室溫固化環(huán)氧樹(shù)脂灌封膠的制備

莊 緬

（黑龍江省化工研究院，黑龍江 哈爾濱 150078）

按固化溫度的不同，環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑可分為冷固化、熱固化和高溫固化3種固化方式。冷固化包括低溫固化（＜15℃）和室溫固化（18～35℃）；熱固化包括次中溫固化（36～99℃）和中溫固化（100～120℃）；高溫固化溫度一般＞150℃[1]。

隨著航空航天等高科技領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)膠粘劑的要求越來(lái)越高，其中一個(gè)重要的研究方向是降低固化溫度，提高使用溫度和剝離強(qiáng)度，簡(jiǎn)化操作程序。所以，近年來(lái)，人們一直在研究既能在室溫下固化又能在高溫下使用的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑。至目前，該領(lǐng)域的研究主要有以下幾種手段：（1）是通過(guò)增加交聯(lián)密度或添加耐熱填料，提高膠粘劑耐熱性能；（2）提高環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑活性，降低固化溫度；（3）研究新型環(huán)氧樹(shù)脂改性體系，在增加耐熱性同時(shí)降低固化溫度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

E-5l環(huán)氧樹(shù)脂（工業(yè)級(jí) 無(wú)錫樹(shù)脂廠）；QS－070N奇士增韌劑（工業(yè)級(jí) 北京清大奇士新材料技術(shù)有限公司）；液態(tài)端羧基丁腈橡膠（工業(yè)級(jí) 上海弘盛化工貿(mào)易有限公司）；活性硅微粉（工業(yè)級(jí) 連云港東海硅微粉有限公司）；固化劑（自制）；2-乙基-4-甲基咪唑（A.R.天津化學(xué)試劑有限公司）；丙酮（A.R.西安化學(xué)試劑廠）。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

將環(huán)氧樹(shù)脂中加入奇士增韌劑QS-070N、活性硅微粉攪拌均勻，經(jīng)過(guò)三輥研磨機(jī)研磨后制成A組分，按配方計(jì)算量稱(chēng)取A組分，并真空脫凈氣泡后加入計(jì)量好的復(fù)配固化劑和促進(jìn)劑混合均勻并真空脫凈氣泡后澆注到已預(yù)先處理好的模具內(nèi)，按一定固化條件進(jìn)行固化后制得樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 增韌劑的篩選

以液態(tài)端羧基丁腈橡膠和奇士增韌劑QS-070N對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行增韌改性的固化物性能見(jiàn)表1。

表1 不同增韌劑改性效果對(duì)比Tab.1 Comparison of modified effect for different toughening agent

增韌劑QS-070N的分子結(jié)構(gòu)中含有聚酯、氨基甲酸酯和聚醚等分子鏈段，并以酯鍵和氨酯鍵相結(jié)合，與環(huán)氧樹(shù)脂相容性良好。它對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣材料的機(jī)械性能和斷裂韌性有明顯提高，尤其是材料的斷裂韌性成倍提高。這種大幅度提高材料的韌性，而且不過(guò)多地影響材料的模量和拉伸強(qiáng)度的特點(diǎn)，具有橡膠增韌塑料相似的優(yōu)良改性效果。奇士增韌劑QS-070N增韌改性的環(huán)氧樹(shù)脂，其微觀結(jié)構(gòu)特征就是高分子互穿網(wǎng)絡(luò)的海島結(jié)構(gòu)，斷裂韌性得到大幅度提高，有效地防止了澆注體的開(kāi)裂。

2.2 確定促進(jìn)劑的用量

在制備膠粘劑的過(guò)程中，促進(jìn)劑的用量按照環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的0、l%、3%和5%分別加入到體系中，則促進(jìn)劑用量對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響見(jiàn)表2。

表2 促進(jìn)劑用量對(duì)膠粘劑剪切強(qiáng)度的影響Tab.2 Effect of accelerator dosage on the shear bond strength of adhesive

由表2可見(jiàn)，促進(jìn)劑對(duì)該體系具有明顯的促進(jìn)作用。當(dāng)體系中不加促進(jìn)劑時(shí)，反應(yīng)速率依賴(lài)于環(huán)氧樹(shù)脂中膠粘劑中的羥基濃度，反應(yīng)比較慢，難以生成較高交聯(lián)密度的產(chǎn)物；當(dāng)促進(jìn)劑用量過(guò)多時(shí)，體系的固化速率提高，分子排列規(guī)整度下降，而反應(yīng)速率過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致局部反應(yīng)劇烈、反應(yīng)不完全，強(qiáng)度也因此下降，從而影響了膠粘劑的耐高溫性能。綜上所述，選擇促進(jìn)劑用量為0.5%時(shí)，效果最佳。

2.3 室溫下固化時(shí)間對(duì)性能的影響

表3 室溫固化時(shí)間對(duì)性能的影響Tab.3 Effect of room temperature curing time on properties

由表3可見(jiàn)，在室溫下，隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，剪切強(qiáng)度都在提高，6d后逐漸趨于平穩(wěn)。

3 結(jié)論

我們選用奇士增韌劑QS-070N做為增韌劑，合成具有較高活性的環(huán)氧樹(shù)脂為甲組份，自制的固化劑為乙組分，2-乙基-4-甲基咪唑促進(jìn)劑為丙組分制成了室溫固化環(huán)氧樹(shù)脂灌封膠，該膠機(jī)械性能、電性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于航空航天等高科技領(lǐng)域。

［1］李廣宇，李子?xùn)|，吉利，等.環(huán)氧膠粘劑與應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.