高弹性环氧胶粘剂的研制
环氧树脂胶粘剂具有优异的工艺性能、力学性能、粘接性能、耐候性、收缩率低、价格低廉等优点在国防、民用等工程领域广泛应用。然而纯环氧树脂往往具有很高的交联密度，质地脆硬、韧性不足，经过增韧后主要用于结构粘接，在弹性粘接和超低温粘接领域受到了极大限制。解决这一问题的有效手段是使环氧树脂柔韧化。环氧树脂的柔韧化，其基本思路就是降低固化树脂的弹性模量或使其玻璃化转变温度（Tg）向低温转移。采用的基本方法有两种：一是在环氧树脂或固化剂分子结构中引入柔性软链段，制造柔韧性环氧树脂或固化剂；二是在环氧树脂配方中添加一定量的活性的增柔剂或增韧剂。本文在环氧树脂增韧方法与机理的基础上，研究了聚醚胺作为混合固化剂固化双酚A型环氧树脂的基本问题，以期对环氧树脂进行弹性化改性，制得强度弹性兼具的高弹性-高伸长环氧树脂胶黏剂。主要内容和结论如下：
⑴研究了聚醚胺与多种不同类型的环氧树脂的固化体系。研究结果表明：所有体系的断裂伸长率都明显提高。考虑强度与柔性的关系，双酚A型环氧树脂/聚醚胺体系和双酚A/脂肪族线性环氧树脂/聚醚胺体系既有很好的柔韧性，又能保持一定高的拉伸强度。
⑵利用非等温差示扫描量热法（DSC）分析，确定了最佳体系双酚A型环氧树脂/聚醚胺的固化程序：80℃/2h+125℃/2h，得到了双酚A型环氧树脂/聚醚胺D230体系，双酚A型环氧树脂/聚醚胺D400体系，双酚A型环氧树脂/聚醚胺T403体系，双酚A型环氧树脂/聚醚胺D2000体系的固化反应表观活化能分别为：58．924kj/mol，51．730 kj/mol，57．062 kj/mol，49．881 kj/mol，相应的固化反应级数分别为0．898，0．883，0．897，0．867。固化反应的动力学方程为：dα/dt=1．99E7exp（-7087．68/T）（1-α）0．898；dα/dt=1．28E6exp（-6222．04/T）（1-α）0．883；dα/dt=9．75E6exp（-6863，36/T）（1-α）0．897；dα/dt=1．20E5exp（-5999．64/T）（1-α）0．867。
⑶对双酚A型环氧树脂/聚醚胺体系的力学性能进行了研究。聚醚胺在增加环氧树脂柔韧性和弹性的同时，通过协同效应的作用，固化物在保持一定的拉伸强度（21．69Mpa）时，最大断裂伸长率可高达53．10%，最大冲击强度高达156．81kJ/㎡，最大剪切强度为45Mpa。考察了纳米填料的种类及用量，固化条件等因素对胶粘剂性能的影响，活性增韧剂对双酚A型环氧树脂/聚醚胺体系拉伸性能的影响。
⑷利用动态热机械分析（DMA）测试表明，固化物存在一个介质损耗峰。随着混合固化剂中聚醚胺D2000用量的增加，Tg逐渐降低；储能模量E’逐渐提高。机理是柔性链穿插在固化物的交联网络中，在材料受到冲击能量的时候，起到应力分散和承受应力的作用，因而固化体系韧性增加。讨论了聚醚环氧/聚醚胺体系的Tg和硬度随交联密度变化的关系，进一步说明了主链结构和交联度对Tg的影响。体系中大量的醚键（-C-O-）使该体系具备上佳的柔顺性和弹性。
⑸根据DMA、SFM、DSC、拉伸、冲击强度测试结果，分析了聚醚胺改性环氧树脂的机理。通过增加交联点之间的分子量可以有效提高树脂的断裂韧性。柔性长链起到了应力分散和承受应力的作用，因而固化体系韧性增加。
环氧胶粘剂;环氧树脂;弹性粘接;树脂增韧
北京化工大学
硕士
高分子化学与物理
张军营
2009
中文
TQ433.437;TQ430.1
83
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）