曼尼斯反應(Mannich reaction)為多胺、甲醛苯酚的縮合反應,反應產物作為固化劑,可以在低溫,潮濕或水下施工。根據胺、酚的種類以及配比不同造成性能不同的固化劑。
A法:由多元胺和甲醛先反應,再加入苯酚與之縮合。
B法:過量的苯酚與甲醛先預縮聚成羥甲基苯酚再加入多元胺與之反應。
產物中過量的苯酚對環氧樹脂的固化起著促進的著用。
僅用苯酚胺、甲醛、多元胺反應獲得的曼尼斯加成多元胺的環氧樹脂固化產物脆性較大,為了作改性已有報道用亞麻仁油之類的油改性酚醛樹脂和多元胺反應制成新型曼尼斯加成多元胺。
國內目前典型的曼尼斯加成多元胺固化劑為T-31,據報道典型性能如表7-16至表7-17所示。
表7-16 T-31固化劑物性指標
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指標
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數據
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指標
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數據
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外觀
黏度(25℃)/Pa·s
相對密度(25℃)
胺值/KOHmg·g-1
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透明棕色黏稠液體
1.1~1.3
1.08~1.09
460~480
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折光率n025
閃點/C閉口式
開口式
貯存期
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1.525.0~1.5300
45.5
≥75
1年以上
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溶解性
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易溶于乙醇、丙酮、二甲苯等溶劑,微溶于水
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毒性
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動物半致死量在7850mg/g左右
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表7-17 T-31固化產物的收縮率
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環氧樹脂
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固化劑
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16℃7天處理單向固化收縮率/%
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70℃6h處理,單向固化收縮率/%
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E-44
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T-31
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乙二胺
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1
2
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100
100
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20
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7
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0.02
0.06
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0.03
0.08
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表 7-18 用T-31配制的膠黏劑拉伸強度
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固化條件
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拉伸強度/Pa
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T-31
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乙二醇
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25℃48h
濕度80%
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13×106
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6.59×106
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100℃48h
25℃(水下)48h
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10.6×106
7.94×106
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5.5×106
3.98×106
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從上述三表可以看出T-31固化劑是實際無毒等級化學品,應用安全;并能在低溫下固化雙酚A型環氧樹脂,可在濕度80%和水下應用;在相同的條件下所得的產物其固化收縮率為乙二胺的1/2~1/3,黏結強度高于乙二胺。
T-31適宜在土木建筑工程中應用,和環氧樹脂相配合組成膠黏劑、膠泥用于混凝土石料、鋼材、瓷磚等材料之間的粘接、嵌縫和玻璃纖維增強環氧的濕法成型,其固化性能及耐化學品性見表7-19及表7-20.
表7-19 T-31固化劑的初凝、初固化時間
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組成(質量份)
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1
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2
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3
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4
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5
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6
|
7
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8
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E-44
T-31
乙二胺
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100
12
|
100
15
|
100
18
|
100
20
|
100
20
|
100
25
|
100
30
|
100
―
7
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試驗條件
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60%/29℃
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88%/-6℃
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玻璃鋼初凝時間/h
八布一氈(初固化時間/h)
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2.25
27
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1.4
6.75
|
1
5.75
|
0.9
3.5
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22
46
|
7
22
|
6
21
|
36
30
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表7-20 T-31固化劑FRP的耐化學品性能
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組分(質量份)
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配方1
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配方2
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配方3
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E-51環氧樹脂
T-31固化劑
乙二胺
苯乙烯
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100
15
―
8
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100
―
6
8
|
100
15
―
5
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浸泡試驗條件
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80℃/80h
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80℃/188h
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樣品質量變化/%
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質量分數為25%H2SO4
質量分數為25%HCI
質量分數為20%NaOH
質量分數為5%NaCI
質量分數為95%乙醇
甲苯
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+2.37
+2.14
+0.95
+1.63
+5.92
+7.98
|
+2.52
+2.46
+1.15
+1.81
+7.51
+7.89
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彎曲強度保留率/%
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96
90.5
70.3
84.9
83.7
88
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玻璃鋼:玻璃布:人字形,樣品尺寸;15mm×80mm×4mm未封邊。