甲基丙烯酸改性環氧樹脂改進環氧膠膜性能研究

劉龍江

摘要：甲基丙烯酸（MAA）和環氧樹脂（EP）進行反應后，添加偶氮二異丁腈（AIBN）和丙烯酸異辛酯，合成的含有丙烯酸樹脂鏈段的環氧樹脂作為增韌劑，制備成環氧膠膜。改性后的環氧樹脂膠膜剪切強度及剝離強度明顯提高，DSC測試顯示體系的耐熱性能損失不大，用紅外光譜分析了固化過程及其改性過程中的反應情況。結果表明，改性后的EP制備出的樹脂固化物具有良好的力學及耐熱性能。

關鍵詞：增韌；環氧膠膜；甲基丙烯酸

中圖分類號：TQ433.4+37 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）06-0072-02

環氧樹脂是綜合性能良好的熱固性樹脂，它具有優異的粘接性能、耐磨蝕性、力學性能、化學穩定性、電器絕緣性，以及收縮率低、易加工成型、較好的應力傳遞和成本低廉等優點，廣泛應用于涂料、膠粘劑、輕工、建筑、機械、航天航空、電子電氣絕緣材料、先進復合材料基體等各個領域[1] 。

但環氧樹脂存在質脆、沖擊韌性差等缺點，難以滿足工程應用的需要。目前的增韌技術如有機硅改性[2]、聚氨酯改性[3]、丁腈橡膠改性[4，5]，均可通過誘導剪切變形，誘發基體的耗能過程，終止、分枝裂紋，從而提高環氧樹脂的斷裂韌性，但對耐熱性影響較大。本文通過丙烯酸與環氧樹脂反應接入柔性鏈段得到增韌樹脂，再經過復配壓膜成型得到膠膜體系并進行力學性能及耐熱性能測試，同時用FT-IR對丙烯酸及環氧樹脂的反應進行表征。

1 實驗部分

1.1 試驗主要原料

環氧樹脂E51、E44、E20，工業級，無錫藍星新材料股份有限公司；雙氰胺，工業級，空氣化工產品有限公司；偶氮二異丁腈（AIBN），化學純，常州市一耕化工有限公司；甲基丙烯酸，工業級，上?；瘜W試劑有限公司。

1.2 試驗設備及測試方法

用瑞士梅特勒-托力多公司820型差熱分析儀（DSC）測定澆注體TG。

用傅立葉變換紅外光譜Varian640表征甲基丙烯酸和環氧樹脂反應情況。

剪切強度按照GB/T 7124—2008測試、高溫拉伸剪切強度按照GJB 444—1988測試、常溫90°剝離強度按照GJB 446—1988測試。

1.3 增韌劑的制備

60 g E51環氧用0.05 g三苯基膦（ph3p）作為催化劑，與1.2 g甲基丙烯酸在110 ℃下進行反應1.5 h，而后升溫到130 ℃（升溫30 min），滴加2 g E51和0.24 g偶氮二異丁腈及8 g異辛酯的混合物，加熱到130 ℃保溫1.5～2 h，再補加偶氮二異丁腈50 g繼續反應30 min，合成的增韌劑結構見圖1。

1.4 環氧膠膜的制備

將環氧樹脂E44 15 g、E20 45 g、增韌劑25 g，按比例混合并加熱至50～60 ℃，分散攪拌速度為300 r/min，然后分別加入固化劑9 g、偶聯劑2 g、流變助劑2 g、促進劑1 g、氣相二氧化硅1 g攪拌均勻后壓膜成型。

2 測試及分析

2.1 力學性能分析

由表1可見，改性后常溫及高溫剪切強度比改性前提高10%～15%，改性后體系韌性較好。

2.2 丙烯酸改性環氧樹脂FT-IR表征與分析

從圖2可見，3 494 cm-1處羧基上的羥基峰明顯減弱說明丙烯酸上的羧基已經反應，915 cm-1處為環氧吸收峰，改性后吸收峰減弱，也說明環氧基團與羧基反應了。

3 結論

通過丙烯酸與E51環氧樹脂反應得到增韌樹脂，再經復配壓膜成型得到膠膜體系，研究了改性環氧樹脂對膠膜體系力學性能及耐熱性能的影響。改性后的環氧樹脂膠膜剪切強度及剝離強度明顯提高，而耐熱性能損失不大，滿足環氧膠膜在結構粘接方面的要求。

參考文獻

[1]楊雙春，趙慧燕，劉曉旭.改性環氧樹脂研究現狀及分析[J].當代化工，2012，41（10）：1085-1097.

[2]周寧琳，周紅.有機硅改性環氧樹脂[J].熱固性樹脂，1996（3）：25-26.

[3]YING I，SUFEN MAO.Study on the properties and application of epoxy pesin/polyurethane Semi-interpenetrating polymer networks[J].J.of App1.Poly.Sei，1996，（61）：2059.

[4]李曉強，唐斌，成獎國.羧基丁腈橡膠的性能研究[J].橡膠工業，2004，51（5）：69-73.

[5]馬天信，姜波.增韌劑對環氧樹脂性能的影響[J].熱固性樹脂，2003，18（3）：7-9.