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聚氨酯改性环氧胶粘剂的合成及性能研究

来源:中国胶粘剂网转载--CCA行业在线   发布时间:2007-5-3 18:00:21  点击次数:3650
为克服环氧树脂胶粘剂玻璃化温度高,剥离、弯曲、冲击等强度都很低的缺点[1],通常使用尼龙、丁腈橡胶、聚氨酯等进行改性,可显著提高其剥离、弯曲、冲击等强度[2-4]。这些改性的胶粘剂可作为结构胶粘剂用于飞机、汽车等的制造[5]。聚氨酯具有高抗冲强度和优异的耐低温性能,但端异氰酸酯基(一NCO)活性过高,不便直接使用[6]。端环氧基聚氨酯既具有聚氨酯的结构特征,义具有与环氧树脂相同的活性基团,用其改性的环氧胶粘削就有可能发挥聚氨酯胶粘剂和环氧胶粘剂的优点,互补缺点,得到一种既具有一定柔韧性、又具有相当粘接强度的较为理想的胶粘剂。

    黄铜被认为是较难粘接的材料,本文就端环氧基聚氨酯改性环氧胶对黄铜的粘接性能(剪切强度)做了初步研究。

    1 实验部分

    1.1 原料

    环氧树脂,上海忖脂有限公司;环氧丙烷聚醚,上海高桥石化三厂;固化剂,华东理工大学化工厂;缩水什油,自制;甲苯二异氰酸酯(TDI).80/20,进171;黄铜板,6=3 mm,国产。

    1.2 端环氧基聚氨酯的合成及其红外光谱图

    1.2.1 合成原理

    合成原理如下:



    1.2.2 合成工艺

    将化学计量的TDI加入到装有搅拌装置、冷凝器、温度计和氮气干燥系统的圆底烧瓶中,升温至60一-80℃ ,分批加入计量的聚醚后保温5 h,然后降低温度至40℃ 以下,加入计量缩水甘油,升温至70 0c,反应至无一NCO基团为止。降温,出料,包装待用。

    1.2.3 红外光谱分析

    端环氧基聚氨酯的红外光谱(如图1):

 

    2 结果与讨论

    2.1 不同树脂体系对剪切强度的影响

    聚氯酯胶粘剂具有优越的耐冲击性、耐寒性以及卓越的耐剥离性,而环氧树脂胶卡占剂的特点屉低柔韧性、高硬度、高耐化学品性、高搭接剪切强度,若使其二者结合,则可发挥两者的优点,互补缺点,制造出既有一定柔韧性,又有相当粘接强度的较为理想的胶粘剂。我们对多种树脂体系进行了比较,其中以端环氧基聚氨酯改性环氧树脂胶粘剂对其的剪切强度最佳。结果见表1。



    2.2 端环氧基聚氨酯含量对剪切强度的影响

    端环氧基聚氨酯改性环氧树脂胶粘剂中端环氧基聚氨酯的用量对剪切强度有明显的影响。结果如图2所示。



    从图2可以看出,当其用量约为25%时卡占接强度最高,说明此比例较好地综合了聚氨酯和环氧树脂胶粘剂的性能。

    2.3 固化剂种类及用量对剪切强度的影响

    (1)可以交联固化环氧树脂的固化剂很多,主要有脂肪胺类、芳香胺类和脂环胺及其改性产品、低分子聚酰胺、酸酐等,胶粘剂的性能往往取决于固化剂的种类。我们对其中4种固化剂体系(分别为脂肪胺类、脂环胺类、改性脂环胺类及聚酰胺)进行对比试验,则以聚酰胺为最好。结果见表2。



     (2)固化剂用量对剪切强度及固化速度都有明显影响,用量多,固化快,但胶膜脆;用量少,固化时间延长,甚至不固化。实验结果如图3所示。



    由图3可见,当固化剂用量为80% 时剪切强度最高。

    2.4 固化条件对剪切强度的影响

    温度影响胶粘剂的固化速度,温度高,固化速度快,而且,温度也是影响胶粘剂粘接性能的主要因素之一。不同固化温度对剪切强度的影响结果如图4所示。



    从图4可以看出,加热固化比室温固化的剪切强度高;当固化温度为6O℃时,剪切强度即达到最大值,而120 qC下固化8 h的剪切强度与6O qC下固化8 h的剪切强度无多少差别。这说明温度在6O qC时,胶粘剂可达到较好的固化效果。

    2.5 填料用量对剪切强度的影响

    不同填料量对剪切强度的影响结果如图5所示。



    从图5可以看出,填料的用量对剪切强度具有明显的影响,填料用量为树脂量的20%(质量)时,剪切强度最高。

    2.6 表面处理对剪切强度的影响

    对被粘物进行适当的表面处理以确保胶粘剂与被粘物充分湿润、紧密结合,实现牢固的粘接。常片{的方法有机械法(打磨法)、物理法和化学法(酸洗、铜氨法、酸性氯化铜法、底胶法)等。初步的对比结果见表3。



     结果表明,在仅用化学方法处理表面时,铜氨钝化法和底胶法效果基本相同,佩前者操作较繁杂目.对环境有一定的污染,底胶法更简便实用一一些。

    在上述实验基础上,先将表面打磨,再用底胶法分别比较涂胶与否对剪切强度的影响。实验结果见表4。



    结果表明,经打磨后由于增加r表面的粗糙度,进一步提高了体系的剪切强度。

    3 结论

    (1)端环氧基聚氨酯用于改性环氧树脂胶粘剂,较大地提高丁胶牯剂的强度。

    (2)端环氧基聚氯酯改性环氧树脂胶粘剂在60 下可扶得最佳性能。

    (3)该胶粘剂对较难粘材料黄铜的剪切强度达到30MPa以上。

    参考文献

    [1]李桂林.环氧树脂与环氧涂料[Mj].北京:化学工业出版社,1998.

    [2]Sieh H.Po lyre H S Y.Eng Sci[J].1990,30(9):493.

    [3]Bishopp J A.nt J Adhesion and Adhesives[J].1992,12(3):178.

    [4]钱军民,李旭祥.环氧树脂改性研究进展[J]绝缘材料200l(5):27-31.

    [5]姚微,牟润强.缩水甘油封端聚氨酯的合成厦其改性环氧树脂的粘合性能[J].青岛化工学院学报,1997,18(3):244—248.

 
 
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