酸二聚体,再与多元伯胺(如DETA、TETA等)于高温280~300℃下反应得到。聚酰胺树脂生产方法有高压法、间接法和直接常压法。低分子量液态聚酰胺用作环氧树脂固化剂具有许多优点,如机械强度较高等。但单纯的聚酰胺室温固化不完全,即使室温固化7天以上,环氧基团残留率仍达30%以上。

通过提高固化温度、加入芳香胺或改性芳胺加热固化、添加适量的促进剂如Dmp-30等,一方面可以克服固化不完全的缺陷,提高机械强度;另一方面可以使热变形温度从60~70℃提高至100℃以上。桐油改性曼尼赫碱系环氧树脂的一种重要的固化剂。采用的胺类主要有乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺、间苯二(甲)胺等。采用的酚类如苯酚、苯基苯酚、壬基苯酚、混甲酚等;采用的醛类如甲醛、丁醛、多聚甲醛等。此类改性胺皆属于酚醛改性胺范畴。固化剂分子结构中含有能促进环氧树脂固化的酚羟基和胺类活泼氢,大大加强了反应活性、提高了固化反应程度,极易形成高度网状交联结构。同时带有的酚醛骨架结构,进一步提高了热变形温度,改善了树脂本身耐热性不足和耐腐蚀性不足的缺点。

通过调整配比用量可调整固化速度,能在常温、低温(0~5℃)、潮湿、水下环境中固化环氧树脂。桐但是存在树脂固化速度快、内应力分布不均匀、导致树脂固化物脆性大、附着力不强的缺点,应用受到限制。为克服这一缺陷,通过采用带有许多长的柔性碳链、能够与苯酚进行取代反应的桐油为改性剂,参与固化剂结构、使其分子量增大,降低对水、汽敏感性,达到改善环氧树脂固化物的脆性和提高柔韧性的目的,使有更高的附着力和粘接力。


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