室温固化环氧树脂胶粘剂的制备及性能研究

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1、2014年9月第23卷第9期Vol.23No.9，Sep.2014中国胶粘剂CHINAADHESIVES（509）-29-室温固化环氧树脂胶粘剂的制备及性能研究刘运学1，姚鹏程1，李兰1，王旭1，葛大利2（1.沈阳建筑大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110168；2.沈阳中辰钢结构工程有限公司，辽宁沈阳110141）摘要：以腰果酚、甲醛和三乙烯四胺为原料，采用一步法制备了环氧树脂（EP）用腰果酚醛三乙烯四胺新型固化剂；然后以双酚A型EP为基体树脂、腰果酚醛三乙烯四胺为固化剂和聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为增韧改性剂，制备了室温固化EP胶粘剂。研

2、究结果表明：当w（PVB）=10%（相对于EP质量而言）时，胶粘剂的拉伸强度（30.58MPa）、冲击强度（6.30kJ/m2）和剪切强度（17.71MPa）相对最大；此时改性EP胶粘剂的热稳定性相对最好，并且其断裂方式由脆性断裂变为韧性断裂。关键词：环氧树脂；胶粘剂；增韧；改性；固化剂中图分类号：TQ433.437文献标志码：A文章编号：1004-2849（2014）09-0029-04DOI:10.13416/j.ca.2014.09.0080前言环氧树脂（EP）是可通过固化反应形成三维网状结构的热固性树脂[1]。EP固化前通常呈黏稠状或固

3、体粉末状，其主体是带有环氧基的低聚物，可借助固化剂发生交联反应而固化。以腰果酚为原料制成的改性EP固化剂的优点是：具有独特的分子结构，同时具有一般酚醛胺和低分子聚酰胺的性能特点，而且其黏度低[2]，可室温快速固化，甚至可在低温、潮湿环境中固化；适用期长，固化后产物具有良好的耐水性、耐腐性及施工性；腰果酚是可再生物质，可完全或部分取代苯酚，并且其价格低于苯酚[3-7]。未经改性的EP胶粘剂虽具有较高的拉伸强度和剪切强度，但其冲击韧性差、剥离强度和耐热性较低。因此，通常在EP胶粘剂中加入某些高分子化合物进行改性。聚乙烯醇缩醛属于线型热塑性高分子化合

4、物，常用的有聚乙烯醇缩丁醛（PVB）[8]和聚乙烯醇缩甲醛，前者韧性好，后者耐热性高且与EP的混容性良好。缩醛中的羟基可与EP中的羟基发生醚化反应（起增韧作用），可有效提高改性EP胶粘剂的剥离强度、冲击强度和剪切强度。本研究以PVB作为增韧改性剂、腰果酚醛三乙烯四胺为固化剂，制备了可室温固化的改性EP胶粘剂。着重探讨了PVB含量对该胶粘剂性能的影响，并对其热性能和冲击断面进行了分析。1试验部分1.1试验原料腰果酚，工业级，枣庄市百黛生物科技有限公司；甲醛、三乙烯四胺、二甲苯，分析纯，沈阳市东兴试剂厂；环氧树脂（EP），工业级（牌号E-51，双

5、酚A型），星辰化工新材料股份有限公司；硅烷偶联剂（KH-550），工业级，南京向前化工有限公司；2，4，6-三（二甲胺基甲基）苯酚（DMP-30），化学纯，国药集团化学试剂有限公司；硅微粉，工业级（粒径约23μm），连云港市博奥硅微粉有限公司；聚乙烯醇缩丁醛（PVB），工业级，上海海顿塑胶有限公司。普通碳钢（2mm厚），鞍山钢铁集团公司。1.2试验仪器TCS-2000型电子万能试验机，高铁科技股份有限公司；RXJ-22型液晶显示冲击试验机，深圳市瑞格尔仪器有限公司；S-4800型冷场发射扫描电镜，日立高新技术（上海）国际贸易有限公司；STA44

6、9F3型TG-DSC同步热分析仪，德国Netzsch仪器制造收稿日期：2014-03-17；修回日期：2014-08-29。基金项目：住房与城乡建设部项目资助（2012-K4-31）。作者简介：刘运学（1969—），辽宁沈阳人，硕士，副教授，主要从事高分子材料改性及制备工艺等方面的研究。E-mail：13644004218@163.com-30-（510）中国胶粘剂第23卷第9期有限公司；101-1AB型电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；HH-2型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；JB90-D型电动搅拌机，上海标本模型厂；FA210

7、4N型电子天平，上海精密科学仪器有限公司。1.3试验制备（1）腰果酚醛三乙烯四胺的制备：将75%腰果酚/二甲苯溶液加入到带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中，按配比加入甲醛，搅拌均匀后升温至80~90℃，反应50min；逐滴加入计量的三乙烯四胺，升温至（90±5）℃，恒温回流反应60min；降温至室温，减压蒸馏分离出水后，得到所需产品[9]。（2）测试用样品的制备：将PVB、EP、KH-550、DMP-30和硅微粉在（25±2）℃水浴中混合搅拌均匀后，制得甲组分；乙组分是自制的腰果酚醛三乙烯四胺固化剂。制作试样时，将甲组分和乙组分按比例混

8、合搅拌均匀，晾置20min；然后将上述物料注入涂有脱模剂的模具中，室温放置1d，脱模后（25±2）℃固化若干时间即可。1.4测试或表征（1）拉伸强度：