高彈性環(huán)氧膠粘劑的研制.pdf

1、環(huán)氧樹脂膠粘劑具有優(yōu)異的工藝性能、力學(xué)性能、粘接性能、耐候性、收縮率低、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)防、民用等工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而純環(huán)氧樹脂往往具有很高的交聯(lián)密度，質(zhì)地脆硬、韌性不足，經(jīng)過增韌后主要用于結(jié)構(gòu)粘接，在彈性粘接和超低溫粘接領(lǐng)域受到了極大限制。解決這一問題的有效手段是使環(huán)氧樹脂柔韌化。環(huán)氧樹脂的柔韌化，其基本思路就是降低固化樹脂的彈性模量或使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）向低溫轉(zhuǎn)移。采用的基本方法有兩種：一是在環(huán)氧樹脂或固化劑分子結(jié)構(gòu)中引入

2、柔性軟鏈段，制造柔韌性環(huán)氧樹脂或固化劑；二是在環(huán)氧樹脂配方中添加一定量的活性的增柔劑或增韌劑。本文在環(huán)氧樹脂增韌方法與機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究了聚醚胺作為混合固化劑固化雙酚A型環(huán)氧樹脂的基本問題，以期對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行彈性化改性，制得強(qiáng)度彈性兼具的高彈性-高伸長(zhǎng)環(huán)氧樹脂膠黏劑。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： ⑴研究了聚醚胺與多種不同類型的環(huán)氧樹脂的固化體系。研究結(jié)果表明：所有體系的斷裂伸長(zhǎng)率都明顯提高。考慮強(qiáng)度與柔性的關(guān)系，雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺

3、體系和雙酚A/脂肪族線性環(huán)氧樹脂/聚醚胺體系既有很好的柔韌性，又能保持一定高的拉伸強(qiáng)度。 ⑵利用非等溫差示掃描量熱法（DSC）分析，確定了最佳體系雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺的固化程序：80℃/2h+125℃/2h，得到了雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺D230體系，雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺D400體系，雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺T403體系，雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺D2000體系的固化反應(yīng)表觀活化能分別為：58．924kj/mol，51．7

4、30 kj/mol，57．062 kj/mol，49．881 kj/mol，相應(yīng)的固化反應(yīng)級(jí)數(shù)分別為0．898，0．883，0．897，0．867。固化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為：dα/dt=1．99E7exp（-7087．68/T）（1-α）0．898；dα/dt=1．28E6exp（-6222．04/T）（1-α）0．883；dα/dt=9．75E6exp（-6863，36/T）（1-α）0．897；dα/dt=1．20E5exp（-599

5、9．64/T）（1-α）0．867。 ⑶對(duì)雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺體系的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。聚醚胺在增加環(huán)氧樹脂柔韌性和彈性的同時(shí)，通過協(xié)同效應(yīng)的作用，固化物在保持一定的拉伸強(qiáng)度（21．69Mpa）時(shí)，最大斷裂伸長(zhǎng)率可高達(dá)53．10%，最大沖擊強(qiáng)度高達(dá)156．81kJ/㎡，最大剪切強(qiáng)度為45Mpa。考察了納米填料的種類及用量，固化條件等因素對(duì)膠粘劑性能的影響，活性增韌劑對(duì)雙酚A型環(huán)氧樹脂/聚醚胺體系拉伸性能的影響。 ⑷利

6、用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）測(cè)試表明，固化物存在一個(gè)介質(zhì)損耗峰。隨著混合固化劑中聚醚胺D2000用量的增加，Tg逐漸降低；儲(chǔ)能模量E’逐漸提高。機(jī)理是柔性鏈穿插在固化物的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，在材料受到?jīng)_擊能量的時(shí)候，起到應(yīng)力分散和承受應(yīng)力的作用，因而固化體系韌性增加。討論了聚醚環(huán)氧/聚醚胺體系的Tg和硬度隨交聯(lián)密度變化的關(guān)系，進(jìn)一步說明了主鏈結(jié)構(gòu)和交聯(lián)度對(duì)Tg的影響。體系中大量的醚鍵（-C-O-）使該體系具備上佳的柔順性和彈性。 ⑸根據(jù)D