單組分環氧樹脂膠粘劑的研究現狀 (中)

  單組分環氧膠粘劑系環氧樹脂基體(包括增塑劑,增韌劑或填料等添加劑)與固化劑配制而成。在常溫下不固化,加熱后即開始固化,因而需采用潛伏性固化劑,促進劑或共固化劑,借助化學或物理改性抑制固化劑在室溫下對環氧樹脂的開環固化反應,―旦加熱后放出活潑基即引起環氧樹脂的固化。優良的單組分環氧膠粘劑所采用的潛伏性固化劑在常溫條件下和加溫條件下具有顯著不同的穩定常數。潛伏固化型是單組分環氧膠中具有實用價值的類型,現市售單組分環氧膠中絕大部分歸屬此類,對它們的研究為活躍,并取得了顯著進展。這類膠主要為基體環氧樹脂、以雙氰胺、有機酰肼等作為環氧樹脂的潛伏性固化劑,可配合固化促進劑、增韌劑、稀釋劑、填料等組分。固化物強度高,綜合性能佳,可作為結構膠使用。單組分環氧膠粘劑用作新型高強度結構膠,其特點是適用期長,放置數月不固化,不變質,可隨時使用,毋需臨時稱量攪拌配膠,減少計量誤差,保證膠的質量,節省混合裝置等設備,使用方便,并且在使用過程中無剩余的膠液損耗,現已經應用于許多工業部門,如汽車生產線上車門折邊的粘接,轎車前后箱的結構粘接,電子工業上的電子元件灌封,機電產品的生產等。特別是單組分環氧膠在電器元件流水線上的應用,大有發展前途。綜觀潛伏性固化型單組分環氧膠近期的發展,研究內容主要集中在以下幾方面:膠粘劑的增韌改性;降低固化溫度;加快固化速度等。
  1 3 1 環氧樹脂增韌
  單組分環氧樹脂膠在高溫下固化,容易產生脆性,解決它在高溫下的脆性是一個關鍵性因素。采用CTBN改性環氧樹脂這一增韌技術是經典而行之有效的方法,國內外都有應用。美國航空工業使用的結構性膠粘劑,以CTBN作為增韌劑的體系占統治地位。這種膠粘劑已經受20余年的大氣老化試驗的考。采用端羧基丁腈橡膠CTBN改性的單組分環氧膠不僅可以作為板材的結構粘接,也用于蜂窩芯材的粘接。一種單組分環氧膠SU-1膠,采用丁腈橡膠彈性體改性環氧樹脂,具有較高的拉伸、剪切及抗沖擊強度。對鋼、銅、鋁、硬質合金等金屬材料有良好的粘接性能。可廣泛用于航空、汽車、拖拉機、機床、儀器、儀表、機電產品、電子產品、模具、量具及刀具等方面的粘接和修復,還可用于澆注以及作為磁粉,磁鋼的粘接劑。
  汽車用折邊膠用于車身鈑金件折邊的粘接,如車門、發動機罩、行李箱蓋等。折邊膠的使用可以取代點焊,簡化生產工藝,并有效地提高折邊部位的防振、防腐蝕以及密封性能,也使其外表更美觀。以環氧樹脂作基材的折邊膠,通常存在固化前膠料流動性受環境溫度影響較大、不利于現場涂膠、固化后膠層伸長率小、脆性大等問題,難以滿足汽車使用性能的要求,必須對其進行改性。通過選用端羧基丁腈橡膠(CTBN)與環氧樹脂進行預聚反應來達到增韌改性目的,并通過添加其他改性劑以獲得技術性能和工藝要求的均衡,開發出了一種具有良好觸變性、低溫擠出性、能在車身電泳底漆烘干條件下(170~180℃、30min)完全固化的ZG-2折邊膠,從而滿足了東風公司EQ-1031系列輕型車制造過程中用膠的需要[8]。由于CTBN在國內較難獲得且價格昂貴,為此晨光化工研究院采用廉價的端羧基聚醚(CTPE)對環氧樹脂進行增柔或增韌,制備單組分環氧樹脂折邊膠,同樣取得滿意的增韌效果。方法是將環氧樹脂與韌性樹脂CEF、合適的助劑加入反應釜中,加熱共混溶解得到改性環氧樹脂,再將改性環氧樹脂與稀釋劑、固化劑、促進劑、消泡劑、填料、色料及其他助劑分別計量加入捏合機中,混合均勻后,將物料移至三輥研磨機中,輥壓均勻,出料,計量包裝即得單組分環氧型車用折邊膠產品。除了采用液體丁腈橡膠增韌,也有使用固體羧丁橡膠增韌的報道。王超采用加入固體羧丁橡膠提高韌性,制得的單組分環氧膠,滿足了航天器整流罩高速飛行的要求。采用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物,配合Epikote828、雙氰胺、咪唑制成單組分環氧膠,改善了韌性,產品具有高的沖擊強度和剪切強度。有報道將雙酚F型環氧與聚氨酯改性雙酚A環氧、橡膠改性雙酚A環氧并用,產生協同增韌作用,產品粘度低,固化過程中不發泡,對金屬底材有良好粘接力。