固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响。

 

双氰胺固化剂的特点及应用

 

双氰胺，亦称二氰二胺、氰基胍，简称DICY或DCD。

双氰胺固化剂的特点：

双氰胺固化剂属于最早使用的一类加热固化类潜伏性固化剂，在室温下为固体，不溶于环氧树脂，以微粒子状分散到环氧树脂中，然后加热反应，一旦加热到熔点附近时，开始溶解并急速反应固化。

双氰胺为白色结晶粉末，熔点大约在209℃，可部分溶解于热水、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺。不溶于甲苯。

双氰胺固化剂的使用：

双氰胺微粉末分散到环氧树脂中，储存期可达6个月以上，储存稳定，不分层，不固化。固化反应温度一般在160~180℃，固化反应时间20~60分钟。对环氧当量190的双酚A环氧树脂，双氰胺固化剂理论用量（按活泼氢当量计算）为11.1份，但在实际用量时常在4~10份范围内（以100份质量的树脂为基准）。

双氰胺固化剂的促进剂：

双氰胺的固化温度较高，是它最大的缺点。为了降低双氰胺的固化温度，提高其固化速度，改善与环氧树脂的相容性，通常双氰胺会配合各种促进剂一起使用。因为使用促进剂同时会缩短适用期，影响储存期，所以根据工艺需要选择合适的促进剂就很重要。

双氰胺的促进剂多为碱性化合物，常用的促进剂包括咪唑类及其衍生物，有机脲类，改性胺类及酰肼类。

双氰胺固化物的特点：

双氰胺环氧树脂固化物有良好的粘接性能和Tg温度，且不着色。但双氰胺固化剂耐水性欠佳，在实际应用中可考虑性能需求酌情调整双氰胺用量。

双氰胺的应用领域：

双氰胺环氧树脂可广泛应用于粉末涂料，碳纤维预浸料，热固化油墨，层压板，单组份胶粘剂等领域。

 

酚醛胺固化剂的应用

 

酚醛胺的应用领域如下，

涂料：

工业防腐，船舶，集装箱及地坪涂料等；

胶粘剂：

结构胶，建筑结构胶，车用密封胶及电子封装等。

酚醛胺固化剂的类型、特点

 

酚醛胺

酚醛胺固化剂通常指酚、醛及多元胺等通过曼尼希缩合反应而成的改性胺类固化剂。

曼尼希反应，也称“Mannich反应”或胺甲基化反应，指含有活泼氢的化合物与甲醛和二元胺缩合，生成化合物的有机化学反应。通过曼尼希反应得到的酚醛胺固化剂，在分子结构中含有酚羟基，氨基（—NH2）及仲氨基（—NH—），使固化剂反应速度得以改善，并可以满足低温，潮湿环境固化的需要。

酚醛胺的类型：

酚醛胺固化剂根据选用的酚，醛及胺的种类不同，反应配比不同及反应工艺的不同，可以制备出性能不同的改性胺，使环氧树脂固化物表现出不同的性能特点，以满足各种场合的应用需求。

通常，酚、醛和二元胺三大类原料中，选择类型最多的为胺类。

酚：多为苯酚，腰果酚类；

醛：多为甲醛，多聚甲醛类；

二元胺：经过数年的发展，酚醛胺固化剂在多元胺的选择中也经过了数次迭代更新。目前，我们常见的酚醛胺中选用的多元胺包括：1、脂肪胺：乙二胺，己二胺，二乙烯三胺等；

2、聚醚胺；3、芳香胺；4、脂环胺；

二元胺改性制备的酚醛胺中，脂肪胺改性后的固化物的柔韧性，耐水性及粘接性较优；以聚醚胺改性后的固化物，韧性得以提高；以芳香胺改性的固化剂的耐热性，耐酸碱腐蚀性能较优，而以脂环胺改性后固化剂的色相浅，光泽度优，耐候性得到改善。

酚醛胺的特点：

通过改性，酚醛胺降低了有机胺的挥发性，刺激性和毒性。酚醛胺与环氧树脂配比范围宽泛，可调节控制固化反应速度。经过曼尼希反应，酚醛胺的结构中引入了酚醛骨架，提高了固化物的耐热性。结构中也引入了酚羟基，促进了固化剂的反应活性，降低了与环氧树脂的固化反应温度。

固化反应速度快，低温可固化；良好的耐化学品性，良好的耐酸碱腐蚀性能；潮湿基面可固化，良好的耐水性能；根据选择胺的不同，酚醛胺具有良好的柔韧性。

 

聚酰胺固化剂的特点及应用

聚酰胺

三、聚酰胺固化剂的特点

配比宽泛。聚酰胺最大的特点是配比宽泛，以普通双酚A型环氧树脂为例，聚酰胺用量范围可以在50-150份。

优良的粘结性能。聚酰胺对多种基材都具有优良的粘结性能及良好的附着力。

良好的防腐蚀性能。

聚酰胺在制备过程中通过加入改性成分，使固化物具有良好的耐水性及耐盐雾性能。

优良的柔韧性及耐冲击性能。

聚酰胺分子中含有较长的脂肪烃碳链，脂肪碳烃链隔离了环氧树脂分子内刚性的内苯环，在受负荷或冲击时能使键有较大的自由度， 使固化物具有优良的柔韧性。

常温固化。

聚酰胺固化剂可常温反应固化，操作方便。

四、聚酰胺固化剂的典型应用

根据用途，产品的性能及工艺条件，我们可以选择适合的聚酰胺固化剂。通常胺值小的聚酰胺固化剂，粘度高，多适用于粘接方面。胺值大的聚酰胺固化剂，粘度低，多适用于浇铸和复合材料类。

典型应用领域：

可广泛应用于环氧胶粘剂；应用于环氧砂浆或地坪中底涂；应用于工业防腐涂料；应用于绝缘材料，电子灌封；以二聚酸制备的聚酰胺固化剂，一般具有低挥发性及低毒性，可用于饮用水，医药设备及食品等的设备涂装，包装材料的涂装，粘接等。

聚酰胺固化剂的制备、特点及应用

 

聚酰胺

多胺类固化剂是环氧树脂固化剂中应用最为普遍的一类。其中聚酰胺固化剂在多胺类固化剂中占据重要地位。聚酰胺固化剂也称低相对分子质量聚酰胺树脂，在整个环氧固化剂体系中占据相当大的比例。

一、聚酰胺固化剂的制备
用于环氧树脂固化剂的聚酰胺是一种改性的多元胺。通常由亚油酸二聚体和脂肪族多元胺缩聚反应生成低分子量树脂称为聚酰胺固化剂，参与反应的胺多采用乙二胺和二乙烯三胺。
聚酰胺固化剂的分子量通常在500~9000之间。根据参与反应的二元胺的性质不同及反应中二聚酸与二元胺混合比例的不同，生成聚酰胺的性质也会有差异。
二、聚酰胺固化剂的类型

近年来，市场上应用最广泛的聚酰胺固化剂为聚酰胺650或聚酰胺651。聚酰胺650一般由二聚酸和二乙烯三胺制备，而聚酰胺651一般由二聚酸和三乙烯四胺制备。

聚酰胺650胺值在180~220mgKOH/g，与环氧树脂（EEW~190）的配比1:1左右。聚酰胺651胺值在380~450mg/KOH/g，与环氧树脂（EEW~190）的配比1:2左右。

如何选择环氧树脂固化剂

 

环氧固化剂

环氧树脂只有加入固化剂后才能获得实际应用。不同的固化剂，不同的固化工艺对固化物的最终性能有着至关重要的作用。固化剂种类繁多，这里分别按固化剂的化学结构，固化温度及用途作一分类介绍。

按化学结构分类的固化剂类型：

一、显在型

1、加成型

1.1、多元胺

1.1.1、单纯胺

1.1.1.1、直链脂肪胺

1.1.1.2、聚酰胺

1.1.1.3、脂环胺

1.1.1.4、芳香胺

1.1.2、变性胺

1.2、酸酐

1.3、聚酚

1.4、聚硫醇

2、触媒型

2.1、阴离子聚合型

2.2、阳离子聚合型

二、潜伏型

按固化温度分类的固化剂类型：

1、低温固化剂：（5℃左右）

聚硫醇，脂肪族多胺/促进剂，芳香族多胺/促进剂；

2、常温固化剂：（20℃左右）

聚酰胺，叔胺；

3、中温固化剂：（80℃左右）

咪唑，脂环胺，叔胺盐，二乙基氨基丙胺；

4、中/高温潜在型固化剂：（120℃左右）

酸酐/促进剂，双氰胺/促进剂，咪唑；

5、高温固化剂（150℃以上）

芳香族多胺，聚酚，酸酐。

按用途不同分类的固化剂类型

1、常温固化：应用于防腐涂料，建筑结构胶，建筑涂料，建筑修补胶，一般胶粘剂等。

多使用直链脂肪族多胺，聚酰胺，脂环族多胺，变性多元胺，聚硫醇等。

2、加热固化：应用于电绝缘材料，层压材料，粉末涂料，罐涂料，胶粘剂等。

多使用酸酐，咪唑类化合物，双氰胺，芳香族多胺，氨基树脂，线型酚醛树脂等。

环氧树脂与固化剂的配比计算

 

环氧与固化剂

环氧树脂与固化剂的几种常见化学反应类型和几种固化剂的配比计算方法。

一、伯胺和环氧基的反应：

目前，各种多胺类固化剂是环氧树脂使用量最大的一部分固化剂。当用伯胺固化环氧树脂时，在第一阶段伯胺和环氧基反应生成仲胺；在第二阶段，生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成羟基继续和环氧基反应。反应过程如下：

 不同结构的胺，采用不同的固化温度，固化速度也不相同。通过添加促进剂或提高固化温度，可促进反应加快。

二、酸酐和环氧基的反应：

酸酐和双酚A型环氧树脂的反应，首先是树脂中的羟基或是酸酐中游离的羧基开始反应。

生成的单酯或羟基继续与环氧基反应，最后生成立体的网状结构。

环氧树脂固化剂种类、结构与特性及用途汇总概述

 

环氧固化剂

环氧树脂之所以能得到广泛的应用，就是这些成分多变配合的结果。尤其是固化剂，一旦环氧树脂确定后，固化剂对环氧树脂组成物的工艺性和固化产物的最终性能起决定性作用。

固化剂的分类

固化剂按用途可分为常温固化剂和加热固化剂。环氧树脂高温固化时一般性能优良，但是在土木建筑中使用的涂料和粘接剂等由于加热困难，需要常温固化；所以大都使用脂肪胺、脂环映以及聚酰胺等，尤其是冬季使用的涂料和粘接剂不得不与多异氰酸酯并用，或使用具有恶臭气味的聚琉醇类。

固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响，例如芳香多胺、咪唑、酸酐等固化剂固化环氧树脂的耐热性高于脂肪族多胺、低分子聚酰胺固化剂；芳香族酸酐固化环氧树脂的耐水性优于芳香二胺和脂肪族多胺固化剂；酸酐固化剂固化环氧树脂的耐碱性优于耐酸性。应根据不同的用途和性能要求选择适当的固化剂。

各种固化剂的固化温度各不相同，固化物的耐热性也有很大不同。一般地说，使用固化温度高的固化剂可以得到耐热优良的固化物。对于加成聚合型固化剂，固化温度和耐热性按下列顺序提高：

脂肪族多胺＜脂环族多胺＜芳香族多胺≈酚醛＜酸酐

 

常温固化环氧涂料的胺类固化剂

 

胺类固化剂

五、聚醚胺类

聚醚胺（PEA）：是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物。端氨基聚醚具有以下结构：x, y = 0- n。聚醚胺是通过聚乙二醇、聚丙二醇或者乙二醇/丙二醇共聚物在高温高压下氨化得到的。通过选择不同的聚氧化烷基结构，可调节聚醚胺的反应活性、韧性、粘度以及亲水性等一系列性能，而胺基提供给聚醚胺与多种化合物反应的可能性。其特殊的分子结构赋予了聚醚胺优异的综合性能，目前商业化的聚醚胺包括单官能、双官能、三官能，分子量从230到5000的一系列产品。在聚脲喷涂、大型复合材料制成以及环氧树脂固化剂等众多领域得到了广泛应用。

端氨基聚醚黏度低，无色，与环氧树脂相容性好，适用期长，粘接强度高。.端基聚醚固化环氧树脂放热温度降低，产物无色透明、高光泽、坚韧、耐热冲击。端氨基聚醚沸点高、蒸汽压低、毒性小，对皮肤有潜在刺激性。

六、酚醛胺类

系采用不同有机胺类固化剂与酚类、甲醛进行曼尼希反应而制得。酚醛胺固化剂的粘度低、活性高，可在低温或常温下使用。其固化物的耐热性和强度下降，韧性提高。其中，基于腰果酚的酚醛胺固化剂最为涂料工程师所了解。

七、酰胺基胺类

酰胺基胺是聚胺和脂肪酸加聚合成反应而成。同时具有脂肪胺和聚酰胺的特性。酰胺基胺具有脂肪胺的快速固化，良好的耐水性和耐腐蚀性，同时又具有类似于聚酰胺的较长的可操作时间和良好的柔韧性。酰胺基胺较小的分子量确保了产品的低粘度，在保证较长时间的可操作时间，同时后期固化（上硬度，具有剪切强度）的时间比较短。

酰胺基胺主要特点如下：

1. 较低的粘度，方便操作

2. 与树脂良好的互溶性

3. 较长的可操作时间，常温下具有1-3小时的可操作时间（200g,25℃）

4. 较短的固化时间，常温下1.5-4.5小时的固化时间（200g,25℃）.

5. 潮湿面固化，在没有明水的基面固化情况良好

6. 较低的发热温度，发热温度一般都低于65℃（200g,25℃）

7. 固化物具有优良的物理性能，较高的抗拉，抗压，抗弯，抗剪等性能。

8. 固化物具有优良的耐水，耐酸碱等化学品的性能。

9. 优良的粘结性

10. 优良的光泽度

11. 良好的柔韧性

基于其潮湿面固化性优，酰胺基胺可用于制作低表面处理环氧涂料。

 

常温固化环氧涂料的胺类固化剂

胺类固化剂

三、芳香族多元胺类

间苯二胺

间苯二甲胺

4,4’二胺基二苯基甲烷（DDM）

4,4’二胺基二苯砜（DDS）

芳族多元胺固化剂的特点

优点：固化物耐热性、耐化学性、机械强度均比脂肪族多元胺好。（分子中含一个或多个苯环）

缺点：

（1）活性低，大多需加热后固化。

原因：与脂肪族多元胺相比，氮原子上电子云密度降低，使得碱性减弱，同时还有苯环的位阻效应；

（2）大多为固体，其熔点较高，工艺性较差。

芳香胺无法直接作为涂料的常温固化剂，而是要进行液化后，可作为中底涂的固化剂。如，芳族多元胺与单缩水甘油醚反应生成液态加成物。如590、T-31、H-113固化剂等。

四、聚酰胺

由二聚植物油脂肪酸和脂肪胺缩聚而成，如：9,11-亚油酸与9,12-亚油酸二聚反应，然后与2分子DETA进行酰胺化反应。

聚酰胺固化剂的特点

（1）挥发性和毒性很小；

（2）与EP相容性良好；

（3）化学计量要求不严，用量可在40~100phr间变化；

（4）对固化物有很好的增韧效果；

（5）放热效应低，适用期较长。

 缺点：固化物的耐热性较低，耐化学性和耐溶剂型较差，粘度大，固化反应活性也不高，低温固化性差，必要时可和其他高活性固化剂并用或加入促进剂。

 

常温固化环氧涂料的胺类固化剂

胺类固化剂

常温固化环氧涂料的胺类固化剂可分为反应型固化剂和催化型固化剂，其中，通常可用于常温固化环氧涂料的反应型固化剂包括以下一些：

一、脂肪族多元胺类

如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、多乙烯多胺等等。

脂肪胺类固化剂的特点

（1）活性高，可室温固化。

（2）反应剧烈放热，适用期短；

（3）一般需后固化。室温固化7d左右，再经2h/80~100℃后固化，性能更好；

（4）固化物的热变形温度较低，一般为80~90 ℃；

（5）固化物脆性较大；

（6）挥发性和毒性较大。

因而，它们通常并不直接用作涂料的固化剂，而是要通过加成或缩合反应引入新的分子结构进行改性后使用。

二、脂环族多元胺类

脂环胺为分子结构里含有脂环（环己基、杂氧、氮原子六元环）的胺类化合物。多数为低粘度液体，适用期比脂肪胺长，固化物的色度、光泽优于脂肪胺和聚酰胺；中温固化，价格高，透明性好，耐候性好，固化物的机械强度高；改性后的产品可室温固化。

最常见的为异佛尔酮二胺（脂环胺）。然而，它们通常也并不直接用作涂料的固化剂，而是要通过加成或缩合反应引入新的分子结构进行改性后使用。

 

固化剂面临的挑战与改变

固化剂的应用

固化剂作为发挥环氧树脂价值的一个核心物质，固化后产物的性质取决于固化剂的性能，因此对固化剂的研究之路具有深远的意义。从研究固化剂至今，结合国内外现状，目前固化剂面临着以下一些挑战与改变。

1、开发高活性耐热性优良的固化剂，改性聚醚胺、脂肪胺或混合复配制备高活性耐热性固化体系。

2、韧性与强度的结合。由于传统环氧树脂在固化后性能较差，特别是韧性低、质脆，极大影响其使用，因此提高环氧树脂的性能就需要改进韧性。

3、固化环境，克服胺固化剂挥发性与毒性，用物理或化学法改性胺以促进室温固化剂的发展。

4、特殊环境的适应性与专用性。满足潮湿、地下低温环境或水库大坝补修的水下等特殊环境。

5、固化剂与固化技术的匹配性。将多种固化技术（热固化、微波固化、光固化）结合，选择合适的固化剂或许可以得到综合性能兼优的固化产物。

6、加热型潜伏性固化剂具有极大的潜力，可以继续研究双氰胺及其改性产物、有机酸酰肼、硼-胺络合物、咪唑类、微胶囊等潜伏性固化剂。

 

固化剂的选择要点

固化剂选择

固化剂的选择：固化剂对环氧树脂的性能影响较大，一般按下列几点选择：

(1)、从性能要求上选择：有的要求耐高温，有的要求柔性好，有的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂；

(2)、从固化方法上选择：有的制品不能加热，则不能选用热固化的固化剂；

(3)、从适用期上选择：所谓适用期，就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时止的时间。要适用期长的，一般选用酸酐类或潜伏性固化剂；

(4)、从安全上选择：一般要求毒性小的为好，便于安全生产；

(5)、从成本上选择。

 

固化剂的使用

环氧固化剂

固化剂在环氧地坪漆中的使用

环氧树脂与固化剂反应的过程是一个化学反应的过程，均匀混合之后的环氧涂料，树脂中的羟基会先由闭状态开环，然后与固化剂中的氢氧键重组，形成新的闭环。这种新闭环交叉互联，形成坚固的立体结构，新结构处于非常稳定的状态，这种状态赋予了环氧地坪漆强劲的机械性能和化学抗性，对于日常的耐损或化学制剂有良好的耐性。

既然固化过程是化学反应过程，那么必然有一个反应成分质量的配比问题，只有当环氧树脂与固化剂达到平衡的状态，固化反应才能既充分又恰当。当固化剂过多的时候，开环的环氧树脂已经与足够的固化成分链接，多出来的固化剂就没办法找到更多的开环树脂，因此它只能以原来的状态游离在环氧漆膜之中；而当固化剂过少时，环氧树脂同样找不到可以链接的固化成分，因此它也只能游离在漆膜之中。这样就是通常看到的无法固化的情况，过多或过少的固化剂，都会影响成膜质量。

除此之外，搅拌不均匀也是影响固化反应的严重问题。很多用户按照厂家配比的材料进行施工后仍出现无法固化的情况，这就是一个混合不匀的典型案例。树脂与固化剂良好反应需要两种材料正确混合在一起，搅拌不均时，两种漆液没办法进行很好的融合，没有接触在一起的材料不会反应，所以只能维持各自原来的液体状态，就表现为漆液没办法干燥，或者长时间处理粘腻状态的情况。

固化剂在粉末涂料中的应用

在热塑性粉末涂料中不需要固化剂，但是在热固性粉末涂料中，固化剂是粉末涂料组成中必不可少的成分，如果没有固化剂，热固性粉末涂料就无法交联固化成膜得到具有一定物理力学性能和耐化学药品性能的涂膜。固化剂的性质是决定粉末涂料和涂膜性能的主要影响因素。

固化剂应具有良好的与树脂进行化学反应的活性，在常温和熔融挤出混合温度条件不与树脂发生化学反应，而在烘烤固化条件下，与树脂迅速进行交联固化反应，得到外观流平性好，物理力学性能和耐化学药品性能好的涂膜。

从粉末涂料的制造工艺和储存稳定性考虑，固化剂在常规或室温条件下是固体，而不是液体，最好是固体粉末状或者容易粉碎的固体粒状或片状。

从节约能源考虑，固化剂与树脂的交联固化反应温度低，反应时间短，这样有利于低温短时间固化成膜，可以节能，提高生产效率。

 

不同种类的涂料使用固化剂

 

不同种类的涂料使用的固化剂也各不相同。

粉末涂料固化剂主要有异氰脲酸三缩水甘油酯（通常英文缩写为TGIC）和β-羟烷基酰胺（通常英文缩写为HAA）

环氧固化剂、异氰酸酯固化剂、特种胺固化剂等会根据各自性能应用于不同体系的涂料中。

 

固化剂的分类

 

固化剂按化学成分分类

1.脂肪族胺类 例如 乙烯基三胺 DETA 氨乙基哌嗪AE 

2.芳族胺类 例如 间苯二胺m-PDA MPD 二氨基二苯基甲烷DDM HT-972 DEH-50 

3.酰胺基胺类

4.潜伏固化胺类

5.尿素替代物。

按用途分类

固化剂按用途可分为常温固化剂和加热固化剂。环氧树脂高温固化时一般性能优良，但是在土木建筑中使用的涂料和粘接剂等由于加热困难，需要常温固化；所以大都使用脂肪胺、脂环映以及聚酰胺等，尤其是冬季使用的涂料和粘接剂不得不与多异氰酸酯并用，或使用具有恶臭气味的聚琉醇类。

至于中温固化剂和高温固化剂，则要以被着体的耐热性以及固化物的耐热性、粘接性和耐药品性等为基准来选择。选择重点为多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有优良的电性能，所以广泛用于电子、电器方面。

脂肪族多胺固化物粘接性以及耐碱、耐水性均优良。芳香族多胺在耐药品性方面也是优良的。由于氨基的氮元素与金属形成氢键，因而具有优良的防锈效果。胺质量浓度愈高，防锈效果愈好。酸酐固化剂和环氧树脂形成酯键，对有机酸和无机酸显示了高的抵抗力，电性能一般也超过了多胺。

 

固化剂

 

固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响。