摘要：采用水滑石降低環(huán)氧樹脂/低分子質量聚酰胺固化體系的凝膠時間?？疾炝怂捅彼峤粨Q后的水滑石及其加入量對體系凝膠時間的影響，發(fā)現(xiàn)水滑石的加入有利于凝膠時間的降低；當?shù)头肿淤|量聚酰胺：環(huán)氧樹脂的質量比值>0.7時，比未改性水滑石更有利于凝膠時間的降低；丙氨酸交換后水滑石的加入量越高，凝膠時間越短。
      關鍵詞：低分子質量聚酰胺；環(huán)氧樹脂；水滑石；凝膠時間
      中圖分類號：TQ323.5    文獻標識碼：A    文章編號：1002-7432(2006)01-0029-03
      引言
      環(huán)氧樹脂是一類具有良好粘結性、耐腐蝕、電氣絕緣性、高強度等性能的熱固性高分子合成材料，被廣泛地應用于多種金屬與非金屬的粘結、耐腐蝕涂料、電氣絕緣材料、玻璃鋼復合材料等的制造[1]。水滑石是一類合成層狀雙金屬氫氧化物，層與層之間靠微弱的靜電力相結合，單層厚度和層間距均小于1nm，其中層間陰離子可通過離子交換進行改性，廣泛用于吸附劑、催化劑、陶瓷前驅體和聚合物基納米復合材料。其中鎂鋁型水滑石可作為新型的無機阻燃抑煙劑，同時由于其較大的比表面積和特殊的層狀結構又可作為環(huán)氧樹脂體系的觸變劑。和環(huán)氧樹脂復合后，具有顯著的抑煙效果，氧指數(shù)提高，同時熱性能及力學性能均有顯著改善[2～5]，因而在環(huán)氧棚旨體系中具有良好的應用前景。
      目前，水滑石對環(huán)氧樹脂體系凝膠時間這—重要過程指標的影響還未得到充分研究。本文選取環(huán)氧樹脂/低分子質量聚酰胺固化體系作為研究對象，詳細研究了水滑石、有機改性水滑石對不同固化劑加入量環(huán)氧樹脂體系凝膠時間的影響，以期對應用環(huán)氧樹脂/低分子質量聚酰胺/水滑石體系有所幫助。
      1 實驗
      環(huán)氧樹脂E-44，巴陵石油化工有限責任公司；低分子質量聚酰胺650，鎮(zhèn)江市丹徒樹脂廠；DL-a-丙氨酸，BR，鄭州派尼化學試劑廠；氫氧化鈉，AR，洛陽市化學試劑廠；高結晶度水滑石，采用尿素法自制[6]。丙氨酸鈉的制備：等物質量的丙氨酸和氫氧化鈉溶于去離子水中，減壓蒸干水分。
      有機改性水滑石的制備：按n(丙氨酸鈉):  n(水滑石)=4:1加入去離子水中，70℃攪拌反應5h。最后過濾，用去離子水洗3次，70℃下真空干燥24h。交換后水滑石所含丙氨酸的質量分數(shù)由熱重分析法確定為15.4%。
      凝膠時間的測定采用牙簽拉絲法，溫度設定為80℃。
      2 結果與討論
      2.1 低分子質量聚酰胺加入量對體系凝膠時間的影響
      根據(jù)化學計量，1g環(huán)氧樹脂E-44，只需0.5l～0.84g低分子質量聚酰胺650就可以達到完全固化。但是影響固化反應的因素不僅僅是反應官能團，還有傳質的影響。當固化反應進行到一定程度，由于體系黏度的增大和已固化樹脂的束縛作用，多余的官能團活動受限，無法參與固化反應。因此我們選取低分子質量聚酰胺：環(huán)氧樹脂的質量比0.5、0.6、0.7、0.9、1.15個測試點。
環(huán)氧樹脂/低分子質量聚酰胺空白體系的凝膠時間如圖1所示，隨著低分子質量聚酰胺的增加，凝膠時間逐漸縮短。這主要是由于低分子量聚酰胺加入量的增加導致胺基活潑氫的增加，從而加速了固化反應，縮短了凝膠時間。
      2.2 未改性水滑石對體系凝膠時間的影響
      當加入質量分數(shù)5%的水滑石時，增加了體系的復雜度，一方面由于水滑石和環(huán)氧樹脂及低分子量聚酰胺的不相容性大大增加了固化體系的黏度，另一方面有機物對水滑石的層間的擴散以及纏繞包覆作用引起物理交聯(lián)，導致拉絲法所測的凝膠時間大幅降低。如圖2所示，當m(低分子質量聚酰胺)：m(環(huán)氧樹脂)≤0.9時，凝膠時間均大幅降低，但低分子質量聚酰胺的加入量變化對降低幅度的影響不敏感；上述質量比為1.1時，凝膠時間才進一步降低。
      2.3 改性水滑石對體系凝膠時間的影響
      為了澄清體系各組分間相容性的影響，固化體系中加入相同質量經(jīng)過丙氨酸交換過的水滑石進行凝膠時間的測定。如圖3所示，當?shù)头肿淤|量聚酰胺：環(huán)氧樹脂的質量比為0.5、0.6時，凝膠時間高于水滑石體系；上述質量比為0.7時，凝膠時間與水滑石體系相同；當比值為0.9、1.1時，凝膠時間低于水滑石體系。可能的原因是當?shù)头肿淤|量聚酰胺加入量較小時，由于水滑石經(jīng)丙氨酸交換后，和有機物的相容性增加從而降低了固化體系的黏度及物理交聯(lián)點的減少導致了凝膠時間的增加，隨著低分子質量聚酰胺加入量的提高，丙氨酸所帶的羧基和低分子質量聚酰胺所帶的氨基形成氫鍵的機會增加，從而引起凝膠時間的降低占據(jù)了優(yōu)勢，總體上凝膠時間和水滑石體系相比有所降低。
      2.4 水滑石加入量對體系凝膠時間的影響
      最后考察丙氨酸交換水滑石加入量對環(huán)氧樹脂體系凝膠時間的影響，測定了質量分數(shù)2%的丙氨酸交換水滑石的環(huán)氧樹脂體系凝膠時間，如圖4所示。體系的凝膠時間隨低分子質量聚酰胺加入量的噌加呈遞減趨勢，凝膠時間低于低分子質量聚酰胺/環(huán)氧樹脂空白體系，高于含質量分數(shù)5%的丙氨酸交換水滑石體系。因此，丙氨酸交換水滑石的增加有利于體系凝膠時間的降低。
      3 結論
      對于低分子質量聚酰胺/環(huán)氧樹脂固化體系，水滑石的加入有利于凝膠時間的降低；經(jīng)過丙氨酸  交換后的水滑石，在低分子質量聚酰胺與環(huán)氧樹脂的質量比大于0.7時，其對體系凝膠時間的降低相對于水滑石更有效；丙氨酸交換后水滑石的含量增加，有利于固化體系凝膠時間的降低。