室溫固化環(huán)氧樹脂灌封膠的制備

莊 緬

（黑龍江省化工研究院，黑龍江 哈爾濱 150078）

按固化溫度的不同，環(huán)氧樹脂膠粘劑可分為冷固化、熱固化和高溫固化3種固化方式。冷固化包括低溫固化（＜15℃）和室溫固化（18～35℃）；熱固化包括次中溫固化（36～99℃）和中溫固化（100～120℃）；高溫固化溫度一般＞150℃[1]。

隨著航空航天等高科技領域的發(fā)展，對膠粘劑的要求越來越高，其中一個重要的研究方向是降低固化溫度，提高使用溫度和剝離強度，簡化操作程序。所以，近年來，人們一直在研究既能在室溫下固化又能在高溫下使用的環(huán)氧樹脂膠粘劑。至目前，該領域的研究主要有以下幾種手段：（1）是通過增加交聯(lián)密度或添加耐熱填料，提高膠粘劑耐熱性能；（2）提高環(huán)氧樹脂和固化劑活性，降低固化溫度；（3）研究新型環(huán)氧樹脂改性體系，在增加耐熱性同時降低固化溫度。

1 實驗部分

1.1 原材料

E-5l環(huán)氧樹脂（工業(yè)級 無錫樹脂廠）；QS－070N奇士增韌劑（工業(yè)級 北京清大奇士新材料技術有限公司）；液態(tài)端羧基丁腈橡膠（工業(yè)級 上海弘盛化工貿易有限公司）；活性硅微粉（工業(yè)級 連云港東海硅微粉有限公司）；固化劑（自制）；2-乙基-4-甲基咪唑（A.R.天津化學試劑有限公司）；丙酮（A.R.西安化學試劑廠）。

1.2 實驗步驟

將環(huán)氧樹脂中加入奇士增韌劑QS-070N、活性硅微粉攪拌均勻，經過三輥研磨機研磨后制成A組分，按配方計算量稱取A組分，并真空脫凈氣泡后加入計量好的復配固化劑和促進劑混合均勻并真空脫凈氣泡后澆注到已預先處理好的模具內，按一定固化條件進行固化后制得樣品。

2 結果與討論

2.1 增韌劑的篩選

以液態(tài)端羧基丁腈橡膠和奇士增韌劑QS-070N對環(huán)氧樹脂進行增韌改性的固化物性能見表1。

表1 不同增韌劑改性效果對比Tab.1 Comparison of modified effect for different toughening agent

增韌劑QS-070N的分子結構中含有聚酯、氨基甲酸酯和聚醚等分子鏈段，并以酯鍵和氨酯鍵相結合，與環(huán)氧樹脂相容性良好。它對環(huán)氧樹脂澆注絕緣材料的機械性能和斷裂韌性有明顯提高，尤其是材料的斷裂韌性成倍提高。這種大幅度提高材料的韌性，而且不過多地影響材料的模量和拉伸強度的特點，具有橡膠增韌塑料相似的優(yōu)良改性效果。奇士增韌劑QS-070N增韌改性的環(huán)氧樹脂，其微觀結構特征就是高分子互穿網(wǎng)絡的海島結構，斷裂韌性得到大幅度提高，有效地防止了澆注體的開裂。

2.2 確定促進劑的用量

在制備膠粘劑的過程中，促進劑的用量按照環(huán)氧樹脂質量的0、l%、3%和5%分別加入到體系中，則促進劑用量對膠粘劑剪切強度的影響見表2。

表2 促進劑用量對膠粘劑剪切強度的影響Tab.2 Effect of accelerator dosage on the shear bond strength of adhesive

由表2可見，促進劑對該體系具有明顯的促進作用。當體系中不加促進劑時，反應速率依賴于環(huán)氧樹脂中膠粘劑中的羥基濃度，反應比較慢，難以生成較高交聯(lián)密度的產物；當促進劑用量過多時，體系的固化速率提高，分子排列規(guī)整度下降，而反應速率過快，會導致局部反應劇烈、反應不完全，強度也因此下降，從而影響了膠粘劑的耐高溫性能。綜上所述，選擇促進劑用量為0.5%時，效果最佳。

2.3 室溫下固化時間對性能的影響

表3 室溫固化時間對性能的影響Tab.3 Effect of room temperature curing time on properties

由表3可見，在室溫下，隨著固化時間的延長，剪切強度都在提高，6d后逐漸趨于平穩(wěn)。

3 結論

我們選用奇士增韌劑QS-070N做為增韌劑，合成具有較高活性的環(huán)氧樹脂為甲組份，自制的固化劑為乙組分，2-乙基-4-甲基咪唑促進劑為丙組分制成了室溫固化環(huán)氧樹脂灌封膠，該膠機械性能、電性能優(yōu)良，可廣泛應用于航空航天等高科技領域。

［1］李廣宇，李子東，吉利，等.環(huán)氧膠粘劑與應用技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2007.