用于粉末涂料的咪唑及其衍生物研究

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导读

对咪唑，以及其加成物或衍生物，如环氧基加成，异氰酸酯，酸，酚以及与金属盐的络合物和吖嗪或脲的衍生物，以及包埋型咪唑催化剂等在粉末涂料中的应用作了介绍。

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引言

咪唑及其衍生物是环氧化合物的主要固化剂，其用途包括浇铸料、模压料、胶黏剂，以及层压材料和涂料。

可以应用于高性能复合材料，集成电路的封装材料，发电机的绝缘材料，管道等熔接环氧以及装饰型涂料等领域。

咪唑与低分子胺类和酚类相比毒性小；以醛、胺等做原料经过简单的反应易得；固化物热变形温度高；

有优异的力学性能、电绝缘性能和耐化学介质性能；除用作主固化剂外，还可作为助固化剂和固化促进剂，显著改善固化体系的性能。

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固化机理

咪唑及其衍生物固化机理比较复杂，一般认为，是通过咪唑催化环氧基开环聚合，从而使线型分子生成网状大分子。

分为2 个步骤：

2，4 位取代咪唑与环氧树脂进行固化反应，采取1 ∶ 2 加成机制；1 位取代咪唑与环氧树脂进行固化反应，采取1 ∶ 1 加成机制，咪唑固化剂能够再生。

然后，通过N- 烷基消除而再生时，环氧树脂环化聚合；通过Hofmann 反应（即β-H 消除）而再生时，环氧树脂链增长聚合，见图1。

所以咪唑的固化比例不能简单的以化学计量得到，少量多余的咪唑会对反应速度等性能有极大影响。

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粉末涂料用咪唑及其衍生物

粉末涂料中常见的固化体系有羧基聚酯树脂和环氧树脂，羟基树脂与聚氨酯树脂，环氧树脂与酚类，酸酐以及双氰胺等，均有催化和固化能力。

2- 位取代的咪唑在粉末涂料中用量最多，主要作为环氧树脂固化剂或粉末涂料的促进剂。

2.1 咪唑以及咪唑啉

除了2- 甲基咪唑，2- 丙基咪唑，2- 异丙基咪唑，2- 苯基咪唑啉和少数几个含有长链取代基团，如十一烷基或十七烷基外，其它品种主要是作为反应的促进剂或称为催化剂而应用。

2.1.1 2- 甲基咪唑

2- 甲基咪唑通常为白色或淡黄色颗粒或柱状物体，有吸湿性，对皮肤，黏膜有刺激性和腐蚀性。由于它易得，价格便宜，是粉末涂料中常用的咪唑种类。

由于2- 甲基咪唑的杂质，如游离的咪唑等是造成物品本身发黄和刺激性的主要因素，所以用重结晶等方法提高它的纯度，以减少此类缺陷。

许井全等人介绍了2- 甲基咪唑在双氰胺固化体系和混合型体系中的催化效果，并重点介绍了重防腐、环保型、绝缘和低温型粉末涂料中的应用配方，指出单独使用2- 甲基咪唑时，黄变和聚集情况会比较严重。

韩俊华等人用DSC 分析粉末涂料的环氧树脂和双氰胺体系的固化特征，发现峰值温度Tp 随着促进剂用量的增加逐渐降低，促进剂用量为0.5% 和0.6%时，两者DSC 数据基本一致。

而反应热ΔH 在促进剂用量达到0.4% 后基本不变，说明当促进剂用量达到0.4% 时固化反应基本完全，故促进剂用量应取在0.4% 左右。

2.1.2 2- 丙基咪唑和2- 异丙基咪唑

常见的粉末涂料咪唑固化剂还有2- 丙基咪唑，以市售的NXJ 60 和NXJ60P 为代表；2- 异丙基咪唑，以市售的NXJ 66 为代表。

其中NXJ60P 在混合型丙烯酸粉末涂料中的催化效果明显，可....