引言
環(huán)氧樹脂由于其介電性、粘接性、耐溶劑性、耐熱性優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于膠粘劑行業(yè)中，然而由于其性脆，不夠強(qiáng)韌，耐候性（詞條“耐候性”由行業(yè)大百科提供）差等阻礙著其市場的擴(kuò)大。尤其是現(xiàn)在汽車、航空、以及電子電器等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對金屬膠（詞條“金屬膠”由行業(yè)大百科提供）粘劑的影響很大[1~3]。所以，金屬高粘接強(qiáng)度膠粘劑的研制成為重要課題，金屬高粘接強(qiáng)度膠粘劑要求膠粘劑與金屬之間形成很大的表面張力，有較高的粘接力以及較小的收縮力，膠粘劑本身固化后可以產(chǎn)生高剪切力與低內(nèi)應(yīng)力，才可有效粘接金屬[4~6]。
本研究以雙酚A 型環(huán)氧樹脂(EP)為基體樹脂，雙氰胺(DCA)為固化劑，咪唑?yàn)楣袒?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>促進(jìn)劑，烯丙基縮水甘油醚(AGE)為活性稀釋劑，并加入聚氨酯(PU)熱熔膠，有望制備出綜合性能優(yōu)異的金屬高粘接強(qiáng)度的膠粘劑。
1. 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 原材料
雙酚A 型環(huán)氧樹脂(GELR128)：工業(yè)品，臺灣南亞公司;烯丙基縮水甘油醚(AGE)：工業(yè)品，上海精細(xì)化工（詞條“精細(xì)化工”由行業(yè)大百科提供）研究所;雙氰胺(DCA)：工業(yè)品CVC 公司;咪唑：工業(yè)品，德國巴斯夫公司;聚氨酯(PU)熱熔膠：工業(yè)品，東莞宏德化學(xué)工業(yè)有限公司。
1.2 儀器設(shè)備
WQF-310 傅里葉變換紅外光譜儀，北京第二光學(xué)儀器廠;DRL-2 萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)，湘潭湘儀儀器有限公司;熱老化試驗(yàn)箱，常州市國立試驗(yàn)設(shè)備研究所;XJJ-50 擺錘式?jīng)_擊試樣機(jī)，中實(shí)檢測設(shè)備有限公司。
1.3 金屬高粘接強(qiáng)度膠粘劑的制備
按配方將準(zhǔn)確稱量的EP、PU 熱熔膠顆粒置于95 ℃的水浴鍋中熔融攪拌均勻后;加入適量的DCA、咪唑和AGE，攪拌均勻;然后將所制得的環(huán)氧膠粘劑置于模具中，放入真空干燥（詞條“干燥”由行業(yè)大百科提供）箱中，按設(shè)定固化工藝進(jìn)行固化;最后得到測試用樣品。
1.4 測試與表征
1)凝膠時間：以樣品自熔融態(tài)至拉不出絲時的時間段作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。
2)結(jié)構(gòu)表征：采用紅外光譜(FT—IR)法進(jìn)行表征(掃描信號累加16 次，分辨率為4 cm-1)。
3)粘接強(qiáng)度：按照GB/T 7124—2008 標(biāo)準(zhǔn)，采用DRL-2 萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。鐵片基材為100 mm × 25 mm × 5 mm，施膠面積為12.5 mm ×25 mm，固化條件為135 ℃/1 h + 150 ℃/3 h，以5 組試樣平均值示之。
4)耐候性：采用熱老化試驗(yàn)箱進(jìn)行耐老化測試，將膠粘劑在國標(biāo)鐵片上固化后，放入熱老化試驗(yàn)箱，從-40 ℃到85 ℃高低溫循環(huán)，進(jìn)行老化操作，最后用萬能測試儀測其剪切（詞條“剪切”由行業(yè)大百科提供）力，并計算出粘接強(qiáng)度，與未老化的試樣做對比。
5)抗沖擊強(qiáng)度：按照GB/T 7124—2008 標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定(單搭接接頭，被粘物為經(jīng)適當(dāng)表面處理過的金屬)：將按配方配好的不同EP 膠粘劑試樣，分別倒入100 mm × 10 mm × 4 mm的模具中，置于真空干燥烘箱中在固化制度為100℃/0.5 h + 140 ℃/1 h 下完全固化后，在室溫下靜置1d，最后用抗沖擊試驗(yàn)機(jī)測其抗沖擊強(qiáng)度。
2 .結(jié)果與討論
2.1 EP 膠粘劑固化體系的研究
2.1.1 EP 膠粘劑基本配方的確定
通過對EP 和其固化劑的性能進(jìn)行分析，最終選用DCA 與咪唑作為固化體系。由下式計算：
其中DCA 的相對分子質(zhì)量為84.08，胺分子中的活潑氫原子個數(shù)為4，EP 的環(huán)氧當(dāng)量為180~190，EP 和DCA 完全反應(yīng)時的DCA 理論用量為11 g，但生產(chǎn)過程中DCA 的實(shí)際用量要低于理論用量。本實(shí)驗(yàn)中FT-IR 表征結(jié)果表明，EP/DCA 兩者在m(EP)∶ m(DCA)= 100 ∶ 10 時能完全固化，這是由于DCA 分子中除含有4 個活潑H 外，還含有高溫時能與環(huán)氧基、羥基反應(yīng)的氰基(—CN)，因此確定DCA 的用量為10 份、咪唑的用量為1 份(相對于EP 質(zhì)量而言)，此時實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到最佳。因此，EP 膠粘劑的基本配方為m(EP)∶ m(DCA)∶m(咪唑)= 100 ∶ 10 ∶ 1。
2.1.2 EP 膠粘劑的凝膠時間
凝膠時間是指在一定條件下液態(tài)物質(zhì)形成凝膠所需的時間。在其他條件保持不變的前提下(如基材為導(dǎo)熱性良好的不銹鋼板等)，考察了不同溫度對EP 膠粘劑時間的影響，結(jié)果見表1 所示。
由表1 可知：當(dāng)溫度為90～140℃時，凝膠時間隨溫度升高呈先短后長再短趨勢;當(dāng)溫度≤100 ℃時，凝膠時間為30 min 左右。溫度較低時，EP 膠粘劑的交聯(lián)固化反應(yīng)并不徹底，其放熱效應(yīng)較小，不能保證體系充分固化;欲使體系完全固化，必須延長體系的固化時間;反之，溫度過高時，由于反應(yīng)放熱劇烈(易爆聚)，會導(dǎo)致EP 膠粘劑固化過度。
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