快速固化型环氧胶黏剂的制备与表征

1.1 研究背景

环氧树脂胶黏剂因其自身的优点被广泛的使用在各个行业之中，优点有力学性能良好，绝缘

性强和耐介质性好，并且树脂体系难以收缩，稳定性较好[1]。最近十几年，建筑胶黏剂中环

氧树脂发展比较快，不仅适应的条件越来越苛刻，也要随着环境问题的制约，胶黏剂也要向

着环保无污染的方向发展[2]。现在使用的建筑胶黏剂主要是双酚A型环氧树脂，这种树脂的粘度在温度较低时粘度增加较大。因此，这类树脂在秋冬季时使用，必须进行加热处理，但

是仍会存在一些问题，不仅延误了工期，还造成巨大的经济损失 [5]。本文旨在制备出一种固化快、各种性能良好的环保型环氧树脂胶黏剂，以满足市场的需要。

1.2 环氧树脂概述

1.2.1 环氧树脂的定义

环氧树脂在被广泛的应用在我们周围，它属于一种热固性树脂，主演结构中含有两个及以上

环氧基团，但是位置在分子结构中部固定，可以在链前后，也可以在链中间，通常情况下，

其相对聚合度不高，分子量较小，一般呈现液体或粘固态。环氧树脂单独使用不能发挥胶黏

性能，只有在使用固化剂处理后才具有良好的胶黏性能，由于其结构中含有网状结构，所以

耐热性能较好，熔点高，所以有良好的实用价值和市场[6]。

1.2.2 环氧树脂的特点

目前所说的环氧树脂主要指的是双酚Ａ型环氧树脂，其起到粘接性能是结构中的环氧基和醚

键等基团，也是由于这些基团才使得环氧树脂胶黏剂具有众多良好的性能[7]。环氧树脂胶黏

剂的性能特点主要有七个方面：第一是其具有良好的力学性能，这是由于环氧树脂结构中，

分子排列密集[8]。第二是具有较好的粘接性能，这是由于其结构中存在多种极性基团，使得

粘接性较为突出 [9]。第三是其具有良好的加工性能，在使用和固化时不会出现小分子并适应于不同的加工方式。 [10]。第四是其具有良好的介电性能，成型后的环氧树脂具有高的绝缘

性能，第五是环氧树脂的化学性能较为稳定，使用时不会由于储存时间或者运输环境而发生

性能变质。第六个特点是其最高的使用温度在100℃作用[10]。第七个特点是在使用固化时的形变较小，这是因为其内部结构分子紧密，在固化时的收缩率较小[11]。

1.3 快速固化型环氧胶黏剂概述

环氧树脂由于上节中讲的特点，因此被广泛的应用在各个行业，并且在近十年的快速发展，

胶种越来越向着环保无污染、使用环境越来越苛刻，各种性能均在加强的方向发展。下面主

要概述环氧树脂胶黏剂的组成和特点应用。

1.3.1 环氧胶黏剂的组成

环氧树脂胶黏剂的组成主要包括环氧树脂、固化剂、增韧剂和稀释剂四个组分，当然其组成

部分会根据使用的环境以及具体的要求会添加一些助剂。下面综述环氧树脂胶黏剂的主要组分。

（1）环氧树脂

环氧树脂是胶黏剂基本底料，其指的是含有环氧环的化合物，并能在具体的溶剂中呈现出三

维交联网状结构的一类物质[12]。因为这类化合物的种类较多，按化学结构来区分分为缩水

甘油类和环氧化烯烃型。区别在于缩水甘油类有：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油

胺类，这些化合物的结构环氧氯丙烷和多元酚、多元醇等含有活泼氢原子的化合物反应得到。环氧化烯烃型主要有线型脂肪族类和脂环族类，这些化合物的结构中小分子量的双键或三键

化合物被氧化而得[13-14]。

环氧树脂是一种低聚物，与固化剂反应形成三维网状的热固性材料。具有固化收缩率小，固

化物粘接性、耐热性及力学性能和电气性能优良等特点，是热固性树脂中应用广泛的一类树

脂[15]。

（2）固化剂

固化剂在环氧树脂胶黏剂中起到固化的作用，其对产品的各项性能有决定行动作用[16]。如

果想要制备耐热性能良好的环氧树脂胶黏剂，则可以选用芳香族多元胺≈酚醛树脂和酸酐作

为固化剂，如果需要一般的耐热性能，则可以选用聚酰胺和芳香族多元胺等作为固化剂[17]。这也是由于特定环境影响下，比如在建筑中使用环氧胶黏剂时，一般选用耐热性能一般的胶

黏剂，则可以选用芳香族多元胺。

（3）增韧剂

增韧剂主要提高环氧树脂胶黏剂的韧性和热稳定性，一般情况下的环氧树脂其韧性较差，这

是因为环氧树脂分子结构紧密，所以必须添加增韧剂来改善这种缺点[18]。其主要分为两类，第一是是非反应型增韧剂，是指在添加后不与其他成分发生反应，主要有邻苯二甲酸二丁酯

和磷酸三甲酚酯等化合物[19]。第二个是反应型增韧剂，这类物质添加到体系后会和其他组

分发生反应，进而起到了增韧的作用[20]，常用的有液态的聚硫橡胶和丁腈橡胶等。

（4）稀释剂

稀释剂主要是因为环氧树脂胶黏剂的粘度较差，当使用在涂料、浸渍时，所需的粘度要求达

不到，所以会在体系中加入一些稀释剂来保证体系的粘度适宜 [21]。主要分为两种，第一种

是非活性稀释剂，在加入体系后不参与任何反应，原理是其具有一定的溶解能力，主要有丙酮、松节油、二甲苯等有机溶剂[22]。；第二类指活性稀释剂，加入到体系时会与环氧树脂

发生反应，成为交联体系中的结构，主要有丙烯基缩水甘油醚、双环氧基化合物、烯烃等[23]。

由此可见，选用改性环氧树脂的稀释剂具有非常巨大的实用作用，但是有的稀释剂会在树脂

固化时影响氧化数值的性能，所以，选择稀释剂要针对具体问题而选择，一般选择稀释剂时

会考虑以下几个方面：第一，有有明显的稀释性能；第二，不能对环氧树脂的性能有影响；

第三，要环保、安全、无毒性[25-26]。

1.3.2 环氧胶黏剂的特点

环氧树脂胶黏剂的特点会根据其配方及生产工艺有关，但是主要的特点具有七个方面[26-29]：第一，具有较好的力学性能；第二，粘接性优异；第三，在固化使用时收缩性良好；第四，

配方可以随意更改，可满足不同环境、不同要求的配方；第五，具有较为优良的电性能；第六，适应不同环境的要求；第七，耐温性能良好，环氧树脂的耐温性可以从100℃到250℃

之间。

1.3.4 环氧胶黏剂的应用

环氧树脂胶黏剂作为一种新型化工材料，不仅应用在建筑、土木及传统工艺等传统行业中，

还被我们生活的周围所用到，并且可以代替一些传统工艺中的焊接等工艺[30-31]。比如航空

航天飞机的制造，汽车工业的配件组装，电气电子中的绝缘胶黏剂，及许多交通领域，据不

完全统计，环氧树脂胶黏剂已经应用到120多种领域的上千个工艺之中[32-33]。

1.4 环氧胶黏剂的研究现状

1.4.1 环氧胶黏剂的研究现状