低放热室温固化环氧胶粘剂的制备及其性能研究

第26卷第3期V o l 26 N o 3

2011年3月

M ay 2011热固性树脂

T her m osetti ng R esin

低放热室温固化环氧胶粘剂的制备及其性能研究

钟 震,任天斌*

,黄 超

(同济大学材料科学与工程学院,上海201804)

摘 要:在聚硫醇固化剂中加入巯基乙酸制备出低放热的双组分室温固化环氧胶粘剂,探讨了E-44、E-51以及A l(OH )3的加入量对A 组分粘度的影响,测试了加入不同促进剂时环氧胶粘剂的性能,研究了D M P -30加入量对胶体热性能的影响,考察了巯基乙酸的用量对胶粘剂耐水性的影响。结果表明,D M P -30的质量分数为

10%时,热变形温度最佳,加入巯基乙酸后,环氧胶的耐水性提高显著,当巯基乙酸的质量分数为2%时,环氧

胶粘剂的放热峰为80 1 ,凝胶时间为27~30m in ,拉伸剪切强度为24 2M Pa 。关键词:巯基乙酸;低放热;室温固化;环氧胶粘剂;制备;耐水性

中图分类号:TQ 323 5 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2011)03-0029-03

收稿日期 2010-10-20;修回日期:2010-12-06

作者简介 钟 震(1988 ),男,安徽人,在读硕士研究生,研究方向为特种环氧胶粘剂与相关产品的开发。*通讯联系人,

E ma i :l

renti anb i n@yeah net

P reparation and property study of low exotherm ic room temperature

curing epoxy adhesive

ZHONG Zhen ,RE N T ian-b i n *

,HUANG Chao

(School of M aterial Science and Engineering,Tongji Universit y ,Shanghai 200092,China)

Abst ract :Low exother m ic r oo m te mperature curing epoxy adhesive w as prepared by add i n g m ercaptoacetic ac i d to m ercaptan ter m i n ated li q u i d curi n g agent syste m The influence of E -44,E -51and A l(OH )3contents on the v i s cosity of part-A w as stud ied and t h e properties of adhesive w ith different acce lerators w ere tested The effect o f D M P-30contents on ther m al properti e s o f adhesi v e w as i n vestigated and the w ater resistance of adhesive w ith dif ferent a m ount o fm ercaptoacetic acid w ere discussed The resu lts sho w ed that t h e heat d istortion te m perature of the syste m w ith 10%DM P-30w as the m ax i m u m The w ater resistance of adhesive w as i n creased g reatly by adding m ercaptoacetic ac i d The exother m ic peak te m perature ,ge l ti m e and tensile strength of the epoxy adhesive w ith 2%m ercaptoacetic ac i d w ere 80 1 ,27-30m intues and 24 2MPa ,respective l y K ey words :m ercaptoacetic acid ;l o w exother m ;

r oo m te m perature curi n g ;

epoxy adhesive ;

preparation ;

w ater resistance

0 引 言

环氧树脂固化剂按照固化温度可以分为室温固化型,中温固化型,高温固化型和潜伏型

[1]

。室

温固化剂中最常见的是各种多元胺及其改性多元胺,此外硫醇类化合物也是室温固化剂中重要的一类。硫醇类固化剂因为含有硫柔性链段和较高的折射率,在很多领域具有重要的应用价值

[2,3]

。但是

硫醇类固化剂在固化过程中固化反应会放出大量的热量,这种特点决定了应用过程中一些不可避免的缺点,大量放热会产生热应力,这种热应力会引起微裂纹,而且操作时间相对较短。

本文考察了几种促进剂配合聚硫醇固化剂的环

氧胶粘剂的性能,研究了DMP-30含量对胶体热性能的影响,在聚硫醇固化剂中加入了巯基乙酸制备出一种低放热的环氧胶粘剂,降低了热应力的产生,提高了力学性能和耐水性,同时延长了操作时间,在实际应用过程中方便了施工。1 实验部分1 1 原料

环氧树脂YNE1826(E-44),YN1828(E -29

热固性树脂第26卷

51),江苏扬农化工集团有限公司;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;N,N-二甲基苄胺(BDMA),化学纯,国药集团化学试剂有限公司;哌嗪,大连连晟贸易有限公司;巯基乙酸,A ldrich 化学试剂公司;三乙烯四胺(TETA),化学纯,国药集团化学试剂有限公司;聚硫醇C APC URE3-800,德国C ogn is公司;氢氧化铝,山东铝业股份有限公司;气硅V15,德国瓦克公司。

1 2 性能测试

1)测试仪器

ND J-4S型旋转粘度计,上海精密仪器科技有限公司;5000H万能拉力试验机,深圳三思仪器有限公司;LX-D-2橡胶硬度计,乐清市艾力仪器有限公司;YB J L-810温度记录仪,上海威铭电子机械设备有限公司;热变形维卡软化点试验机,深圳三思仪器有限公司;SPX-150B-Z生化培养箱;上海博迅实业有限公司。

2)凝胶时间测试

凝胶时间按照GB/T12007 7 1989测定。

3)拉伸剪切强度测试

拉伸剪切强度按照GB/T7124 2008测定。

4)粘度测试

粘度测试按照GB/T2794 1995。

5)热变形温度测试

热变形温度测试按照GB/T1634 1 2004测定。

6)放热峰测试

双组分胶粘剂快速混合均匀,放入生化培养箱中(25 ),采用YB J L-810温度记录仪多通道采集放热温度曲线,导出放热峰温度。

7)吸水率测试

按质量比1 1将A,B组分混合均匀,浇注成25mm 10mm 4mm的薄片,固化完全后,称量置于盛有蒸馏水的烧杯中浸泡,1周之后取出,用滤纸将表面的水吸干,称量计算增量百分率。取5个样品,计算平均值。

8)拉伸切度下降率测试

将粘接好的钢片20组,分成两份,一份室温完全固化,测试拉伸剪切强度P0,另一份完全固化后,置于蒸馏水中浸泡1周后,取出测试拉伸剪切强度P1。计算拉剪强度下降率。

1 3 A、B组分的制备

A组分配制:将E-44与E-51混合均匀后,加入A l(OH)3,混合,制备出需要的粘度,待用。

B组分配制:将聚硫醇与促进剂进行预催化,再加入A l(OH)3填料,混合均匀,分批加入气硅,最后加入巯基乙酸,混合均匀,待用。

1 4 低放热室温固化环氧胶粘剂参考配方

A组分:E-51,40份,E-44,10份,其余为氢氧化铝,总质量分按100%计。B组分:聚硫醇50份,促进剂3~5份,巯基乙酸1~3份,气硅2~3份,其余为氢氧化铝,总质量分按100%计算。

A、B组分按质量分1 1混合用胶。

2 结果与讨论

2 1 E-44、氢氧化铝用量对A组分粘度的影响

在不同的温度下以及季节的变化都会影响到环氧胶粘剂的粘度。因此,需要制备不同粘度的配方满足不同的要求。选用粘度相对较大的E-44以及无机填料氢氧化铝调节A组分的粘度,氢氧化铝的粒径800目。调节粘度的结果如表1、表2所示。

表1 氢氧化铝用量对A组分粘度的影响

Tab 1 E ff ect of A l(OH)

3

con t en t s on the viscosit y o f par t A E-51用量/份A l(O H)3用量/份A组分粘度/m(Pa s) 10006 25

90107 75

802010 00

703013 50

604030 20

505090 70

表2 E-44用量对A组分粘度的影响

Tab 2 E ffect o f E-44con t en ts on the v iscos ity o f part A E-51用

量/份

E-44用

量/份

A l(OH)3用

量/份

A组分粘度/

m(Pa s) 5005097 7

351550139 0

302050181 7

252550232 5

153550277 4

05050320 0

如表1、表2所示,添加不同含量的E-44和A l(OH)3可以得到粘度在6 25~320MPa s的A 组分,充分满足在不同温度条件下的施工要求。

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