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二丙烯三胺(DPTA,CAS: 56-18-8):环氧树脂固化剂

时间:2026-01-20    阅读:
二丙烯三胺(DPTA,CAS: 56-18-8)作为环氧树脂固化剂的具体应用进行全面、深入的展开说明。阐述将依据其化学结构特性、固化反应机理、最终材料性能、应用领域以及操作注意事项进行。

一、 核心化学结构特性(性能的基础依据)

DPTA的分子式为 C₆H₁₇N₃,结构式为 H₂N-CH₂CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂CH₂-NH₂
这一结构决定了其作为环氧固化剂的全部特性:

  1. 高官能度与高交联密度:分子链上含有两个伯氨基(-NH₂)和一个仲氨基(-NH-),总计提供4个活泼氢原子。这意味着一个DPTA分子可以与4个环氧基团发生反应,形成高度交联的三维网络结构。这是其固化产物具有高强度、高硬度、优良耐化学性的根本原因。

  2. 脂肪族长链结构:两个丙基(-CH₂CH₂CH₂-)连接了氨基,这赋予了固化体系一定的柔韧性和韧性,比乙二胺等短链固化剂的脆性有所改善。但其柔韧性不如分子链更长的聚醚胺(如D230)。

  3. 高反应活性:脂肪族伯氨基具有很高的反应活性,属于室温固化型固化剂。

二、 作为环氧固化剂的具体特性分析

1. 固化工艺特性

  • 室温快速固化:在常温(23-25°C)下即可与环氧树脂(特别是双酚A型环氧树脂如E-51/E-44)快速反应并放热。适用于现场施工、快速修补等无需加热的场合。

  • 适用期短:由于活性高,与环氧树脂混合后的可操作时间(Pot Life)通常很短(可能仅为几分钟到十几分钟,取决于具体配方和混合量)。这限制了其在大批量浇铸或需要长时间操作的应用中的使用。

  • 放热峰高:混合后反应放热集中,对于大体积浇铸件,容易因内部热量积聚导致温度急剧升高,产生内应力、气泡甚至开裂。因此不适合用于大厚度的浇铸

  • 配比要求严格:通常按活泼氢当量计算。DPTA的分子量为131.22,活泼氢当量 = 分子量 / 活泼氢数量 = 131.22 / 4 ≈ 32.8。这意味着理论上每100克环氧树脂(环氧值以0.51 eq/100g计,约需环氧当量196)需要约 16-18克 DPTA。实际应用中需根据性能要求(硬度 vs 韧性)进行微调。

2. 固化物的性能特点

  • 力学性能优异

    • 高硬度、高强度:高交联密度带来了出色的机械强度和刚性。

    • 附着力强:对金属、混凝土等多种基材有良好的浸润性和附着力。

  • 耐化学药品性出众

    • 酸、碱、溶剂(尤其是极性溶剂) 有非常好的抵抗能力。这是其作为防腐涂料、地坪涂料固化剂的核心优势之一。

    • 耐水性好。

  • 热性能

    • 热变形温度(HDT)较高:固化物的耐热性优于许多室温固化脂肪胺,但低于芳香胺(如DDS)或酸酐类固化剂。通常HDT在100-120°C左右。

  • 电绝缘性良好:适用于电气灌封和绝缘涂层,但并非最高级别的选择。

  • 色泽与耐候性

    • 固化产物颜色较深(易泛黄),且脂肪胺在紫外光下易降解,因此不推荐用于对颜色稳定性或户外耐候性要求高的场合

三、 主要应用领域(基于上述性能)

  1. 高性能防腐涂料与地坪涂料:这是DPTA最重要的应用领域。其优异的耐化学介质(尤其是耐酸碱)性能、快速固化特性、高硬度和附着力,使其非常适合用于化工厂、储罐内壁、污水处理设施、实验室地坪等苛刻环境下的防护。

  2. 结构性胶粘剂与修补剂:用于需要高强度和快速定位的金属-金属、混凝土-混凝土的粘接与修补。

  3. 电气灌封与封装:用于中小型电子元器件、线圈的灌封,提供良好的绝缘、防潮和机械保护。需注意控制放热。

  4. 复合材料(非主要):可作为某些层压或缠绕工艺的固化剂,但因其高活性和脆性,应用不如其他胺类广泛。

四、 配方与使用参考要点

  • 典型配方示例(防腐涂料)

    • 环氧树脂(E-44):100份

    • DPTA: 16-18份

    • 活性稀释剂(如AGE):5-10份(调节粘度,延长适用期)

    • 颜料/填料:适量

    • 注意:需精确称量,快速混合,并在适用期内用完。

  • 改性/协同使用

    • 与低分子聚酰胺复配:可以延长适用期,改善柔韧性和附着力,是常见的工业做法。

    • 添加促进剂:如苯酚、水杨酸等,可进一步加速固化,用于低温环境。

    • 与柔性胺(如聚醚胺)复配:在保持耐化学性的同时,显著提高抗冲击性和韧性。

五、 安全与操作注意事项(重要依据)

  1. 强碱性、强腐蚀性:DPTA是强有机碱,对皮肤、眼睛和呼吸道黏膜有强烈的刺激性和腐蚀性。接触可引起化学灼伤、皮炎。吸入其蒸气可引起呼吸道刺激。

  2. 毒性:有一定毒性,需避免食入和长期皮肤接触。

  3. 操作要求

    • 必须在通风良好的条件下使用。

    • 必须佩戴化学防护手套、护目镜和防护服。

    • 如果与环氧树脂混合,应使用适当的混合和分散设备,减少人工接触。

    • 立即清洁溅出的物料。

  4. 储存:密封储存于阴凉、干燥、通风处,远离热源和火源。因其吸湿性和吸收空气中的CO₂,可能导致性能下降。

总结

二丙烯三胺(DPTA)是一种高活性、高官能度的室温固化型脂肪族多胺环氧固化剂。

其核心竞争力在于:通过高交联密度赋予固化产物极其优异的耐化学腐蚀性、高硬度及良好的机械强度,且能室温快速固化。

主要局限在于:适用期短、放热大、固化产物偏脆且易黄变、对操作者刺激性大。

因此,DPTA主要被应用于对耐化学腐蚀性有极端要求,而对操作时间和颜色要求不高的工业防护领域,如重防腐涂料和地坪。在使用时,必须严格遵循安全操作规程,并常常通过与其他固化剂复配来优化其综合性能。

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