两种增韧材料对通用固化剂固化性能对比研究

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【摘要】本文介绍了无规羧基液体橡胶、改性聚氨酯增韧剂和一些常用固化剂组成的胶黏剂的性能对比，实验表明无规羧基液体丁晴橡胶对固化剂选择性小，可以用于大多数固化体系，改变聚氨酯9511较适合用于环氧树脂—聚酰胺体系，能较大幅度的提高其胶接强度。在一些固化体系中（如双氰胺，改性芳胺）采用9511改性环氧树脂可以获取更高的玻璃化温度。

【关键词】增韧；剪切强度；玻璃化温度

前言

作为一种合成树脂胶黏剂，环氧树脂系胶结剂有许多自身的特点，比起其它胶黏剂，这种胶黏剂还有众多的优点，因此，在近年来，这种胶黏剂受到了广泛的应用。它的应用范围已经拓展到了铝、钢筋、铜等金属材料和玻璃、木材、混凝土等非金属材料。在这些物品的粘接中，环氧树脂系胶结剂取得了很好的成效。但是，这种胶黏剂也存在着一些明显缺陷，在单独固话时，这种胶黏剂的初粘力较低，粘接后的受冲击强度较低。因此，在用这种胶黏剂粘接东西时，人们通常用增韧剂来帮助粘合。

作为环氧树脂系胶结剂增韧技术中常被用到的一种技术之一，液体橡胶增韧环氧树脂技术得到了许多年的发展，已经初步达到了成熟、稳定的程度，但是由于这种技术所用到的材料较为稀少，因此，这项技术难以被广泛运用于社会当中，在这一方面，还需要相关专业人员进行探索和研究，寻求发展之道。

1、实验部分

1.1实验原料

环氧树脂E-51，蓝星新材料无锡树脂厂；无规则液体丁晴橡胶，兰州石化公司石化研究所；9511，陕西华瑞；三乙烯四胺，试剂，成都科技化工试剂厂；酚醛胺JA-1，四川省蒲江精细化工厂；聚酰胺400D，南京林华所；双氰胺106，促进剂101，常州马蹄莲；改性芳香胺，自制。

1.2试验仪器

电子拉力机 MT5305 深圳新三思

DSC差热分析仪 822e 瑞士梅特勒

烘箱 101A-1ET 上海实验仪器厂

电子天平、电子搅拌器、铝合金试片、氟塑料片、厂子里制作的家居、卡尺及砂纸。

1.3试片的制备

（1）选用合适的环境与温度，将无规则羧基液体丁晴橡胶和环氧树脂混合，并且进行加热操作，加热后这两种物质将会形成一种新的物质，叫做预聚体，对预聚体进行降温操作，而后分别按不同固化剂所需比例配置改性胶粘剂；将9511与环氧树脂在温室下混合，同样也分别按不同固化剂所需比例配制改性胶粘剂。

（2）将铝试片的表面清洗，利用工具进行磨砂，并将试片表面的污垢和油腻清洗干净，以备后续使用。

（3）手持试片，利用工具将胶涂在试片表面，先后要进行三次涂胶操作，在进行涂胶操作时要特别注意，涂胶要充分严实，不能有气泡掺入，否则则会使粘结的质量受到影响。

（4）对TG温度试样进行测定，取氟塑料片，将涂胶后剩下的胶涂上去，并且和铝试片进行固化。

（5）胶接件的固化：在进行胶接件固化时，必须要按照不同的固化条件，进行固化剂固化操作，不能够进行没有规范的操作。

1.4性能测试

（1）拉伸剪切强度按GB7124-86标准测定拉伸剪切强度

（2）玻璃化转化温度（TG）：用瑞士梅特勒DSC差热分析仪测定。

2、结果与讨论

2.1无归则羧基液体丁腈增韧剂对环氧树脂固化物性能的影响

采用无规羧基丁腈液体增韧环氧树脂，使用一些常用固化剂时，将其粘接剪切强度和固化物玻璃化温度列于表一。该类固化物外观透明，胶膜较不加增韧剂时坚韧许多，剪切强度较不加增韧剂时提高20%～40%。固化物玻璃化温度和不加增韧剂时相比变化不大。

表一无规羧基丁腈液体橡胶剪切强度和TG性能影响

类别固化与用量无规丁腈 E-51 促进剂剪切强度 TG温度

1# 三乙烯胺：12 20 100 无 15.3MPa 117°C

11.5MPa 121°C

2# JA-1：24 20 100 无 17.0MPa 108°C

12.0MPa 110°C

3# 400D：40 20 100 无 17.2MPa 82°C

12.5MPa 82°C

4# 106：10 20 100 101：5 16.7MPa 130°C

14.0MPa 135°C

5# 芳香胺 20 100 无 10.4MPa 117°C

10.5MPa 120°C

2.29511增韧剂对环氧树脂固化物性能的影响

采用9511增韧剂增韧环氧树脂使用上述固化剂同时，将其粘接剪切强度和固化物玻璃化温度列于表二。该类固化物外观不透明，剪切强度随固化剂的不同变化较大。对改性芳胺使用该增强韧剂改进剪切强度效果不明显。而对双氰胺、三乙烯四胺、JA-1其剪切强度下降，对聚酰胺400D剪切强度较大幅度提高

表二 9511增韧剂对剪切强度和TG性能影响

类别固化剂与用量 9511增韧剂 E-51 促进剂剪切强度 TG温度

6# 三乙烯胺 20 100 无 8.5MPa 121°C

11.5MPa 121°C

7# JA-1：24 20 100 无 10.0MPa 110°C

12.0MPa 110°C

8# 400D：40 20 100 无 20.9.3MPa 80°C

12.5MPa 82°C

9# 106：10 20 100 101：5 8.9MPa 152°C

14.0MPa 135°C

10# 芳香胺：42 20 100 无 9.7MPa 136°C

10.5MPa 120°C

注：表二中带“”的为没有加入增韧剂时所测得的数据

2.3无规羧基液体橡胶和9511增韧剂增韧环氧树脂效果对比分析

从上述数据看出，无规羧基丁腈液体橡胶对大多数固化体系均有明显的增韧作用。其剪切强度均有明显的提高，固化物玻璃化温度损失不大。9511增韧剂对固化剂具有一定的选择性。对聚酰胺—环氧固化体系增韧效果明显，粘接剪切强度有较大幅度提高；对芳香胺、酚醛胺、及双氰胺不太合适。但双氰胺、芳香胺-环氧体系加入9511会使固化物的玻璃化温度较明显提高，对这一现象我们将深入的进行分析和试验。

结束语

综上所述，在选择环氧树脂系胶结剂的增韧剂时，人们通常都会选用无规羧基液体丁氰液体橡胶，这种橡胶可以很好的充当环氧树脂系胶结剂的增韧剂，使粘结剂的粘接程度大大增强，同时，对双氰胺、改性芳香胺加入9511增韧剂后固化物的玻璃化温度有明显提高，这种现象目前还没有得到充分的解释，相关人员正在努力进行突破研究。

参考文献

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[2]高珍珍.对增韧剂在粘合剂中使用探析[M].中国科技，2011，6

[3]韩晓健.粘合剂中现代材料与工艺的使用[J].成都大学，2011，3