咪唑类化合物作为环氧树脂固化剂及固化促进剂具有独到之处。它们的固化行为和叔胺相似是阴离子型催化聚合，但在高温下因没有叔胺那样有链转移，所以能在中等温度下固化，获得较高的热变形温度，达到与芳香族固化产物大体相当的水平。咪唑的碱性比较弱且挥发性小。毒性也就比脂肪族胺、芳香族胺小得多，通常它们在250℃以下几乎不分解。各种咪唑的特性见表7-52。
在咪唑类化合物中最引人注目的是2-乙基-4-甲基咪唑。在室温下易与环氧树脂混合，得到低黏度混合物，适用期长（见表7-53）。固化物有较高的热变形温度，当用量为2%时，经150℃4h固化后马丁耐热度大160℃。如果在树脂混合物中添加125%的二氧化硅填料，固化物的机械强度有明显提高，马丁耐热度大于225℃。由图7-7及图7-8可见，2-乙基-4-甲基咪唑的树脂固化物和酸酐及芳香胺的比较，经高温、短时间的后固化处理后可得到相当高的热变形温度（约240℃），这种特性对制备缠绕结构的复合材料是极其有利的。
表 7-52 各种咪唑类化合物的特性
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名称
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熔点/℃
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沸点/℃
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活性温度/℃
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物态
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2-甲基咪唑
2-乙基-4-甲基咪唑
2-乙基咪唑
2,4-二甲基咪唑
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135~139
45
61~66
92
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263~265
292
270~275
276~278
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82~87
82~87
82~87
82~87
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白色结晶
淡黄色黏性液体
白色结晶
白色结晶
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表 7-53 2-乙基-4-甲基咪唑用量与适用期关系
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用量/%
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10g树脂（环氧当量190）
在30℃下适用期/h
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用量/%
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10g树脂（环氧当量190）
在30℃下适用期/h
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1
3
|
68
36
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5
10
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17
10
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2-乙基-4-甲基咪唑的耐热老化性能优于通常使用的间苯二胺（图7-8），并且耐药品性，特别是耐酸性也都比间苯二胺好（表7-54）。2-乙基-4-甲基咪唑与耐热性好的线型酚醛树脂型环氧树脂（DEN-438）的固化物，在204℃长时间老化，其热变形温度的降低及热失量都很小（表7-55），足见2-乙基-4-甲基咪唑的的热稳定性相当高。
由表7-56可见，2-乙基-4-甲基咪唑作酸酐固化反应促进剂与2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚比较，显示了良好的促进效果。在与甲基纳迪克酸酐共用时，可将固化温度降低。
表 7-54 2-乙基-4-甲基咪唑固化物①的耐药品性②/%
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固化条件
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1#
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2#
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3#
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70℃3h+
150℃4h
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55℃凝胶化后+
125℃2h+175℃2h
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70℃4h+120℃1h+
204℃3h
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药品名
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浸泡温度与时间
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2-乙基-4-甲基咪唑用量3.5%（质量分数）
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固化条件
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间苯二胺用量15%（质量分数）
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固化条件
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ω（硫酸）50%
ω（硫酸）70%
ω（铬酸）40%
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105℃，30天
93℃，28天
93℃，28天
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+0.650
+0.645
-7.680
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3#
1#
1#
|
+3.32
14天后破坏
-19.481
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2#
1#
1#
|
|
ω（硫酸）3%
ω（磷酸）3%
ω（盐酸）10%
ω（醋酸）10%
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93℃，30天
93℃，30天
93℃，28天
93℃，28天
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+1.755
+1.765
+1.540
+2.11
|
3#
3#
1#
1#
|
+2.590
+2.675
+2.730
+2.510
|
2#
2#
1#
1#
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|
ω（氢氧化钠）20%
ω（氢氧化钠）50%
ω（氢氧化钠）30%
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93℃，28天
93℃，28天
66℃，28天
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+3.470
+0.135
+1.410
|
1#
1#
1#
|
+5.050
+0.385
+2.270
|
1#
1#
1#
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饱和碳酸钾溶液
ω（氯化钠）20%
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66℃，28天
93℃，28天
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+0.340
+1.355
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1#
1#
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+0.640
+1.920
|
1#
1#
|
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四氯化碳
醋酸乙酯
ω（乙醇）95%
喷射燃料
甲苯
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66℃，28天
66℃，28天
66℃，28天
66℃，28天
93℃，28天
|
-0.010
+0.865
+0.635
-0.130
+1.650
|
1#
1#
1#
1#
1#
|
-0.160
+3.335
+9.470
+0.145
+1.390
|
1#
1#
1#
1#
1#
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蒸馏水
浓过氧化氢
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66℃，28天
66℃，28天
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+1.125
+1.270
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1#
1#
|
+1.565
收缩性大
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1#
1#
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① 环氧树脂的环氧当量190；②+号增量，-号失量。
表 7-55 2-乙基-4-甲基咪唑与DEN-438固化物的热稳定性
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固化剂用量
/%
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80℃凝胶化后以如下温度（℃）后固化
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在对应的后固化温度下放置天数
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热变形温度
/℃
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失量/%
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2
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149
204
260
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1
1
2
4
7
14
1
2
|
159
260
260
254
260
251
170
165
|
—
—
-0.10
-0.12
-0.26
-0.39
-1.30
-1.54
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表 7-56 2-乙基-4-甲基咪唑作促进剂的效果
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配方及组成
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1
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2
|
3
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双酚A型环氧树脂（环氧当量190）
甲基纳迪克酸酐
六氢苯二甲酸酐
2-乙基-4-甲基咪唑
2,4,6-三（二甲胺基甲基）-苯酚
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100
90
—
1
—
|
100
—
84
2
—
|
100
90
—
—
1
|
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固化条件（h/℃）
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2/80+4/135
|
2/90+4/149
|
2/125+2/200+2/245
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拉伸强度/MPa
25℃
100℃
149℃
断裂伸长率/%
25℃
100℃
149℃
拉伸模量/MPa
25℃
100℃
149℃
热变形温度/℃
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53
64.4
16.8
1.8
7.3
47.0
3220
1330
630
149
|
73.5
52.5
—
3.5
5.5
—
2681
1414
—
146
|
70
55.3
5.6
2.6
5.5
29.0
2450
1750
350
131
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2-乙基-4-甲基咪唑的熔点为45℃，但它能在常温下以过冷液体的状态出现。但从热力学角度来看，过冷液态不是真正相平衡态，这种状态一旦遭到破坏就会很快结晶固化。其实2-乙基-4-甲基咪唑在储存和运输过程中受到激烈振动、摩擦或混入异物，都会促使它生成晶核，晶体很快便在结晶核上生成，直至全部结晶。此时它与环氧树脂的混溶性就变得很差，必须将其加热融化后再用。这样既费时又耗能很不经济。为了防止2-乙基-4-甲基咪唑结晶化使其保持液态，余逸，白南燕开展了研究，提出添加结晶抑制剂4,4-亚甲基-双-（2-乙基-5-甲基）咪唑不但可推迟结晶化，而且还保持原有的固化特性。另一种方法是3种咪唑（2-乙基-4甲基咪唑、2-甲基咪唑、丁基-2-甲基咪唑）按一定的比列共混，这种混合物即使冷却到0℃也有3个月的液态化时间。其他咪唑加入比例小于40%（质量分数）时，混合咪唑仍保持着2-乙基-4-甲基咪唑的固化产物性能。
