孙明明 ,张斌,张绪刚 ,张密林。,李坚辉 ,李奇力 ,关常参
1.黑龙江省石油化学研究院,黑龙江哈尔滨150040;
2.哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨1 50001
现代工业的发展对
胶粘剂提出了越来越高的要求,一个很重要的要求就是尽可能地降低固化温度,**好是室温固化。
环氧树脂类
胶粘剂室温固化速度慢,如果为提高固化速度加入促进剂或选用高活性的
固化剂,其适用期又会缩短,甚至爆聚。本文选用自制的含有改性芳胺结构的复合
固化剂,并用端异氰酸基
聚氨酯预聚体对环氧
树脂进行改性,有放地解决了适用期与固化速度的矛盾,研制出了固化速度快、具有较高剪切强度和剥离强度的J一200—1D胶粘剂。
1 实验部分
1.1 原材料及规格
端异氰酸基聚氨酯预聚体(简称聚氨酯),自制;端羧基液体丁腈橡胶(CTBN),工业品,兰州石化;聚硫橡胶121,工业品,锦西化工研究院;
环氧树脂E一51,工业品,无锡树脂厂;6904固化剂(改性芳胺),自制;其他固化剂均为市售工业品。
1,2 实验方法
分别将聚氨酯、CTBN、聚硫橡胶121按一定比例加入到环氧树脂E-51中,搅拌混合均匀,升温至100。C后保温1 h,自然冷却备用。加入固化剂混合均匀后,即可粘接试片。
1,3 测试方法
剪切强度:GB/T 7124—1986。
剥离强度:GB/T 7122—1996。
2 结果与讨论
2 1 固化剂对性能的影响
固化剂的结构不同,其固化环氧树脂所得固化产物的性能也有很大差别。我们**对市售的多种环氧树脂固化剂固化环氧树脂E一51的性能进行比较,固化条件为25℃/3 d,结果如表1所示。
由表1可以看出,聚酰胺类固化剂适用期较长,常温剪切强度也较高,但高温强度较低,固化速度太慢,黏度也较大,操作不便。脂肪胺及改性脂肪胺类固化剂黏度较小。混胶较容易,但其适用期太短,黏度增加较快,而且其固化物很脆,强度比较低。市售的多种固化剂及其组合效果都不理想,为此我们选用自制的含有改性芳胺结构的6904复合固化剂,其黏度较低,固化环氧树脂适用期适中,固化速度快,粘接强度较高.。因此选用6904固化剂进行试验。
2.2 增韧剂对性能的影响
6904固化剂工艺性较好,但粘接强度仍不高,尤其是剥离强度很低,这主要是由于主固化体系仍然较脆,因此我们使用橡胶弹性体对环氧树脂进行增韧改性。对比了聚氨酯、CTBN、聚硫橡胶121等的增韧效果。添加量均为2o份。固化条件为25℃/3 d,结果见表2。
由表2可以看出,CTBN增韧环氧树脂粘接强度高,但黏度太大,操作不便,同时其价格昂贵。不适于民用。聚硫橡胶改性环氧树脂黏度低,工艺性好,但粘接强度也低。聚氨酯改性环氧树脂黏度适中,工艺性比CTBN改性好,剪切强度与CTBN改性相当,而剥离强度略高,可达5.1 kN·m-1,尤其是聚氨酯改性环氧树脂成本低,有利于推广,因此,我们**终确定用聚氨酯来增韧环氧树脂。
2 3 增韧剂添加量对性能的影响
聚氨酯添加量对胶粘剂性能的影响见表3。固化条件仍为25℃ /3 d。
由表3可以看出,随着聚氨酯预聚体添加量的增加,粘接强度不断提高。在添加量为2O份时,9O℃剪切强度达到**高,为18.5 MPa;在添加量为3O份时,室温剪切强度和剥离强度达到**高,分别为34.2 MPa和5.4 kN·m-1,然后随着聚氨酯预聚体添加量的增加,粘接强度开始下降。这种结果符合橡胶弹性体增韧环氧树脂的理论。聚氨酯预聚体添加量在20~3O份时粘接强度**好,考虑到加入量越大体系黏度越大,**终确定加入2O份聚氨酯。
2 4 固化工艺对性能的影响
固化温度对j-200一ID胶粘剂性能的影响,如表4所示。由表4可以看出,J-200—1D胶粘剂固化速度较快,而同时还具有较长的适用期。因此,J-200—1D胶粘剂非常适合大规模的工业化生产。如果需要提高效率,可适当提高固化温度。
2 5 J-200—1D耐介质性能
7O℃固化T h的J-200—1D胶粘剂的耐介质性能,如表5所示。
由表5可以看出,J-200-1D胶粘剂耐介质性能优异,强
度变化不大。
2.6 J-200—1D耐湿热老化性能
7O℃固化1 h的J-200—1D胶粘刹的耐介质性能如表6所示,老化条件为55℃ 、RH95 ~ 100 。由表6可以看出。J-200—1D胶粘剂具有优异的耐湿热老化性能。
3 结论
(1)J一200—1D胶粘剂采用黏度较低的含有改性芳胺结构的6904复合固化剂,适用期适中,固化速度快,解决了适用期与固化速度之间的矛盾。
(2)端异氰酸基聚氨酯预聚体增韧环氧树脂性能优异,与CTBN增韧效果相当,而成本大大降低。
(3)J一200一ID胶粘剂操作工艺性好,粘接强度高.具有优异的耐介质、耐湿热老化性能。