甲基丙烯酸改性環(huán)氧樹脂改進(jìn)環(huán)氧膠膜性能研究

劉龍江

摘要：甲基丙烯酸（MAA）和環(huán)氧樹脂（EP）進(jìn)行反應(yīng)后，添加偶氮二異丁腈（AIBN）和丙烯酸異辛酯，合成的含有丙烯酸樹脂鏈段的環(huán)氧樹脂作為增韌劑，制備成環(huán)氧膠膜。改性后的環(huán)氧樹脂膠膜剪切強(qiáng)度及剝離強(qiáng)度明顯提高，DSC測試顯示體系的耐熱性能損失不大，用紅外光譜分析了固化過程及其改性過程中的反應(yīng)情況。結(jié)果表明，改性后的EP制備出的樹脂固化物具有良好的力學(xué)及耐熱性能。

關(guān)鍵詞：增韌；環(huán)氧膠膜；甲基丙烯酸

中圖分類號：TQ433.4+37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）06-0072-02

環(huán)氧樹脂是綜合性能良好的熱固性樹脂，它具有優(yōu)異的粘接性能、耐磨蝕性、力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、電器絕緣性，以及收縮率低、易加工成型、較好的應(yīng)力傳遞和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑、輕工、建筑、機(jī)械、航天航空、電子電氣絕緣材料、先進(jìn)復(fù)合材料基體等各個領(lǐng)域[1] 。

但環(huán)氧樹脂存在質(zhì)脆、沖擊韌性差等缺點(diǎn)，難以滿足工程應(yīng)用的需要。目前的增韌技術(shù)如有機(jī)硅改性[2]、聚氨酯改性[3]、丁腈橡膠改性[4，5]，均可通過誘導(dǎo)剪切變形，誘發(fā)基體的耗能過程，終止、分枝裂紋，從而提高環(huán)氧樹脂的斷裂韌性，但對耐熱性影響較大。本文通過丙烯酸與環(huán)氧樹脂反應(yīng)接入柔性鏈段得到增韌樹脂，再經(jīng)過復(fù)配壓膜成型得到膠膜體系并進(jìn)行力學(xué)性能及耐熱性能測試，同時用FT-IR對丙烯酸及環(huán)氧樹脂的反應(yīng)進(jìn)行表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)主要原料

環(huán)氧樹脂E51、E44、E20，工業(yè)級，無錫藍(lán)星新材料股份有限公司；雙氰胺，工業(yè)級，空氣化工產(chǎn)品有限公司；偶氮二異丁腈（AIBN），化學(xué)純，常州市一耕化工有限公司；甲基丙烯酸，工業(yè)級，上海化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及測試方法

用瑞士梅特勒-托力多公司820型差熱分析儀（DSC）測定澆注體TG。

用傅立葉變換紅外光譜Varian640表征甲基丙烯酸和環(huán)氧樹脂反應(yīng)情況。

剪切強(qiáng)度按照GB/T 7124—2008測試、高溫拉伸剪切強(qiáng)度按照GJB 444—1988測試、常溫90°剝離強(qiáng)度按照GJB 446—1988測試。

1.3 增韌劑的制備

60 g E51環(huán)氧用0.05 g三苯基膦（ph3p）作為催化劑，與1.2 g甲基丙烯酸在110 ℃下進(jìn)行反應(yīng)1.5 h，而后升溫到130 ℃（升溫30 min），滴加2 g E51和0.24 g偶氮二異丁腈及8 g異辛酯的混合物，加熱到130 ℃保溫1.5～2 h，再補(bǔ)加偶氮二異丁腈50 g繼續(xù)反應(yīng)30 min，合成的增韌劑結(jié)構(gòu)見圖1。

1.4 環(huán)氧膠膜的制備

將環(huán)氧樹脂E44 15 g、E20 45 g、增韌劑25 g，按比例混合并加熱至50～60 ℃，分散攪拌速度為300 r/min，然后分別加入固化劑9 g、偶聯(lián)劑2 g、流變助劑2 g、促進(jìn)劑1 g、氣相二氧化硅1 g攪拌均勻后壓膜成型。

2 測試及分析

2.1 力學(xué)性能分析

由表1可見，改性后常溫及高溫剪切強(qiáng)度比改性前提高10%～15%，改性后體系韌性較好。

2.2 丙烯酸改性環(huán)氧樹脂F(xiàn)T-IR表征與分析

從圖2可見，3 494 cm-1處羧基上的羥基峰明顯減弱說明丙烯酸上的羧基已經(jīng)反應(yīng)，915 cm-1處為環(huán)氧吸收峰，改性后吸收峰減弱，也說明環(huán)氧基團(tuán)與羧基反應(yīng)了。

3 結(jié)論

通過丙烯酸與E51環(huán)氧樹脂反應(yīng)得到增韌樹脂，再經(jīng)復(fù)配壓膜成型得到膠膜體系，研究了改性環(huán)氧樹脂對膠膜體系力學(xué)性能及耐熱性能的影響。改性后的環(huán)氧樹脂膠膜剪切強(qiáng)度及剝離強(qiáng)度明顯提高，而耐熱性能損失不大，滿足環(huán)氧膠膜在結(jié)構(gòu)粘接方面的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]楊雙春，趙慧燕，劉曉旭.改性環(huán)氧樹脂研究現(xiàn)狀及分析[J].當(dāng)代化工，2012，41（10）：1085-1097.

[2]周寧琳，周紅.有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂[J].熱固性樹脂，1996（3）：25-26.

[3]YING I，SUFEN MAO.Study on the properties and application of epoxy pesin/polyurethane Semi-interpenetrating polymer networks[J].J.of App1.Poly.Sei，1996，（61）：2059.

[4]李曉強(qiáng)，唐斌，成獎國.羧基丁腈橡膠的性能研究[J].橡膠工業(yè)，2004，51（5）：69-73.

[5]馬天信，姜波.增韌劑對環(huán)氧樹脂性能的影響[J].熱固性樹脂，2003，18（3）：7-9.