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環(huán)氧樹脂對(duì)各種金屬材料、非金屬材料、熱固性高分子材料等具有優(yōu)良的粘接性,適應(yīng)性強(qiáng),不含揮發(fā)性溶劑,不需加壓即可固化,且固化收縮率低,耐環(huán)境性好,在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通常環(huán)氧樹脂膠粘劑是以主劑(環(huán)氧樹脂組分)和固化劑分開的雙組分包裝形式提供應(yīng)用。在環(huán)氧樹脂中配合固化劑,會(huì)立刻開始反應(yīng),隨時(shí)間推移粘度上升,經(jīng)過適用期達(dá)到不能使用為止。但是雙組分混合給使用帶來不方便,有以下缺點(diǎn):
(1)增加了包裝和貯運(yùn)的麻煩;
(2)雙組分膠粘劑使用時(shí),混合比例的準(zhǔn)確性和均一性將影響粘接強(qiáng)度;
(3)在樹脂和固化劑混合后使用時(shí)間短。膠粘劑中固化劑種類不同其使用期不同,如脂肪胺類為數(shù)十分鐘,叔胺或芳香胺類為幾小時(shí),酸酐類為一天至數(shù)天,不能長(zhǎng)期存放;
(4)配置的膠液若不能及時(shí)用完會(huì)造成浪費(fèi)。
(5)由于粘度隨時(shí)間上升,改變了操作工藝性,不能用于自動(dòng)粘接。而單組分膠粘劑避免了上述缺點(diǎn),它可以使膠接工藝簡(jiǎn)化,并適于自動(dòng)化操作。將固化劑和環(huán)氧樹脂混合起來配制單組分膠粘劑,主要是依靠固化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)或者是采用某種技術(shù)手段把固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂的開環(huán)活化暫時(shí)凍結(jié)起來,然后在熱、光、機(jī)械力或化學(xué)作用(如遇水分解)下使固化劑活性被激發(fā),進(jìn)而使環(huán)氧樹脂迅速固化。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)出售的單組分環(huán)氧樹脂膠粘劑幾乎都是采用潛伏性固化劑或自固化性環(huán)氧樹脂,產(chǎn)品的形態(tài)有液態(tài)、糊狀、粉末狀和膜狀。具有實(shí)用價(jià)值的單組分環(huán)氧膠粘劑主要有以下幾種:
(1)濕氣固化型;
(2)微膠囊包覆型:將固化劑封人微膠囊內(nèi),與環(huán)氧樹脂混合后不會(huì)發(fā)生固化反應(yīng)。成膜物質(zhì)有明膠、乙烯基纖維素、聚乙烯醇縮醛等。膠囊靠加熱或加壓而破裂,固化劑和環(huán)氧樹脂便發(fā)生反應(yīng);
(3)潛伏性固化劑型:使用在規(guī)定溫度以上才能被活化發(fā)生反應(yīng)的熱反應(yīng)性固化劑,包括中溫固化型及高溫快固化型;
(4)陽離子光固化型。
1 單組分環(huán)氧膠粘劑的研究進(jìn)展
1 1 濕氣固化型
這是一種室溫固化的單組分環(huán)氧膠粘劑,其技術(shù)關(guān)鍵在于固化劑。至今為止研究的較多的是酮亞胺化合物,它是由脂肪族多胺和酮合成,而且酮亞胺中殘存的多胺必須用單環(huán)氧化合物進(jìn)行封閉。酮亞胺與環(huán)氧樹脂在固化過程中通過吸附空氣或潮濕粘接面的水分而釋放出胺:
含有酮亞胺的樹脂配合物按上式生成多胺,可在常溫下固化,但固化速度不太快,使用期不像其他潛伏性固化劑那樣長(zhǎng),充其量只有8ｈ左右,加入水分或用脂肪族多胺作促進(jìn)劑,則可加快固化速度。其固化物的性質(zhì)與原料多胺化合物的基本相同。因?yàn)楣袒瘯r(shí)要吸收水分,所以不適合厚膠層。近有日本中采用聚醚改性的胺類化合物與甲基異丁基酮縮合制備酮亞胺,作為單組分環(huán)氧膠的固化劑。固化物具有良好的韌性,伸長(zhǎng)率達(dá)150%,對(duì)灰泥面有良好的粘接。單組分室溫固化環(huán)氧膠由于酮亞胺氮原子上的孤對(duì)電子會(huì)對(duì)環(huán)氧基的環(huán)進(jìn)行親核攻擊,造成環(huán)氧聚合,相對(duì)分子質(zhì)量增高(增粘、凝膠化),而并無有效辦法加以抑制,造成膠粘劑貯存期下降;另外如果使用由伯胺基的α位上存在甲基等原因而反應(yīng)活性較低的胺類制作的酮亞胺作潛伏固化劑,貯存穩(wěn)定性可以有所改善,但固化速度又太慢。針對(duì)此問題,武田敏允等用其近旁(靠酮基的一側(cè))的立體位阻基團(tuán)對(duì)用高活性二胺作原料制備的酮亞胺氮原子上的孤對(duì)電子進(jìn)行保護(hù)的方法,使孤對(duì)電子難以與環(huán)氧基進(jìn)行親核反應(yīng),從而改善了貯存穩(wěn)定性。
1 2 微膠囊型
微膠囊型單組分環(huán)氧膠粘劑是將膠粘劑的一個(gè)組分采用微細(xì)的油滴膜包裹,形成微膠囊。通過加熱、加壓使之活化,與膠粘劑的另一個(gè)組分發(fā)生反應(yīng)而固化。膠囊膜薄厚要適宜,過薄在運(yùn)輸途中易破壞;過厚或過強(qiáng)韌時(shí),則須要超過一般條件的壓力或溫度使其破壞,使用不方便。微膠囊型單組分環(huán)氧膠通常是將固化劑包覆在微膠囊中,環(huán)氧樹脂及改性劑作為另一個(gè)組分。例如,微膠囊型膠粘劑的制備如下:以三氟化硼-乙醚為囊芯,以不同熔點(diǎn)的固體物質(zhì)混合物為囊壁材料,通過熔融噴霧法制備微型膠囊。取Ｅ-44環(huán)氧樹脂10ｇ,加丙酮6ｍｌ進(jìn)行稀釋,攪拌均勻,加入0.8ｇ三氟化硼微膠囊,輕輕攪拌均勻,注人密閉容器中以備使用。根據(jù)不同的粘接材料和使用要求,還可以添加增柔劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和其他添加劑。通過囊壁的阻斷作用使三氟化硼與環(huán)氧樹脂穩(wěn)定共存,而在囊壁材料的熔融溫度下它們迅速混合,從而達(dá)到快速固化的目的。制得的微膠囊熱固化環(huán)氧樹脂膠粘劑在常溫下可穩(wěn)定貯存3個(gè)月以上。一次配制可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用3個(gè)月,剪切強(qiáng)度達(dá)到16ＭＰａ。也有的微膠囊型環(huán)氧膠是將環(huán)氧組分包覆在微膠囊中,再分散到聚酰胺固化劑中,制成的膠粘劑具有良好的流動(dòng)性和貯存穩(wěn)定性,粘接強(qiáng)度與雙組分的相當(dāng)。
