1,3-二氮唑固化劑
咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等1,3-二氮唑固化劑是一類高活性固化劑,1,3-二氮唑固化劑在中溫下短時間即可使環(huán)氧樹脂固化,因此其與環(huán)氧樹脂組成的單組分體系貯存期較短。
必須對1,3-二氮唑固化劑進行化學改性,在其分子中引入較大的取代基形成具有空間位阻的咪唑類衍生物,或與過渡金屬Cu、Ni、Co、Zn等的無機鹽反應(yīng)生成相應(yīng)的咪唑鹽絡(luò)合物,才能成為在室溫下具有一定貯存期的潛伏性固化劑。
對1,3-二氮唑固化劑進行化學改性的方法很多,從反應(yīng)機理上來看,主要有兩種:一種是利用咪唑環(huán)上1位仲胺基氮原子上的活潑氫對其進行改性,這類改性劑有異氰酸酯、氰酸酯、內(nèi)酯等,改性后所得的咪唑類衍生物具有較長的貯存期和良好的機械性能。
另一種方法是利用咪唑環(huán)上3位N原子的堿性對其改性,使它與具有空軌道的化合物復(fù)合,這類物質(zhì)包括有機酸、金屬無機鹽類、酸酐、TCNQ、硼酸等。
其中金屬無機鹽類一般是含具有空軌道的過渡金屬離子,如Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Co2+等,它們與咪唑形成配位絡(luò)合物,具有很好的貯存性,而在150~170℃迅速固化,但無機鹽類、有機酸及其鹽類等的引入,將會破壞原咪唑固化產(chǎn)物的耐水解性和耐濕熱性。
對苯二酚二羥乙基醚(芳香族二醇擴鏈劑HQEE)-固體是一種對稱的芳香族二醇擴鏈劑。它與MDI有著良好的配伍性,能明顯提高、改善制品的抗張強度、硬度和回彈性能。
HQEE/MDI是與MOCA/TDI并列的一個PU彈性體系列,使用該產(chǎn)品的PU一般用于對產(chǎn)品物理性能有高要求的領(lǐng)域.
HQEE是一種代替MOCA的新型無毒擴鏈劑。廣泛應(yīng)用于MDI的PUR體系(CPU、TPU、MPU)中。能顯著提高PUR制品的耐溫等級、力學性能(撕裂強度、剪切性、硬度、回彈性等),提高MPU膠料儲存穩(wěn)定性、防止燒焦。很好地改善和調(diào)節(jié)了PUR的性能。MDI/HQEE常用于對制品物理性能有高要求的領(lǐng)域。如:油井密封件、叉車輪胎、液壓汽缸密封件、傳送帶等PU制品,對改善高回彈微孔泡沫制品性能很有幫助。
擴鏈劑是澆注型聚氨型彈性體的三個主要組份之一。
國內(nèi)對咪唑類潛伏性固化劑的研究較少,國外市場則相對較多。將各種咪唑與甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六次甲基二異氰酸酯(HDI)反應(yīng)制成封閉產(chǎn)物,減弱了咪唑環(huán)上胺基的活性,有較長使用期,當溫度上升到100℃以上,封閉作用解除,咪唑恢復(fù)活性,環(huán)氧樹脂固化。
咪唑是分子結(jié)構(gòu)中含有兩個間位氮原子的五元芳雜環(huán)化合物,咪唑環(huán)中的1-位氮原子的未共用電子對參與環(huán)狀共軛,氮原子的電子密度降低,使這個氮原子上的氫易以氫離子形式離去。具有酸性,也具有堿性,可與強堿形成鹽。
自然界只存在咪唑衍生物,而無游離的咪唑。從苯中析出者為單斜晶系棱柱狀無色結(jié)晶。有氨氣味。相對分子質(zhì)量68.08。相對密度1.0303(101/4℃)。熔點89~91℃,沸點257℃、165℃~168℃(2.67×103Pa)、138.2℃(1.60×103Pa)。閃點145℃。折射率1.4801(101℃)。粘度2.696mPa·s(100℃)。微溶于苯、石油醚,溶于乙醚、丙酮、氯仿、吡啶,易溶于水(常溫70)、乙醇。顯弱堿性。因為1位的—NH—鍵和3位上的—N=鍵之間形成氫鍵,所以沸點較高,當1位氫被取代后,則不能形成氫鍵,沸點下降。對熱穩(wěn)定,在250℃以下幾乎不分解(分解溫度590℃)。
對還原劑和氧化劑也很穩(wěn)定,但可以和無機酸形成穩(wěn)定的鹽。具有芳香族的某些性質(zhì),可以在催化劑作用下鹵化、硝化、磺化及羥甲基化。并可以和重氮鹽在2位偶合。此外,由于=NH基(1位)連接兩個雙鍵,又有些“酸性”,可以被金屬取代而生成鹽。3位氮原對金屬離子有配位作用,可形成螯合物。雖然很難被還原,但可以和質(zhì)子加合生成陽離子型且有共振的結(jié)構(gòu),而形成穩(wěn)定的形態(tài)。咪唑環(huán)的互變異構(gòu)體之間極易變化,所以4位和5位的異構(gòu)體不易區(qū)別。
咪唑比其他1,3-二唑更容易發(fā)生親電芳香取代反應(yīng),并且反應(yīng)主要在C-4和C-5上進行。這是因為親電試劑進攻C-2時,有特別不穩(wěn)定的極限式,生成的中間體將正電荷分布在氮原子上。例如,咪唑與發(fā)煙硝酸/濃硫酸作用,可以很快生成產(chǎn)率很高的4(5)-硝基咪唑;而4,5-二甲基咪唑在劇烈條件下硝化,仍然不能發(fā)生反應(yīng)。
咪唑N-3上的電子云密度較大,所以烷基化反應(yīng)一般都先在這個氮原子上發(fā)生。一烷基化的產(chǎn)物通過互變異構(gòu),又可以產(chǎn)生一個類似于吡啶中的氮原子,因此可以進一步反應(yīng),生成二烷基化的產(chǎn)物咪唑鎓鹽。
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