WK-1408艇用膠的合成與性能研究

姚淑玲，謝躍輝，李建業(yè)（長沙市化工研究所,湖南 長沙,410007）

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WK-1408艇用膠的合成與性能研究

姚淑玲，謝躍輝，李建業(yè)
（長沙市化工研究所,湖南 長沙,410007）

摘要：我所傳統(tǒng)產(chǎn)品WK-A501具有質(zhì)脆、固化時間稍快、尤其是過敏性強等不足，我所對該產(chǎn)品進行了技術(shù)創(chuàng)新，研制了新產(chǎn)品WK-1408艇用膠，該產(chǎn)品在保留原產(chǎn)品的高硬度（邵氏硬度達81），高強度（鋼/鋼搭接剪切強度9左右）的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，增強了柔韌性，降低了發(fā)熱量。通過玻璃纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)測試發(fā)現(xiàn)WK-1408環(huán)氧膠的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量、斷裂延伸率等都能達到或超過老產(chǎn)品WK-A501。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；固化；粘接；強度；模量

前言

我所傳統(tǒng)芳香族固化劑WK-A501長期以來由于技術(shù)沒有更新，具有質(zhì)脆、固化時間稍快、尤其過敏性強等不足，許多客戶紛紛改用別家甚至進口的固化劑或環(huán)氧膠，因此我們研制了新產(chǎn)品WK-1408艇用膠，該產(chǎn)品在保留原固化劑WK-A501的高硬度（邵氏硬度達81），高強度（鋼/鋼搭接剪切強度9左右）的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，改變了固化劑WK-A501的系列缺點，增強了柔韌性，降低了發(fā)熱量。通過玻璃纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)測試發(fā)現(xiàn)WK-1408艇用膠的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量、斷裂延伸率等均能達到或超過我們的老產(chǎn)品WK-A501。

現(xiàn)在國內(nèi)許多賽艇、皮劃艇都使用美國亨斯曼的環(huán)氧膠或其它進口環(huán)氧膠，我們利用本所研發(fā)固化劑的優(yōu)勢配制成的新產(chǎn)品WK-1408艇用膠，其拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量、斷裂延伸率等產(chǎn)品性能都能達到或超過國際國內(nèi)同類產(chǎn)品。WK-1408艇用膠實現(xiàn)了國產(chǎn)化，這樣既解決了進口產(chǎn)品壟斷國內(nèi)市場，供應(yīng)不及時等一系列問題，又可追求更大的利潤，方便客戶使用，對我國船艇復(fù)合材料市場產(chǎn)生積極的社會效益。

1　實驗

1.1原材料及配方

1.2組分調(diào)整

1.2.1B組分的生成

（1）胺與a（丙烯氰）的加成：WK-A501（自制改性胺類固化劑）屬含芳香環(huán)脂肪胺，其蒸汽壓低長期接觸會引起皮炎，對眼刺激性強，易吸收空氣中的碳酸氣形成發(fā)泡[1]。首先改善其韌性，WK-A501 與a發(fā)生氰乙基化反應(yīng)，在WK-A501的兩個氨基上引入氰乙基，胺經(jīng)氰乙基化后，固化變慢、溫和，適用期增長，濕度影響變難[2]。隨著氰乙基化增加，最高放熱溫度降低，但相應(yīng)的固化物的力學(xué)性能及電氣性能也要低于WK-A501。

（2）胺與b（環(huán)氧樹脂E51）的加成：為改善WKA501經(jīng)氰乙基化后造成的某些性能的下降，我們在該固化物中加入少量b，環(huán)氧樹脂因其主鏈上含有環(huán)氧基，反應(yīng)活性高[3]，而過量的WK-A501與環(huán)氧樹脂反應(yīng)環(huán)氧基全部被反應(yīng)掉，得到含有殘留氨基活潑氫的胺加成物，該加成物相對分子質(zhì)量變大，減少了低揮發(fā)性和胺臭味，毒性降低，放熱減少，剛性增強。但由于環(huán)氧樹脂與胺反應(yīng)生成羥基，加快了固化反應(yīng)，固化劑黏度增高，適用期變短[4]。

由 1、2兩項我們得出一最佳加量：100份WK-A501＋20份a+15份b生成的WK-1408固化劑具有無過敏性、優(yōu)異的力學(xué)性能及一定的韌性、低黏度，并且比WK-A501固化劑有更長的適用期、降低了反應(yīng)發(fā)熱溫度。

表1　膠黏劑力學(xué)性能測試Table 1　Test on adhesive mechanical properties

如表1可見，雖然WK-1408固化劑的過敏性、發(fā)熱量降低了，但彎曲強度和拉伸強度也大大降低了，不能滿足客戶的要求，

1.2.2A組分的生成

利用WK-1408固化劑的優(yōu)點配制成環(huán)氧套膠，這樣即可以追求更大的利潤，又方便客戶使用。

（1）環(huán)氧樹脂M的選擇：通過走訪客戶我們了解到，在長期使用雙酚A型環(huán)氧樹脂過程中，發(fā)現(xiàn)E44黏度太大；環(huán)氧樹脂127黏度小，環(huán)氧值有0.54，但分子鏈短，韌性不夠，比不上環(huán)氧樹脂M。因此我們考慮使用環(huán)氧樹脂M，在不降低拉伸模量及彎曲模量的指標下，增強拉伸強度、彎曲強度及斷裂延伸率。

（2）活性稀釋劑的選擇：環(huán)氧樹脂加入活性稀釋劑后，有如下幾個特點：可有效地降低樹脂黏度；有利于控制環(huán)氧樹脂與固化劑的反應(yīng)熱；降低成本；但多量的使用它們同樣會減少固化物交聯(lián)密度，樹脂的固化性能存在降低的傾向，因此選擇合適的稀釋劑及合適的添加量尤為重要。

a.通常情況下將環(huán)氧樹脂的作用黏度快速降低，單從稀釋效果看，正丁基縮水甘油醚（BGE）在各種稀釋劑中是最好的，但其氣味偏重，令人不易接受[5]；

b.活性稀釋劑的加量一般在5%～15%，綜合考慮，10%的加量即可降低樹脂黏度，又不至于大幅度拉低樹脂性能；

c.經(jīng)過多次試驗，確定在AGE、BGE和PGE中選擇。

（3）配比的調(diào)整：固化劑未加足時，環(huán)氧基反應(yīng)效率低，但超過時則固化劑反應(yīng)效率低，結(jié)果都是交聯(lián)密度低，導(dǎo)致固化物未能形成理想的網(wǎng)狀交聯(lián)狀態(tài)，這在力學(xué)測試中已體現(xiàn)出來[6]。經(jīng)過計算，套膠的最佳配比為30%～35%。

表2　膠黏劑力學(xué)性能測試Table 2　Test on adhesive mechanical properties

由表2可以看出配方三的綜合數(shù)據(jù)最好。

1.3制備方法

A組分：將定量的環(huán)氧樹脂M及活性稀釋劑PGE在反應(yīng)釜中攪拌20min，混勻出料。

B組分：首先將稱量好的WK-A501抽入反應(yīng)釜中，將定量的a與b預(yù)先混勻，抽入高位槽中；控制溫度不超過70℃滴加到反應(yīng)釜中，滴加完畢后，開動攪拌,在65～70℃保溫2h,出料。

2　結(jié)論

由上述數(shù)據(jù)得出，用WK-1408環(huán)氧膠代替WK-A501固化劑，降低了過敏性，延長了固化時間，在保持其剛性強度上增強了韌性，降低了發(fā)熱

溫度?；灸軡M足客戶的需要。

參考文獻：

［1］ 葉青萱.膠粘劑［M］.北京：中國物質(zhì)出版社,1999.

［2］ 惲魁宏.有機化學(xué)［M］第二版.北京：高等教育出版社,1993.

［3］ 賀曼羅.環(huán)氧樹脂膠粘劑［M］.大連：中國石化出版社,2003.

［4］ 孫曼靈.環(huán)氧樹脂應(yīng)用原理與技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社, 2002.

［5］ 胡玉明.環(huán)氧固化劑及添加劑［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

［6］ 黃世強,孫爭光,吳軍.膠粘劑及其應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2012.

Research on the Synthesis and Performance of Adhesive WK-1408 for Boat

YAO Shu-ling,XIE Yue-hui and LI Jian-ye
（Changsha Institute of Chemical Industry,Changsha 410007,China）

Abstract:The traditional product WK-A501 of our institute has many disadvantages,such as brittle,faster curing time,especially strong allergic.So we have done some technological innovation based on the old product,and a new adhesive WK-1408 for boat was developed.On the basis of the retained high hardness（Shore hardness 81）,the high strength（steel/steel lap shear strength around 9）,the flexibility was enhanced,calorific value was lower.Through the mechanical test of glass fiber reinforced composites,it showed that the tensile strength,tensile modulus,bending strength, bending modulus and elongation at break rate of epoxy adhesive WK-1408 could reach or exceed the WK-A501.

Keywords:Epoxy resin;curing;bonding;strength;modulus

中圖分類號：TQ437.4

文獻標識碼：B

文章編號：1001-0017（2016）03-0225-02

收稿日期：2016-02-19

作者簡介：姚淑玲（1974-）,女,湖南醴陵人，工程師，主要從事高分子合成和膠黏劑的研究和營銷工作。