La polimerización catiónica se refiere al término general para las reacciones de polimerización iniciadas por los cationes, que tienen las ventajas de una velocidad de curado rápida, alta eficiencia y bajo consumo de energía, y son un método de curado verde y respetuoso con el medio ambiente que se usa ampliamente en recubrimientos, tintas, adhesivos, envases electrónicos y otros campos.
Las resinas epoxi cicloalifáticas son muy fáciles de sufrir polimerización catiónica debido a su estructura química especial, en comparación con el epoxi Bisfenol A ordinario. El mecanismo de reacción es el siguiente:
El proceso de reacción de polimerización catiónica se divide principalmente en tres etapas: iniciación de la cadena, crecimiento de la cadena y terminación de la cadena. Aquí hay un ejemplo del mecanismo de polimerización catiónica de resinas epoxi cicloalifáticas que utilizan sal de difeniliodonio como iniciador:
El iniciador se descompone en condiciones de irradiación o calentamiento para producir cationes, radicales libres y pares de radicales libres-catión. Entre ellos, los cationes y los pares de radicales libres-cationes reaccionan con monómeros o disolventes en la mezcla de reacción para generar ácidos de protones. El ácido protónico inicia la polimerización catiónica de apertura de anillo de monómeros de epóxido. El proceso específico se muestra en la siguiente figura:
La polimerización catiónica puede iniciarse por luz o calor. Excepto por las diferentes condiciones de iniciación, las diferencias en la selección del iniciador y el mecanismo de reacción entre estos dos métodos de iniciación son básicamente las mismas. Aquí, discutimos el inicio térmico de la polimerización catiónica. La iniciación térmica de la polimerización catiónica no está limitada por la fuente de luz, evitando restricciones en términos de tamaño de la muestra, grosor, forma, y se usa ampliamente en adhesivos, envases electrónicos y otros campos.
El sistema de iniciación térmica de la polimerización catiónica consiste principalmente en monómeros, iniciadores y condiciones de iniciación (fuentes de calor). En este sistema, las resinas epoxi cicloalifáticas se pueden seleccionar principalmente como monómeros. Además, el tipo, la cantidad y el cambio de los iniciadores y las condiciones de iniciación afectarán a la velocidad de polimerización. Generalmente, la cantidad de adición del iniciador es 0,1-2% en peso, y dentro de este intervalo, a medida que aumenta la cantidad de adición del iniciador, aumenta la velocidad de reacción. Sin embargo, si la cantidad del iniciador es demasiado alta, no solo no habrá una mejora significativa en la velocidad de reacción, sino que también afectará el rendimiento del producto curado. Como el amarillamiento, la deformación y la fragilidad. El aumento de la temperatura de reacción acelerará la velocidad de curado, y cuanto más largo sea el tiempo de calentamiento, más completo será el curado.
Este problema lleva a cabo experimentos de evaluación del rendimiento de correlación en el producto representativo típico de Jiangsu Tetra, TTA21, y el iniciador catiónico activado térmicamente, y lo compara con el sistema de curado de anhídrido y el sistema epoxi de bisfenol A. El anhídrido elegido es el anhídrido metil hexahidroftálico (MHHPA), y el epoxi Bisfenol A elegido es la resina EP128.
Figura 1. Comparación de las curvas de liberación de calor DSC del Sistema térmico catiónico/anhídrido TTA21
De La Figura 1, podemos ver que el calor de reacción del curado catiónico térmico TTA21 se concentra, y la temperatura de inicio y la temperatura máxima de liberación de calor son bajas, indicando que el curado catiónico térmico TTA21 tiene una mayor actividad de reacción que el curado con anhídrido, Y puede completar la reacción de curado a una temperatura más baja y en un tiempo más corto.
Figura 2. Comparación de las curvas de liberación de calor DSC de curado catiónico térmico TTA21 /EP128
A partir de la Figura 2, se puede ver que TTA21 es mucho más alto que EP128 en términos de actividad de reacción catiónica térmica, lo que indica que el epoxi cicloalifático es más adecuado para el curado catiónico térmico, mientras que la actividad de reacción catiónica térmica del bisfenol A epoxi es baja, y debido a su alta viscosidad, No es adecuado para el curado catiónico térmico en aplicaciones de producción real.
La siguiente Tabla 1 muestra los datos básicos de rendimiento de TTA21 y EP128 en el curado catiónico térmico. Esto demuestra que TTA21 es adecuado para el curado catiónico térmico, mientras que EP128 no es adecuado para el curado catiónico térmico.
Tabla 1. Comparación básica de los datos de rendimiento de TTA21 y EP128 en el curado catiónico térmico
La composición básica de la fórmula de ensayo es: resina epoxi/iniciador catiónico térmico = 100/0.5
En resumen, la resina epoxi cicloalifática TTA21 es adecuada para el curado catiónico térmico debido a su estructura química especial, alta actividad de reacción, rápida velocidad de curado, alta resistencia adhesiva y excelente rendimiento de curado.
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