環氧促進劑DBU與其他胺類固化劑的協同效應及性能調控

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氧樹脂固化中的那些事兒，特別是關于環氧促進劑DBU與胺類固化劑之間的“愛恨情仇”及其性能調控。

咱們都知道，環氧樹脂就像一位“天生麗質難自棄”的佳人，擁有優異的粘接性、耐腐蝕性、電絕緣性等等一系列迷人的優點。但是呢，這位佳人也有一點“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“外力”，就是我們常說的固化劑和促進劑。

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

一、DBU：環氧固化界的“妙手神醫”

DBU，從化學結構上看，就是一個環狀的有機堿，它就像一位“妙手神醫”，能加速環氧樹脂的固化反應。為什么這么說呢？因為它可以通過以下幾種方式發揮作用：

1. 活化環氧基： DBU可以與環氧基發生作用，使其更易受到胺類固化劑的攻擊，就像“牽線搭橋”，讓“有情人終成眷屬”。
2. 加速胺類固化劑反應： DBU可以作為質子受體，活化胺類固化劑，使其反應活性更高，固化速度更快，堪稱“神助攻”。
3. 促進交聯反應： DBU還能促進環氧樹脂分子之間的交聯反應，使得固化后的產物具有更致密的網絡結構，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”，我們不妨來看看它的“體檢報告”——產品參數：

產品名稱	1,8-二氮雜雙環[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	無色至淡黃色液體
純度（GC）	≥99.0%
沸點	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%
應用領域	環氧樹脂固化促進劑、有機合成催化劑等

二、DBU與胺類固化劑：一場“相愛相殺”的協奏曲

胺類固化劑是環氧樹脂固化中的“常客”，它們種類繁多，各有千秋。常見的有脂肪胺、芳香胺、改性胺等等。當DBU與胺類固化劑相遇時，就會上演一場“相愛相殺”的協奏曲。

• “相愛”：協同增效，性能飛躍

DBU與胺類固化劑的協同作用，可以顯著提高環氧樹脂的固化速度、固化程度和固化產物的性能。就好比兩位武林高手聯手，威力自然倍增。

*   **加速固化：** 添加適量的DBU，可以顯著縮短環氧樹脂的固化時間，提高生產效率，這對于需要快速固化的場合尤為重要。
*   **提高固化程度：** DBU可以促進環氧基與胺基之間的反應，使固化更加完全，減少殘留的環氧基，從而提高固化產物的耐熱性、耐化學性和力學性能。
*   **改善低溫固化性能：** 在低溫條件下，胺類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，拓寬了環氧樹脂的應用范圍。

• “相殺”：用量需謹慎，過猶不及

  當然，DBU也不是萬能的，使用時需要控制好用量。如果添加過量，可能會帶來一些負面影響，比如：

  • 固化速度過快： DBU的添加會加速固化反應，但如果用量過多，可能導致固化速度過快，產生過多的熱量，引發局部過熱，甚至出現開裂、氣泡等問題。
  • 影響儲存穩定性： DBU屬于強堿性物質，過量添加可能會降低環氧樹脂膠的儲存穩定性，導致膠體粘度升高，甚至發生預固化現象。
  • 氣味問題： DBU本身具有一定的氣味，過量添加可能會使固化產物帶有異味，影響使用體驗。

三、DBU用量對環氧樹脂性能的影響：數據說話

為了更清晰地了解DBU用量對環氧樹脂性能的影響，我們用數據來說話，編制了以下表格，模擬了不同DBU用量下，環氧樹脂固化產物的關鍵性能變化。需要說明的是，這僅僅是模擬數據，具體數值會受到環氧樹脂類型、胺類固化劑類型、固化條件等多種因素的影響，實際應用中需要進行實驗驗證。

DBU用量 (相對于環氧樹脂質量百分比)	固化時間	玻璃化轉變溫度 (Tg, °C)	拉伸強度 (MPa)	彎曲強度 (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	優異
2%	很快	115	70	110	優異
3%	過快，可能產生氣泡	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變溫度。 玻璃化轉變溫度越高，通常意味著材料的耐熱性越好。
• DBU用量在一定范圍內，可以提高拉伸強度和彎曲強度。 但過量添加反而可能導致力學性能下降，這可能是由于固化速度過快導致內應力增大，或者網絡結構不均勻造成的。
• DBU用量需要根據實際情況進行優化。 并非越多越好，過猶不及。

四、性能調控：玩轉DBU，定制專屬環氧體系

• 適量添加DBU可以顯著提高固化速度和玻璃化轉變溫度。 玻璃化轉變溫度越高，通常意味著材料的耐熱性越好。
• DBU用量在一定范圍內，可以提高拉伸強度和彎曲強度。 但過量添加反而可能導致力學性能下降，這可能是由于固化速度過快導致內應力增大，或者網絡結構不均勻造成的。
• DBU用量需要根據實際情況進行優化。 并非越多越好，過猶不及。

四、性能調控：玩轉DBU，定制專屬環氧體系

既然DBU和胺類固化劑之間存在著如此復雜的關系，那么如何才能玩轉DBU，定制出性能優的環氧體系呢？這里給大家分享幾個小技巧：

1. 選擇合適的胺類固化劑： 不同的胺類固化劑與DBU的協同效果不同。一般來說，脂肪胺類固化劑反應活性較高，與DBU的協同效果更明顯；而芳香胺類固化劑反應活性較低，需要更高的DBU用量才能達到理想的固化效果。
2. 調整DBU用量： DBU的用量需要根據環氧樹脂的類型、胺類固化劑的類型、固化條件以及目標性能進行優化。可以通過實驗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，來進一步改善環氧樹脂的性能。例如，添加納米二氧化硅可以提高固化產物的硬度和耐磨性；添加液體橡膠可以提高固化產物的韌性和抗沖擊強度。
4. 靈活調整固化條件： 固化溫度、固化時間等都會影響環氧樹脂的固化效果。通過調整固化條件，可以更好地發揮DBU的促進作用，優化固化產物的性能。

五、案例分享：DBU在實際應用中的“高光時刻”

為了讓大家更深入地了解DBU的應用，我們來看幾個實際的案例：

• 案例一：快速固化涂料

  在某些需要快速固化的涂料應用中，如汽車修補漆、地坪漆等，為了提高施工效率，通常會添加DBU作為促進劑。通過DBU的加速作用，可以顯著縮短涂層的干燥時間，提高生產效率。

• 案例二：低溫固化膠粘劑

  在某些低溫環境下，如冬季施工或冷庫維修等，環氧膠粘劑的固化速度會大大降低。此時，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：高性能復合材料

  在高性能復合材料領域，如航空航天、風力發電等，對環氧樹脂的性能要求非常高。通過DBU與胺類固化劑的協同作用，可以提高復合材料的耐熱性、力學性能和耐化學性，滿足嚴苛的應用需求。

六、總結與展望：DBU，未來可期！

總而言之，DBU作為一種高效的環氧促進劑，在環氧樹脂固化中扮演著重要的角色。它與胺類固化劑之間的協同作用，可以顯著提高環氧樹脂的固化速度和固化產物的性能。但是，DBU的使用也需要謹慎，用量過多可能會帶來負面影響。因此，在實際應用中，需要根據具體情況進行優化，選擇合適的胺類固化劑，調整DBU用量，并與其他助劑配合使用，才能定制出性能優的環氧體系。

展望未來，隨著環氧樹脂應用領域的不斷拓展，對環氧樹脂的性能要求也越來越高。相信DBU作為一種高效的促進劑，將在環氧樹脂領域發揮更大的作用，助力我們開發出更多高性能、多功能的環氧材料！

好了，今天的分享就到這里，感謝大家的聆聽！希望我的講解能對大家有所幫助。如果大家有什么問題，歡迎隨時提問，我們一起交流學習！ 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，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

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

• 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，組合料儲存時間長；

• 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，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，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；

• 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，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• 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構泡沫，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 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。