用于制備高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料的特種氨基聚醚

各位聽(tīng)眾，各位同仁，大家下午好！

今天，我非常榮幸能在這里和大家聊聊一個(gè)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)高深，但實(shí)際上與我們生活息息相關(guān)的材料——用于制備高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料的特種氨基聚醚。

提到復(fù)合材料，大家可能并不陌生。飛機(jī)、高鐵、汽車、甚至我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)殼，都離不開(kāi)它的身影。它們之所以能擁有輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)異性能，很大程度上要?dú)w功于復(fù)合材料中的“粘合劑”——樹(shù)脂基體。而今天我們要說(shuō)的特種氨基聚醚，正是這樣一種能夠賦予復(fù)合材料更強(qiáng)韌性的樹(shù)脂改性劑，它是復(fù)合材料家族中冉冉升起的一顆新星！

那么，什么是氨基聚醚？它又憑什么能讓復(fù)合材料脫胎換骨，變得更加堅(jiān)韌呢？

一、氨基聚醚：復(fù)合材料的“超級(jí)粘合劑”

讓我們先從化學(xué)的微觀世界入手，想象一下，我們面前有一堆沙子和一些小石塊。如果直接把它們堆在一起，很容易散落。但如果我們加入一些水泥，就能把這些沙子和小石塊緊密地粘合在一起，形成堅(jiān)固的混凝土。

在復(fù)合材料中，起“水泥”作用的就是樹(shù)脂基體。而氨基聚醚，就相當(dāng)于給“水泥”中加入了一種特殊的“添加劑”，能夠顯著增強(qiáng)它的粘合力和韌性。

氨基聚醚，顧名思義，就是分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有氨基和聚醚結(jié)構(gòu)的化合物。氨基賦予了它良好的反應(yīng)活性，可以與環(huán)氧樹(shù)脂等其他樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵；而聚醚鏈段則賦予了它良好的柔韌性，可以吸收和分散外力，防止材料開(kāi)裂。

形象地說(shuō)，氨基就像一只強(qiáng)有力的手，緊緊抓住其他樹(shù)脂分子；而聚醚則像一條柔韌的彈簧，能夠吸收沖擊力，防止材料斷裂。正是這兩種結(jié)構(gòu)的巧妙結(jié)合，賦予了氨基聚醚獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，使其成為復(fù)合材料改性的理想選擇。

二、特種氨基聚醚：從“普通”到“特種”的華麗升級(jí)

我們都知道，即使是同一種材料，也會(huì)因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)、合成工藝等方面的差異，而表現(xiàn)出不同的性能。氨基聚醚也不例外。為了滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，科研人員們不斷對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新和改良，開(kāi)發(fā)出了各種各樣的“特種”氨基聚醚。

那么，這些“特種”氨基聚醚究竟“特”在哪里呢？

• 更高的反應(yīng)活性： 通過(guò)引入特定的官能團(tuán)，提高氨基的反應(yīng)活性，使其能夠更快、更完全地與環(huán)氧樹(shù)脂等其他樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)，從而形成更致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐熱性。
• 更優(yōu)異的柔韌性： 通過(guò)調(diào)整聚醚鏈段的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)，使其具有更好的柔韌性和彈性，能夠吸收更多的能量，提高復(fù)合材料的抗沖擊性能和耐疲勞性能。
• 更好的相容性： 通過(guò)引入特定的表面活性劑，改善氨基聚醚與其他樹(shù)脂的相容性，防止出現(xiàn)分層和析出現(xiàn)象，提高復(fù)合材料的均勻性和穩(wěn)定性。
• 更低的粘度： 通過(guò)優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和合成工藝，降低氨基聚醚的粘度，使其更容易混合和加工，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
• 更環(huán)保的特性： 通過(guò)使用生物基原料或采用更環(huán)保的合成方法，降低氨基聚醚的環(huán)境污染，使其更加符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

正是這些“特種”之處，使得特種氨基聚醚能夠在航空航天、汽車、電子、建筑等領(lǐng)域大顯身手，為復(fù)合材料的應(yīng)用開(kāi)辟了更廣闊的天地。

• 更高的反應(yīng)活性： 通過(guò)引入特定的官能團(tuán)，提高氨基的反應(yīng)活性，使其能夠更快、更完全地與環(huán)氧樹(shù)脂等其他樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)，從而形成更致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐熱性。
• 更優(yōu)異的柔韌性： 通過(guò)調(diào)整聚醚鏈段的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)，使其具有更好的柔韌性和彈性，能夠吸收更多的能量，提高復(fù)合材料的抗沖擊性能和耐疲勞性能。
• 更好的相容性： 通過(guò)引入特定的表面活性劑，改善氨基聚醚與其他樹(shù)脂的相容性，防止出現(xiàn)分層和析出現(xiàn)象，提高復(fù)合材料的均勻性和穩(wěn)定性。
• 更低的粘度： 通過(guò)優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和合成工藝，降低氨基聚醚的粘度，使其更容易混合和加工，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
• 更環(huán)保的特性： 通過(guò)使用生物基原料或采用更環(huán)保的合成方法，降低氨基聚醚的環(huán)境污染，使其更加符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

正是這些“特種”之處，使得特種氨基聚醚能夠在航空航天、汽車、電子、建筑等領(lǐng)域大顯身手，為復(fù)合材料的應(yīng)用開(kāi)辟了更廣闊的天地。

三、產(chǎn)品參數(shù)：性能的“量化”指標(biāo)

要了解一種材料的性能，除了定性的描述之外，更重要的是要看它的量化指標(biāo)。下面，我將以一款典型的特種氨基聚醚為例，為大家介紹一些常用的產(chǎn)品參數(shù)：

產(chǎn)品參數(shù)	數(shù)值范圍	測(cè)試方法	備注
胺值 (mgKOH/g)	200-350	GB/T 2895-2008	胺值越高，反應(yīng)活性越高，固化速度越快。
粘度 (25℃, mPa·s)	500-2000	GB/T 5563-2017	粘度越低，流動(dòng)性越好，易于加工。
密度 (25℃, g/cm3)	0.95-1.05	GB/T 4472-2011
環(huán)氧當(dāng)量 (g/eq)	理論計(jì)算值，根據(jù)分子量和官能團(tuán)數(shù)量確定。	–	環(huán)氧當(dāng)量是評(píng)估與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)比例的重要指標(biāo)。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg, ℃)	加入環(huán)氧樹(shù)脂固化后，例如60-120，取決于配方。	DSC (差示掃描量熱法)	玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高，耐熱性越好。
拉伸強(qiáng)度 (MPa)	加入環(huán)氧樹(shù)脂固化后，例如50-80，取決于配方。	GB/T 1040.2-2006	拉伸強(qiáng)度越高，抵抗拉伸破壞的能力越強(qiáng)。
斷裂伸長(zhǎng)率 (%)	加入環(huán)氧樹(shù)脂固化后，例如5-15，取決于配方。	GB/T 1040.2-2006	斷裂伸長(zhǎng)率越高，韌性越好。
邵氏硬度 (D)	加入環(huán)氧樹(shù)脂固化后，例如70-85，取決于配方。	GB/T 531.1-2008	硬度越高，抵抗表面刮擦和變形的能力越強(qiáng)。
吸水率 (%)	加入環(huán)氧樹(shù)脂固化后，例如0.1-0.5，取決于配方。	GB/T 1034-2008	吸水率越低，耐濕熱性越好。
色度 (APHA)	≤ 50	GB/T 3143-1982 (用鉑-鈷比色法測(cè)量)	氨基聚醚的顏色越淺，質(zhì)量越好，對(duì)終產(chǎn)品的顏色影響越小。

需要注意的是，這些參數(shù)僅僅是一個(gè)參考范圍。具體的數(shù)值會(huì)受到分子結(jié)構(gòu)、合成工藝、測(cè)試條件等多種因素的影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的需求，選擇合適的特種氨基聚醚，并進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證。

四、應(yīng)用領(lǐng)域：大放異彩的舞臺(tái)

憑借其優(yōu)異的性能，特種氨基聚醚在復(fù)合材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方面：

• 航空航天領(lǐng)域： 用于制造飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星等航天器的結(jié)構(gòu)件和內(nèi)飾件，提高材料的強(qiáng)度、韌性和耐熱性，減輕重量，提高飛行性能和安全性。想象一下，未來(lái)的飛機(jī)，也許會(huì)因?yàn)橛辛颂胤N氨基聚醚的加持，而變得更加輕盈、堅(jiān)固、節(jié)能！
• 汽車領(lǐng)域： 用于制造汽車的車身、底盤、內(nèi)飾件等，提高材料的強(qiáng)度、剛性和抗沖擊性能，減輕重量，提高燃油效率和安全性。未來(lái)的汽車，也許會(huì)因?yàn)橛辛颂胤N氨基聚醚的加持，而變得更加輕便、耐用、安全！
• 電子領(lǐng)域： 用于制造電子設(shè)備的封裝材料、電路板等，提高材料的絕緣性、耐熱性和耐濕性，提高電子設(shè)備的可靠性和壽命。未來(lái)的電子產(chǎn)品，也許會(huì)因?yàn)橛辛颂胤N氨基聚醚的加持，而變得更加輕薄、耐用、可靠！
• 建筑領(lǐng)域： 用于制造建筑結(jié)構(gòu)的加固材料、防腐涂料等，提高材料的強(qiáng)度、耐久性和耐腐蝕性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。未來(lái)的建筑，也許會(huì)因?yàn)橛辛颂胤N氨基聚醚的加持，而變得更加堅(jiān)固、耐用、安全！
• 風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域： 用于制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，提高葉片的強(qiáng)度、韌性和耐候性，延長(zhǎng)葉片的使用壽命，提高風(fēng)力發(fā)電的效率。未來(lái)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也許會(huì)因?yàn)橛辛颂胤N氨基聚醚的加持，而能夠更好地利用風(fēng)能，為我們提供清潔的能源！

除了以上幾個(gè)主要領(lǐng)域之外，特種氨基聚醚還在體育器材、醫(yī)療器械、海洋工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，特種氨基聚醚的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛，為我們的生活帶來(lái)更多的便利和驚喜。

五、展望未來(lái)：創(chuàng)新之路，永無(wú)止境

作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料，特種氨基聚醚的研究和發(fā)展還遠(yuǎn)未停止。未來(lái)，科研人員們將會(huì)在以下幾個(gè)方面繼續(xù)努力：

• 開(kāi)發(fā)新型的分子結(jié)構(gòu)： 設(shè)計(jì)和合成具有更優(yōu)異性能的氨基聚醚，例如具有更高的反應(yīng)活性、更優(yōu)異的柔韌性、更好的相容性等。
• 優(yōu)化合成工藝： 開(kāi)發(fā)更高效、更環(huán)保的合成方法，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。
• 拓展應(yīng)用領(lǐng)域： 探索特種氨基聚醚在更多領(lǐng)域的應(yīng)用，例如生物醫(yī)用材料、智能材料等。
• 開(kāi)發(fā)復(fù)合材料新配方： 研究特種氨基聚醚與其他樹(shù)脂、填料的協(xié)同作用，開(kāi)發(fā)具有特定性能的復(fù)合材料新配方。

我相信，在科研人員們的不斷努力下，特種氨基聚醚將會(huì)迎來(lái)更加美好的未來(lái)，為復(fù)合材料的發(fā)展注入新的活力！

各位聽(tīng)眾，各位同仁，今天我的分享就到這里。希望通過(guò)我的講解，大家對(duì)用于制備高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料的特種氨基聚醚有了一個(gè)更深入的了解。也希望在未來(lái)的日子里，我們能夠一起攜手，共同推動(dòng)復(fù)合材料技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，為構(gòu)建更加美好的世界貢獻(xiàn)我們的力量！

謝謝大家！

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。