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室温快固化环氧胶的制备技术及性能研究

王春飞  
【摘要】:环氧树脂胶粘剂具有收缩率低、胶粘强度高、尺寸稳定、电性能优良、耐化学介质等优点,对多种材料具有良好的胶粘能力。但其存在固化温度高,固化速度慢等缺点。本文针对普通双酚A型环氧树脂与聚硫醇型固化体系配合使用的室温快速固化双组分胶粘剂,着重开展了聚硫醇型固化剂的合成工艺、结构与性能的调控,并用其复配成固化剂体系应用于室温固化环氧树脂胶粘剂体系,考察了相关的性能:凝胶时间、剪切强度、剥离强度等;同时制备了几种多官能度的活性稀释增韧剂,研究其对室温快固化环氧胶固化、粘接强度等性能的影响。 选用多元醇,环氧氯丙烷,硫氢化钠为原料,采用两步法工艺,合成了含丙氧基脂肪族结构的聚硫醇。采用核磁,红外和化学分析方法分析了两步产物的结构及组成,考察了反应过程中的温度、配料比、催化剂及其含量、溶剂、反应时间等因素对产物结构组成的影响。确定了较佳的合成工艺条件,使第一步醚化反应进行得比较完全,其中活性氯占总氯的90%左右,第二步产物中含有巯基含量可达到9.3%。 环氧胶的组成及固化工艺直接影响胶的性能。考察了固化剂结构、用量,促进剂用量,固化时间和固化温度对胶粘剂的固化速度和粘接强度的影响。研究表明,聚硫醇固化剂的巯基含量越高,其对环氧树脂的固化速度越快,环氧胶的粘接强度越高。固化促进剂叔胺的用量存在着一个最佳值,实验表明促进剂的加入量为12%时,胶接强度最高。实验发现,室温快固化环氧胶的胶接剪切强度在一定的固化时间时达到最高,延长固化时间,强度略有下降;提高固化温度,一定程度上可以提高固化速度和胶接的强度。研究表明,双阿累尼乌斯模型能够准确描述聚硫醇固化的环氧树脂在较低粘度范围内的化学流变行为。建立的化学流变模型与实验结果具有很好的一致性。 单纯聚硫醇固化的环氧胶较脆,室温下剪切强度及断裂韧性较低,难度满足一些性能要求较高的场合。本文合成了几种多官能度脂肪族缩水甘油醚,用正交实验法确定了其最佳合成工艺条件,并将其作为活性稀释增韧剂用于室温快固化环氧胶。考察了该缩水甘油醚对环氧树脂/聚硫醇体系的改性作用。研究表明,该缩水甘油醚该体系具有良好的稀释增韧作用,同时在固化交联过程中,能够结合在环氧树脂固化网络中,增加网络的可形变性,并且能提高环氧胶粘结性能。实验发现改性后的环氧胶的粘接剪切强度


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