環境友好型無溶劑環氧黏合劑的研制

辛如雪

（內蒙古自治區石油化工監督檢驗研究院，內蒙古呼和浩特 010010）

環境友好型無溶劑環氧黏合劑的研制

辛如雪

（內蒙古自治區石油化工監督檢驗研究院，內蒙古呼和浩特 010010）

利用TGDDM環氧樹脂、雙馬來酰亞胺、2，2-雙[4（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP）和KH550合成兩種環境友好型無溶劑黏合劑。并對其黏度、凝膠化時間、電學性能、吸水率、拉伸剪切強度等性能進行了研究，得到了良好的結果。

雙馬來酰亞胺；2，2-雙[4（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷；TGDDM環氧樹脂；KH550；黏合劑；性能研究

傳統的溶劑型黏合劑，其中的揮發性有機物不僅會對環境產生破壞，對人體本身也有傷害，因此環保型無溶劑黏合劑越來越受到重視[1]。然而，環氧固化物交聯密度大、內應力大、韌性不足、耐疲勞性差、耐熱性差、耐沖擊性差等缺陷顯然無法滿足日新月異飛速進步的某些高端工程技術的要求，解決方法除了合成新型環氧樹脂以外，還可以在實際應用中加入一些試劑如增韌劑、偶聯劑等來對環氧樹脂進行改性，使環氧樹脂具有更優異的性能，來達到特殊的使用要求。

本文采用二胺和雙馬來酰亞胺共同對環氧樹脂進行改性，制備得到兩種環境友好型無溶劑環氧黏合劑。

1 實驗部分

1.1 原料

TGDDM環氧樹脂，雙馬來酰亞胺（BMI），活性稀釋劑CE793，2，2-雙[4（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP），甲基四氫苯酐（MTHPA），KH550。

1.2 黏合劑的配置

將一定質量的TGDDM/BAPP/BMI混合，于80～90℃下攪拌反應至均相透明，加入活性稀釋劑CE793（KH550和活性稀釋劑CE793），冷卻至室溫；加入MTHPA，室溫下攪拌均勻，即可得到無溶劑環氧樹脂黏合劑。將加入了KH550的黏合劑記為K-1，未加入的記為T-2。

1.3 試樣制備

（1）電學性能試樣

將固化后的黏合劑薄片剪成2mm×2 mm規格，剪兩片1.5mm×1.5mm規格的鋁箔紙，將黏合劑薄片夾在正中，必須確保鋁箔紙完全分離，不能有黏在一起的地方，否則將影響測試。

（2）拉伸剪切強度試樣

采用100 mm×24.5 mm×2 mm不銹鋼試片并經過表面處理后將黏合劑均勻涂布于試片上，采用單面搭接，搭接長度12.5 mm，試片疊合后寬度方向的錯位不得超過0.50mm。搭接好后，用夾子固定住，放入烘箱內進行固化。固化結束后，停止加熱，自然冷卻至室溫。

（3）吸水率試樣

具體的固化工藝為：

RT→80℃/1h→120℃/1h→160℃/1h→RT

1.4 儀器設備及性能測試

采用美國Brookfield公司生產的CAP2000+錐板黏度計來進行黏度跟蹤測試；采用廣東正業科技股份有限公司生產的ASIDA-NJ11A型凝膠化時間測試儀進行凝膠化時間測試；利用同惠電子有限公司生產的TH2828S型自動元件分析儀進行電學性能測試；根據GB/T 7124-2008使用眾志檢測儀器有限公司生產的C7-8012型電子式拉力試驗機來進行拉伸剪切強度測試。

2 結果與討論

2.1 黏度-溫度變化

環氧黏合劑黏度的變化規律是隨著溫度的升高而減小，隨著放置時間的增加而增加。由于加入了固化劑，黏合劑的黏度會出現先減小后增大的趨勢，原因是在溫度轉折點發生了明顯的固化反應，它們發生固化反應的溫度大約在110～120℃。T-2的黏度小于 K-1。

2.2 凝膠化時間與表觀活化能

在100～190℃的10個溫度點測試黏合劑體系的凝膠化時間，并且對其進行跟蹤。

K-1在100～190℃時，凝膠化時間分別為988，601，403，256，177，125，88，55，40，21；T-2的凝膠化時間分別為1 523，925，622，412，277，190，134，90，65，47s。

凝膠化時間是隨著溫度的升高而減小的，這是因為溫度越高固化反應速度越快。顯然T-2的凝膠化時間比 K-1要長。

根據參考文獻[2]計算出體系的表觀活化能，K-1為58.38kJ/mol，T-2為55.2 kJ/mol，相差不大，可認為T-2的穩定性比K-1好。

2.3 電學性能的研究

選擇頻率為20～1 000Hz，最小分辨率1mHz，測試樣品的電容和介電損耗。得到結果：

K-1和T-2的電容都很小，K-1在40 pF左右，T-2在30pF左右，隨頻率的變化也不大；K-1的介電損耗為0.004～0.010，T-2的介電損耗為0.001～0.006，電學性能都很穩定，電絕緣性良好。

2.4 表面能和吸水率研究

（1）通過測量接觸角，計算固化物的表面能。

K-1的表面能為39.12 mJ/m2，T-2的表面能為37.37 mJ/m2。

它們的表面能都小于水的表面能72.8 mJ/m2，說明它們都具有非常優良的疏水性。

（2）將試樣稱重，記為G1，然后在水中浸泡24h，取出后迅速擦干再次稱重，記為G。利用公式2來計算吸水率。其中，W表示吸水率；G1表示干重（g）；G2表示濕重（g）。

K-1的吸水率為1.62%，T-2的吸水率為1.13%。

2.5 拉伸剪切強度研究

測試溫度包括室溫、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃。

K-1的拉伸剪切強度最大值達到了16.63MPa，T-2的最大值也達到了13.40 MPa，說明它們均具有良好的力學性能。

3 結論

1）加入了KH550的環氧黏合劑K-1的黏度較高，隨著放置時間的增加也大。由于加入了固化劑，在110～120℃左右發生明顯的固化反應。

2）隨著溫度的升高，環氧黏合劑的凝膠化時間都下降；相同溫度下，加入了KH550的黏合劑K-1的凝膠化時間較短，T-2黏合劑的凝膠化時間較長；它們的表觀活化能分別為58.38 kJ/mol和55.2kJ/mol，相差不大，因此可認為T-2的穩定性比K-1好。

3）兩者的電學性能都很穩定，電絕緣性良好。

4）兩種環氧黏合劑均具有較低的表面能和吸水率，但T-2黏合劑的疏水性較K-1優秀。

5）K-1的拉伸剪切強度值最大達到了16.63MPa，T-2的最大值也達到了13.40 MPa，說明它們均具有良好的力學性能。

綜合對比來看，兩種黏合劑的性能都很優異，只不過各有側重，可根據具體需要，具體選擇。如果使用要求優異的黏結性能和力學性能，那么可以選擇K-1；如果使用需要優異的穩定性、電學性能以及疏水性，可以選擇T-2；它們都是非常優秀的環境友好型無溶劑環氧黏合劑。

[1] 梁瑋，李鎮江，張林.環保型無溶劑環氧封端聚氨酯膠黏劑的研制[J].化學與黏合，2012，34（5）：35-39.

Development of Environmentally Friendly Solvent-free Epoxy Adhesive

Xin Ru-xue

The use of TGDDM epoxy resin，bismaleimide，2，2-double[4（4-amino phenoxy）phenyl]propane（BAPP）and KH550 synthesis of two kinds of environmentally friendly non solvent adhesives.The viscosity，gelation time，electrical properties，water absorption and tensile shear strength were studied，and good results were obtained.

bismaleimide；2，2-double[4（4-amino phenoxy）phenyl]propane；TGDDM epoxy resin；KH550；adhesive；performance research

TQ637

A

1003-6490（2017）01-0163-02

2017-01-16

辛如雪（1993—），女，內蒙古呼倫貝爾人，主要研究方向為化學。