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环氧胶黏剂全面、系统掌握增韧改性方法论

发布时间:2022-05-18 14:43:47

环氧胶黏剂是最常见胶黏剂之一,由于具有与其他胶黏剂不同的优良特点,所以被广泛用于汽车、建筑、家电、轻工、电子等多个行业领域。但是,环氧树脂胶黏剂也因其韧性弱、脆性大的缺点限制了其在某些重点科技领域的应用,下面为大家介绍近年来各种改性环氧树脂胶黏剂增韧性的方法研究及其改性原理,为环氧树脂胶黏剂的增韧改性提供全面、系统的理论方法。

1、橡胶增韧环氧树脂

目前,橡胶弹性体增韧环氧树脂最主要的方法有丁睛橡胶增韧环氧树脂和聚氨酯弹性体增韧环氧树脂。

(1)丁睛橡胶包括固体丁睛橡胶、液体丁睛橡胶,其中液体丁睛橡胶中端羧基丁睛橡胶( CTBN)增韧环氧树脂是研究最多和最全面的。CTBN增韧环氧树脂的必备条件:一是在加入固化剂前,CTBN可以溶解在环氧树脂中,加入固化剂后,CTBN可以和环氧树脂发生良好的化学键合并能均匀的分散在固化体系中;二是CTBN分子链两端的羧基能与环氧树脂发生反应,形成嵌段或接枝共聚物。
将CTBN改性后的环氧树脂进行多种测量分析后得出:改性后的环氧树脂形成了以环氧树脂为连续相和以CTBN为分散相得增韧体系。两者通过化学反应形成的活性基团紧密连接,当有外力作用时,CTBN粒子一方面可以吸收外界应力,另一方面也可以分散外界应力,同时环氧树脂的冲击断面明显呈现出塑性变形。这说明CTBN橡胶粒子可以延缓环氧树脂裂纹的进一步开裂,有助于提高环氧树脂的韧性和降低其脆性。

(2)聚氨酯是一种由硬段和软段交替连接的嵌段聚合物。其软段和硬段决定了树脂的柔韧性、弹性和力学性能。聚氨酯通过与环氧树脂相互贯穿,形成具有互穿网络(IPN)聚合物。在受到外力作用的时候,具有IPN结构的聚合物由于两种物质的相互穿插形成了相互“牵绊”的作用,作用力会从一中网络结构传递到另一种网络结构,增强了对作用力的分散效果,同时聚氨酯本身弹性好、抗冲击性高的特点也提高了环氧树脂的韧性。

然而,橡胶增韧环氧树脂时,虽然树脂的冲击性能大幅提高,但因橡胶分子中含有双键,其耐热性、断裂强度却明显降低。

2、热塑性树脂增韧环氧树脂

热塑性树脂改性环氧树脂其研究始于20世纪80年代。使用较多的聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺醚(PEI)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)等热塑性工程塑料,这些热塑性树脂不仅有较好的韧性,而且模量和耐热性较高,作为增韧剂加入到环氧树脂中使韧性得到提高,而且不影响环氧固化物的模量和耐热性。

用热塑性树脂增韧改性EP弥补了弹性体改性EP的不足,但增韧效果不是很显著。

3、热致性液晶聚合物增韧环氧树脂

热致液晶聚合物(TLCP)具有高强度、高模量的特点,而且它在加工过程中受剪切力作用时可形成纤维状结构,产生高度自增强作用。因此,用少量的高性能 热致液晶聚合物改性环氧树脂可较大幅度地提高环氧树脂的韧性、模量和耐热性。韧性提高的主要原因,是大分子链中含有大量刚性结晶单元,柔性间隔段 的液晶聚合物在改善环氧基体延展性的同时,又以颗粒或微纤的形式分散在环氧基体中提高材料的断裂性能。
用热致性树脂改性环氧树脂在增韧的同时,虽然保持了一定的力学性能,但其合成和原料来源困难、造价昂贵,且热致性液晶的热变形温度很高,难与通用型基体聚合物匹配,造成加工成型困难;

4、刚性粒子增韧环氧树脂
在环氧树脂基体中加入刚性粒子后,由于刚性粒子发生塑性形变时,能有 效抑制基体树脂裂纹的扩展,并吸收部分能量,从而起到增韧作用。刚性粒子填充聚合物包括两大类:无机刚性粒子(如CaCq,硅灰石);有机刚性粒子(如聚酞胺,聚碳酸脂)。

5、核壳聚合物粒子增韧环氧树脂
核壳聚合物(CSP)是一类由两种或者两种以上单体通过乳液聚合得到的聚合物复合粒子,粒子的核和壳由不同的聚合物成分构成, 核壳结构的橡胶粒子的增韧原理是:橡胶粒子作为应力集中体,既可诱发银纹和剪切带吸收能量,又可终止银纹。橡胶弹性粒子还能与EP界面间脱粘,释放弹性应变能,提高材料的增韧和粘接强度。

 

结语
国内外对于增韧环氧树脂的研究取得了很大的成就,但是在实际应用中还存在一些问题:有些增韧方法在提高环氧树脂韧性的同时会降低其耐热性模量,如聚氨酯的使用;不同用量的增韧剂也会影响环氧胶的韧性,过少和过多的增韧剂都有可能降低环氧胶的韧性。

核壳聚合物的应用为EP的增韧开辟了一种比较理想的新方法,其应用前景非常广阔。随着高分子材料科学与测试技术的不断发展,人们对环氧树脂的增韧需求也不断提高,相信科研工作者们不断创新研究新思路和方法,促使环氧树脂增韧日益向兼顾物理机械性、耐热性、工艺性等综合性能的改性方向发展。

 

 

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