非異氰酸酯聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的研究

趙飛明，趙云峰，王 丹

（1.航天材料及工藝研究所，北京 100076；2.豐臺(tái)職工大學(xué)，北京 100071）

非異氰酸酯聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的研究

趙飛明1，趙云峰1，王 丹2

（1.航天材料及工藝研究所，北京 100076；2.豐臺(tái)職工大學(xué)，北京 100071）

用聚酰胺和環(huán)氧樹(shù)脂、三環(huán)碳酸酯進(jìn)行反應(yīng)，制備了一種非異氰酸酯聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑，膠粘劑固化物兼具聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂的性能，有合適的強(qiáng)度和韌性。膠粘劑固化物本體拉伸強(qiáng)度為32.0 MPa，拉斷伸長(zhǎng)率為3.7%。粘接復(fù)合材料拉剪強(qiáng)度為9～17 MPa，粘接金屬拉剪強(qiáng)度為16～21 MPa。該膠粘劑可在-150 ℃（長(zhǎng)時(shí)間）到150 ℃（短時(shí)間）使用。膠粘劑適用期3 h以上，可25～30 ℃/3 d固化，適合大型復(fù)合材料粘接。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，固化時(shí)聚酰胺651的氨基和環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基、三環(huán)碳酸酯的環(huán)碳酸酯基發(fā)生了反應(yīng)，2種反應(yīng)速度接近，相容性較好，膠粘劑固化物形成了多種三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

環(huán)氧；非異氰酸酯聚氨酯；改性；三環(huán)碳酸酯；聚酰胺；性能

環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑工藝性能較好，使用中受天氣、環(huán)境影響不大，組分配比范圍較寬，固化速度可以調(diào)節(jié)，對(duì)基材表面處理簡(jiǎn)單，在航天工業(yè)中有較多應(yīng)用。普通環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑較脆[1]，可以采用改變環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)和對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性的方法，以提高其韌性、耐溫性和粘接性等性能，滿足特定的使用需求。

含異氰酸酯的聚氨酯對(duì)環(huán)境中的水分比較敏感，可與水反應(yīng)生成二氧化碳，產(chǎn)生氣泡，影響膠粘劑性能。非異氰酸酯聚氨酯對(duì)濕氣不敏感，不會(huì)和水反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，降低了對(duì)反應(yīng)條件、原料的要求，起到異氰酸酯聚氨酯相同的作用，使用方便。非異氰酸酯聚氨酯有合適的強(qiáng)度和韌性，有優(yōu)異的粘接性能和工藝性能。

非異氰酸酯聚氨酯通常由多環(huán)碳酸酯和多胺反應(yīng)制備[2～7]。批生產(chǎn)考慮到收率和成本，多環(huán)碳酸酯較實(shí)用的制備方法是CO2與環(huán)氧化合物的加熱催化環(huán)加成反應(yīng)。

雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂-聚酰胺膠粘劑低溫脆裂、脫粘，耐高溫性能也差；非異氰酸酯聚氨酯耐低溫性能突出，韌性較好，對(duì)多種基材有良好的粘接性能，本研究用非異氰酸酯聚氨酯對(duì)雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性，制備了一種室溫或低溫固化，對(duì)水不敏感，韌性合適，長(zhǎng)期耐低溫（-150 ℃），短時(shí)耐高溫（150 ℃），對(duì)多數(shù)基材有較高粘接強(qiáng)度的膠粘劑。膠粘劑用于大型復(fù)合材料等粘接。本研究分析了原材料三環(huán)碳酸酯的結(jié)構(gòu)，研究了膠粘劑的固化機(jī)理，測(cè)試了膠粘劑性能。目前關(guān)于非異氰酸酯聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的研究雖有報(bào)道，但缺乏粘接性能數(shù)據(jù)，本研究彌補(bǔ)了這方面不足。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

環(huán)氧樹(shù)脂（E-51），無(wú)錫樹(shù)脂廠；聚酰胺（651），天津海燕化工廠；三環(huán)碳酸酯，俄羅斯復(fù)合材料聯(lián)合體。

1.2 儀器或設(shè)備

Spotlight 400型傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）儀，美國(guó)PE公司；AVIIIHD 300型300 MHz核磁共振（1H-NMR）譜儀，德國(guó)Bruker公司；SUNS-ZY-2000型電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)，深圳三思縱橫公司；STA 449F3型熱分析儀，德國(guó)Netzsch公司[此儀器1次試驗(yàn)可同時(shí)測(cè)得TG（熱重）和DSC（微分掃描量熱）圖]。

1.3 試驗(yàn)制備

1.3.1 膠粘劑制備

將m（E-51）∶m（三環(huán)碳酸酯）=70∶30，于80～85 ℃攪拌反應(yīng)1～3 h，使其混合均勻，除去少量揮發(fā)物。以該混合物為A組分，651聚酰胺為B組分。使用時(shí)，按m（A）∶m（B）=100∶58混合均勻，室溫3 d固化。

1.3.2 粘接試樣表面處理

先將金屬表面進(jìn)行噴砂處理，然后將非金屬表面先用丙酮清洗干凈，再用粗砂紙打磨出新表面。每組試樣的2粘接面都要均勻涂布膠粘劑，涂膠面對(duì)接或搭接，對(duì)接面尺寸滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)處理的試樣在24 h內(nèi)進(jìn)行粘接。粘接件在夾具上加壓固化，室溫25～30 ℃固化3 d。

1.4 性能測(cè)試

（1）微觀結(jié)構(gòu)：采用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）儀進(jìn)行表征（儀器配有金剛石反射鏡片，可以直接做固體樣品，入射光經(jīng)1次反射得到圖譜）。

（2）微觀結(jié)構(gòu)：采用300 MHz核磁共振（1H-NMR）譜儀進(jìn)行表征（氘代丙酮作為溶劑，四甲基硅烷作為內(nèi)標(biāo)）。

（3）熱性能：采用熱分析儀進(jìn)行測(cè)定（升溫速率為10 K/min，空氣氣氛，從室溫升至150 ℃，再150 ℃保溫30 min）。

（4）拉剪強(qiáng)度：按照GB/T 7124—2008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測(cè)定（剛性材料對(duì)剛性材料）》標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。

（5）拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率：按照GB/T 13022—1991《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。

（6）金屬粘接件拉伸強(qiáng)度：按照GB/T 6329—1996《膠粘劑對(duì)接接頭拉伸強(qiáng)度的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 三環(huán)碳酸酯結(jié)構(gòu)分析

圖1為三環(huán)碳酸酯的1H-NMR譜圖。δ=1.1[8]附近吸收峰是甲基氫吸收峰，說(shuō)明三環(huán)碳酸酯含有開(kāi)環(huán)的環(huán)氧丙烷鏈段（即亞丙氧基）；δ=3.2～4.0[9]吸收峰是開(kāi)環(huán)的環(huán)氧丙烷鏈段亞甲基、次甲基氫吸收峰和甘油中亞甲基、次甲基氫吸收峰的疊加；δ=4.3～4.6吸收峰面積大約是δ=4.9附近吸收峰面積的2倍，這是環(huán)碳酸酯氧相連的亞甲基和次甲基氫吸收峰，前者是后者的2倍，由于三環(huán)碳酸酯中含有少量環(huán)氧樹(shù)脂和二環(huán)碳酸酯等成分，故2組峰的面積比略有偏差。核磁共振說(shuō)明，組分中含有甲基、醚鍵相連的亞甲基、次甲基，環(huán)碳酸酯氧相連的亞甲基、次甲基，所以三環(huán)碳酸酯為甘油聚環(huán)氧丙烷三醇三縮水甘油醚制備的三環(huán)碳酸酯，本研究中簡(jiǎn)稱為甘油聚環(huán)氧丙烷三醇三環(huán)碳酸酯，或更進(jìn)一步簡(jiǎn)稱為三環(huán)碳酸酯。

圖1 三環(huán)碳酸酯1H-NMR圖Fig.1 1H-NMR spectrum of tris-cyclic carbonate polymer

圖2 為三環(huán)碳酸酯的FT-IR譜圖。由圖2可知：3 460 cm-1處是羥基氧氫鍵O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，說(shuō)明此組分不是純的三環(huán)碳酸酯，還含有醇羥基物，例如：含羥基的環(huán)氧樹(shù)脂，甘油聚環(huán)氧丙烷三醇二環(huán)碳酸酯等；2 870～2 970 cm-1處是甲基、亞甲基和次甲基中C-H鍵對(duì)稱和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰疊加[10]，說(shuō)明含有亞丙氧基鏈段；1 792 cm-1處是環(huán)碳酸酯羰基C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰[11]，由于波數(shù)較高，說(shuō)明是環(huán)碳酸酯基特征吸收峰；1 457、1 374 cm-1處是甲基和亞甲基中C-H鍵對(duì)稱和非對(duì)稱變形振動(dòng)吸收峰；1 083 cm-1處是環(huán)碳酸酯基碳氧鍵（C-O鍵）伸縮振動(dòng)吸收峰[12]，1 053 cm-1處是甘油聚環(huán)氧丙烷三醇三環(huán)碳酸酯中亞丙氧基鏈段碳氧鍵（C-O）鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰；918、830 cm-1處是環(huán)氧基團(tuán)非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[13]。由此說(shuō)明，此組分是含有甲基、亞甲基、次甲基、環(huán)碳酸酯基和醚鍵的甘油聚環(huán)氧丙烷三環(huán)碳酸酯（見(jiàn)式1），同時(shí)還含有少量羥基環(huán)氧樹(shù)脂和二環(huán)碳酸酯等聚合物。

圖2 三環(huán)碳酸酯FT-IR譜圖Fig.2 FT-IR spectrum of tris-cyclic carbonate polymer

2.2 膠粘劑的制備實(shí)驗(yàn)

本膠粘劑用于大型復(fù)合材料等粘接，要求膠粘劑強(qiáng)度較高，韌性合適。在強(qiáng)度盡量高的前提下，拉斷伸長(zhǎng)率為3%～5%，以滿足實(shí)際使用要求。經(jīng)過(guò)配方篩選試驗(yàn)，幾組配方和膠粘劑固化物力學(xué)性能如表1所示。由表1可知：配方2性能可以滿足應(yīng)用需求，該膠粘劑固化物有較高的強(qiáng)度和合適的韌性，后續(xù)性能測(cè)試以配方2為基礎(chǔ)進(jìn)行。膠粘劑制備的粘接件，室溫25～30 ℃固化3 d，然后進(jìn)行性能測(cè)試。

表1 膠粘劑配方和固化物力學(xué)性能Tab.1 Formulations and mechanical properties of cured adhesives

按m（三環(huán)碳酸酯）∶m（651）=100∶（ 50～ 100）進(jìn) 行 反 應(yīng) ， m（E-51）∶m（651）=100∶（50～100）進(jìn)行反應(yīng)，這2組反應(yīng)都可以室溫固化，相同的量具有大致相同的固化速度，室溫25～30 ℃/3 d固化較完全。試驗(yàn)說(shuō)明，三環(huán)碳酸酯和E-51與氨基的反應(yīng)活性處于同等水平，這為三環(huán)碳酸酯改性E-51提供了可能性。如果這2類反應(yīng)速度不同步，固化時(shí)組分間反應(yīng)有快有慢，這就會(huì)產(chǎn)生相分離，使得膠粘劑固化物性能大大降低。膠粘劑固化物，目視均勻透明，說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生相分離。三環(huán)碳酸脂和651在室溫25～30 ℃就可以反應(yīng)固化，所以三環(huán)碳酸脂和651制備室溫固化改性E-51膠粘劑是合適的選擇。多環(huán)碳酸酯和聚酰胺反應(yīng)生成的是聚酰氨基甲酸酯，聚酰氨基甲酸酯是含有?；木郯滨?。

三環(huán)碳酸酯在室溫下很黏稠，且與E-51很難混合均勻，2組分混合后，要在80～85℃下攪拌反應(yīng)1～3 h，使其混合均勻，最好邊加熱邊抽真空，排除水和小分子。FT-IR（圖略）表明，剛混合的反應(yīng)物和80～85 ℃/1～3 h的反應(yīng)物，譜圖吸收峰沒(méi)有變化，說(shuō)明E-51沒(méi)有催化和三環(huán)碳酸酯發(fā)生反應(yīng)，因而這2種反應(yīng)物和651反應(yīng)速度相近顯得很重要。配制好的250 g膠粘劑適用期大于3 h，制備大件復(fù)材時(shí)有足夠的操作時(shí)間。室溫25～30 ℃/3 d固化，消除了大型復(fù)材制備時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力破壞，如果允許加熱，也可在60 ℃/8 h以上固化，或100 ℃/2 h固化，以減少固化時(shí)間。大量配制膠粘劑時(shí)，放熱過(guò)多，得不到及時(shí)消散會(huì)引起爆聚，應(yīng)采取措施，分批配制或以薄層的形式放在散熱較快的金屬等容器中，使其有足夠的操作期。膠粘劑的貯存期為1年。

2.3 膠粘劑固化機(jī)理分析

圖3是三環(huán)碳酸酯和E-5I混合物的FTIR譜圖。

圖3 E-51和三環(huán)碳酸酯混合物FT-IR譜圖Fig.3 FT-IR spectrum of mixture of E-51 and tris-cyclic carbonate polymer

由圖3可知：3 437 cm-1處是羥基氧氫鍵（O-H）伸縮振動(dòng)吸收峰，說(shuō)明含有醇羥基；2 871～2 967 cm-1處是甲基、亞甲基、次甲基中C-H鍵對(duì)稱和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰疊加，說(shuō)明含有亞丙氧基鏈段，2 928 cm-1處的吸收峰較三環(huán)碳酸酯顯著增強(qiáng)，這是E-51中亞甲基相對(duì)較多的緣故；1 796 cm-1處是環(huán)碳酸酯羰基（C=O）的伸縮振動(dòng)吸收峰，說(shuō)明含有 環(huán) 碳 酸 酯 基 ；1 607 cm-1和 1 508 cm-1處 的吸收峰較強(qiáng)，這是E-51中苯環(huán)碳碳雙鍵（C=C）的伸縮振動(dòng)吸收峰；1 457、1 362 cm-1處是甲基和亞甲基中C-H鍵對(duì)稱和非對(duì)稱變形振動(dòng)吸收峰；1 085 cm-1處是環(huán)碳酸酯基碳氧鍵（C-O）的伸縮振動(dòng)吸收峰, 1 034 cm-1處是三環(huán)碳酸酯中醚鍵碳氧鍵（C-O）的伸縮振動(dòng)吸收峰；915、827 cm-1處是環(huán)氧基團(tuán)非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[9，10]。這說(shuō)明此組分是含有甲基、亞甲基、次甲基、環(huán)碳酸酯基、醚鍵、羥基和環(huán)氧基的甘油聚環(huán)氧丙烷三環(huán)碳酸酯和含有苯基和醚鍵的E-51混合物。

圖4是膠粘劑固化物的FT-IR譜圖。由圖4可知：1 796 cm-1處的吸收峰消失，取而代之的是1 699 cm-1處的吸收峰，這是氨基甲酸酯基中碳氧雙鍵（C=O）的吸收峰和酰胺羰基（C=O）吸收峰的疊加，說(shuō)明651中的氨基和環(huán)碳酸酯基發(fā)生反應(yīng)生成了酰氨基甲酸酯，即生成了聚氨酯；1 088 cm-1成為相對(duì)最高峰，這是酰氨基甲酸酯基和酰氨基相連的碳氧鍵（C-O）和碳氮鍵（C-N）伸縮振動(dòng)吸收峰的疊加，醚碳氧鍵（C-O）伸縮振動(dòng)吸收峰掩映在大吸收峰之中，說(shuō)明651的酰氨基與環(huán)碳酸酯基、環(huán)氧基發(fā)生了反應(yīng)；915 cm-1處的吸收峰消失，說(shuō)明651中的氨基和E-51中的環(huán)氧基發(fā)生了反應(yīng)，環(huán)氧基反應(yīng)得比較完全；827 cm-1處的吸收峰顯著減弱，也說(shuō)明651中的氨基和E-51中的環(huán)氧基發(fā)生了反應(yīng)，此處峰沒(méi)有完全消失，是存在苯基碳?xì)滏I（C-H）的變形振動(dòng)等吸收峰所致；3 298 cm-1處是羥基氧氫鍵（O-H）的伸縮振動(dòng)吸收峰和氨基氮?dú)滏I（N-H）的伸縮振動(dòng)吸收峰的疊加，此峰大小和位置均發(fā)生了變化，這是因?yàn)榱u基和氨基的量和種類發(fā)生了變化，并且狀態(tài)有了變化，液體變成了固體。FT-IR說(shuō)明，651中的氨基和三環(huán)碳酸酯中的環(huán)碳酸酯基發(fā)生反應(yīng)并生成了酰氨基甲酸酯，651中的氨基和E-51中的環(huán)氧基發(fā)生反應(yīng)并生成了醇酰胺。在酰胺的催化下，羥基和環(huán)氧基之間也存在反應(yīng)。由此可知，膠粘劑固化物中存在651-環(huán)碳酸酯的三維交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、651/E-51的三維交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和651/E-51/環(huán)碳酸酯混雜的三維交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

圖4 膠粘劑固化物FT-IR譜圖Fig.4 FT-IR spectrum of cured adhesive

651胺值取410，E-51環(huán)氧值取0.51，三環(huán)碳酸酯的環(huán)碳酸酯基含量取23%，按表1配方2計(jì)算，A組分和B組分的當(dāng)量比為100∶90，接近等當(dāng)量比反應(yīng)，組分配比計(jì)算詳見(jiàn)表2。

表2 組分當(dāng)量計(jì)算Tab.2 Equivalent calculation of components

2.4 熱重（TG）和差示掃描量熱（DSC）試驗(yàn)

圖5是膠粘劑固化物TG和DSC圖。在空氣中由10 ℃/min升至150 ℃，再150 ℃恒溫30 min。由TG圖可知：150 ℃恒溫30 min后，651改性E-51固化物幾乎沒(méi)有失重，此膠粘劑可短時(shí)耐150 ℃，有較好的耐溫性。

由DSC圖可知：曲線左端有個(gè)放熱峰，因?yàn)槟z粘劑是室溫固化的，固化不完全，加熱后繼續(xù)放熱固化，約17 min時(shí)固化完全；曲線右端平直，說(shuō)明150 ℃加熱30 min沒(méi)有分解。

圖5 空氣中膠粘劑固化物TG和DSC圖Fig.5 TG and DSC diagrams of cured adhesive in air

2.5 力學(xué)性能測(cè)試

膠粘劑在制品中主要受力是拉剪應(yīng)力，對(duì)接拉伸時(shí)沒(méi)有剪切作用力，對(duì)接拉伸強(qiáng)度一般大于拉剪強(qiáng)度，本試驗(yàn)主要測(cè)試了金屬和復(fù)合材料的拉剪強(qiáng)度。粘接件按1.3方法制備和固化，膠粘劑選用表1中2號(hào)配方。粘接件力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。由表3可知：低溫拉剪強(qiáng)度較高，不脆裂，是非異氰酸酯聚氨酯有極好的耐低溫性所致；膠粘劑對(duì)多種基材有較高的粘接拉剪強(qiáng)度，這是由E-51、651和環(huán)碳酸酯的分子結(jié)構(gòu)所決定的，分子中的官能團(tuán)有較高的極性，對(duì)金屬和復(fù)合材料有較強(qiáng)的分子間作用力；膠粘劑的分子結(jié)構(gòu)為三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)和β-羥基聚?；郯滨ソY(jié)構(gòu)，這使得膠粘劑固化物短時(shí)能耐150℃高溫。β-羥基聚?；郯滨ブ笑挛惶荚由系牧u基能與其羰基形成分子內(nèi)氫鍵，具有較強(qiáng)的分子作用力，提高了耐溫性。膠粘劑固化物韌性由三環(huán)碳酸酯用量和651與A組分當(dāng)量比來(lái)調(diào)節(jié)，651與A組分當(dāng)量比越小，拉斷伸長(zhǎng)率越大，即韌性越大，A、B當(dāng)量比略小于1可使拉斷伸長(zhǎng)率為3.7%。粘接金屬拉剪強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度較高，是膠粘劑內(nèi)聚破壞；粘接非金屬?gòu)?fù)合材料，復(fù)合材料部分破壞。

表3 粘接件力學(xué)性能Tab.3 Mechanical properties of bonded specimens

3 結(jié)論

用651與E-51、三環(huán)碳酸酯進(jìn)行反應(yīng)，制備了一種聚氨酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑，膠粘劑固化物兼具聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂的性能，韌性、耐低溫性提高，膠粘劑對(duì)多種基材有良好的粘接性能。膠粘劑固化物本體拉伸強(qiáng)度為32.0 MPa，拉斷伸長(zhǎng)率為3.7%。粘接復(fù)合材料拉剪強(qiáng)度為9～17 MPa，粘接金屬拉剪強(qiáng)度為16～21 MPa。膠粘劑固化物可在-150℃（長(zhǎng)時(shí)間）到150 ℃（短時(shí)間）使用。膠粘劑制備方法簡(jiǎn)單，適用期3 h以上（以250 g膠粘劑計(jì)），可25～30 ℃/3 d固化，或60℃/8 h以上固化，或100 ℃/2 h固化，適合大型復(fù)合材料粘接。

對(duì)膠粘劑組分三環(huán)碳酸酯進(jìn)行分析，三環(huán)碳酸酯為甘油聚環(huán)氧丙烷三環(huán)碳酸酯。研究了固化反應(yīng)機(jī)理，651的氨基和E-51的環(huán)氧基、三環(huán)碳酸酯的碳酸酯基發(fā)生了反應(yīng)，二類反應(yīng)速度接近，相容性較好，膠粘劑固化物形成了多種三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括651/E-51網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、651-多環(huán)碳酸酯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和651/E-51/多環(huán)碳酸酯混合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

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Study on epoxy resin adhesive modified with non-isocyanate based polyurethane

ZHAO Fei-ming1, ZHAO Yun-feng1, WANG Dan2
(1.Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology, Beijing 100076, China; 2.Fengtai District Staff University, Beijing 100071, China)

A sort of epoxy adhesive modified with non-isocyanate polyurethane, which has the properties of polyurethane and epoxy resin, higher strength and appropriate roughness, was prepared by using polyamide, epoxy resin and tris-cyclic carbonate polymer. The bulk tensile strength and, elongation at break of the cured adhesive were 32.0 MPa and 3.7%, respectively. The lap tensile shear strengths for bonding composites and for bonding metals were 9～17 MPa and 16～21 MPa. The cured adhesive can be used at temperature from -150℃ (for long time) to 150℃ (for short time). The pot life of adhesive was longer than 3 h, it could be cured at 25～30℃ for 72 h , so it is suitabl for bonding the large composites. The results showed that the reactions of the amine groups of polyamide with the cyclocarbonate groups of tris-cyclic carbonate and the epoxy groups of epoxy resin were carried out, the velocities of two type reactions were approximately same, their reaction products were well compatible, and the curing of the adhesive formed the three dimensional interpenetrating network structure.

epoxy; non-isocyanate based polyurethane; modification; tris-cyclic carbonate; polyamide; property

TQ433.4+37

A

1001-5922（2017）12-0019-06

2017-08-05

趙飛明（1955-），男，博士，研究員，長(zhǎng)期從事膠粘劑研究。E-mail：zhaofm5555552@sina.com。