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La polymérisation cationique fait référence au terme général pour les réactions de polymérisation initiées par les cations, qui présentent les avantages d'une vitesse de durcissement rapide, d'un rendement élevé et d'une faible consommation d'énergie, et sont une méthode de durcissement écologique et écologique qui est largement utilisée dans les revêtements, les encres, les adhésifs, les emballages électroniques et d'autres domaines.
Les résines époxy cycloaliphatiques sont très faciles à subir une polymérisation cationique en raison de leur structure chimique spéciale, par rapport à l'époxy bisphénol A ordinaire. Le mécanisme de réaction est le suivant:
Le processus de réaction de la polymérisation cationique est principalement divisé en trois étapes: l'initiation de la chaîne, la croissance de la chaîne et la terminaison de la chaîne. Voici un exemple du mécanisme de polymérisation cationique des résines époxy cycloaliphatiques utilisant du sel de diphényliodonium comme initiateur:
L'initiateur se décompose dans des conditions d'irradiation ou de chauffage pour produire des cations, des radicaux libres et des paires radicales-cations libres. Parmi eux, les cations et les paires radicales-cation libres réagissent avec des monomères ou des solvants dans le mélange réactionnel pour générer des acides protons. L'acide protonique initie la polymérisation par ouverture de cycle cationique de monomères époxyde. Le processus spécifique est montré dans la figure suivante:
La polymérisation cationique peut être initiée par la lumière ou la chaleur. À l'exception des différentes conditions d'initiation, les différences de sélection des initiateurs et de mécanisme de réaction entre ces deux méthodes d'initiation sont fondamentalement les mêmes. Ici, nous discutons de l'initiation thermique de la polymérisation cationique. L'amorçage thermique de la polymérisation cationique n'est pas limité par la source lumineuse, évitant les contraintes en termes de taille, d'épaisseur, de forme de l'échantillon et est largement utilisé dans les adhésifs, les emballages électroniques et d'autres domaines.
Le système d'initiation thermique de la polymérisation cationique se compose principalement de monomères, d'initiateurs et de conditions d'initiation (sources de chaleur). Dans ce système, les résines époxy cycloaliphatiques peuvent être principalement sélectionnées comme monomères. De plus, le type, la quantité et le changement des initiateurs et les conditions d'initiation affecteront la vitesse de polymérisation. Généralement, la quantité d'addition de l'initiateur est de 0.1 à 2% en poids, et dans cette plage, à mesure que la quantité d'addition de l'initiateur augmente, la vitesse de réaction augmente. Cependant, si la quantité de l'initiateur est trop élevée, non seulement il n'y aura pas d'amélioration significative de la vitesse de réaction, mais cela affectera également les performances du produit durci, tels que le jaunissement, la déformation et la fragilité. L'augmentation de la température de réaction accélérera le taux de durcissement, et plus le temps de chauffage sera long, plus le durcissement sera complet.
Ce numéro mène des expériences d'évaluation des performances de corrélation sur le produit représentatif typique de Jiangsu Tetra TTA21 et l'initiateur cationique à activation thermique, et le compare avec le système de durcissement à l'anhydride et le système époxy bisphénol A. L'anhydride choisi est l'anhydride méthyle hexahydrophtalique (MHHPA), et l'époxy bisphénol A choisi est la résine EP128.
Figure 1. Comparaison des courbes de libération de chaleur DSC du système thermique cationique/anhydride TTA21
D'après la figure 1, nous pouvons voir que la chaleur de réaction du durcissement cationique thermique TTA21 est concentrée et que la température de début et la température de pointe du dégagement de chaleur sont toutes deux basses, indiquant que le durcissement cationique thermique TTA21 a une activité de réaction plus élevée que le durcissement à l'anhydride, Et peut compléter la réaction de durcissement à une température plus basse et dans un temps plus court.
Figure 2. Comparaison des courbes de libération de chaleur DSC du durcissement cationique thermique TTA21 /EP128
D'après la figure 2, on peut voir que TTA21 est beaucoup plus élevé que EP128 en termes d'activité de réaction cationique thermique, indiquant que l'époxy cycloaliphatique est plus approprié pour le durcissement cationique thermique, tandis que l'activité de réaction cationique thermique du bisphénol A époxy est faible, et en raison de sa viscosité élevée, Il ne convient pas au durcissement cationique thermique dans les applications de production réelles.
Le tableau 1 suivant montre les données de performance de base de TTA21 et EP128 dans le durcissement cationique thermique. Cela démontre que TTA21 convient au durcissement cationique thermique tandis que l'EP128 n'est pas adapté au durcissement cationique thermique.
Tableau 1. Comparaison des données de performance de base de TTA21 et EP128 dans le traitement cationique thermique
La composition de base de la formule d'essai est: résine époxy/initiateur cationique thermique = 100/0 5
En résumé, la résine époxy cycloaliphatique TTA21 convient au durcissement cationique thermique en raison de sa structure chimique spéciale, de son activité de réaction élevée, de sa vitesse de durcissement rapide, de sa résistance adhésive élevée et de ses excellentes performances de durcissement.
