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高聚物如何增韌環氧結構膠

[ 2007-07-13 ] 來源于: 卡維資訊

  環氧樹脂增韌用的高聚物主要是相對分子質量高的橡膠和熱塑性樹脂,尤其是耐熱性高的熱塑性樹脂,如丁腈橡膠、尼龍、聚酚氧、聚砜、聚醚酮、聚醚醚酮等。高聚物增韌環氧結構膠是環氧結構膠改性的重要途徑,那么如何高聚物如何實現增韌環氧結構膠呢?中國環氧樹脂行業協會專門為此釋疑。
  
  用于增韌環氧結構膠的高聚物,本身韌性大、強度高,有的耐熱性很高,與環氧樹脂有一定的相容性,固化過程中能產生相分離,在固化物中形成海島結構或互穿網絡結構,從而使固化物具有高強度和高韌性。主要用來配制中溫或高溫固化的,具有高強度、高韌性和較高耐熱性的環氧結構膠粘劑。用于主受力結構件的膠接,如金屬蜂窩結構和鈑金結構的膠接,飛機、火箭、船舶、車輛、重型機械等的受力結構件的膠接。
  
  環氧-丁腈結構膠粘劑是用高分子固體丁腈橡膠增韌的環氧結構膠粘劑,多采用腈基含量高的丁腈-40。環氧—丁腈結構膠粘劑通常以膠液和膠膜兩種形式供應,配膠液時選用相對分子質量低的液體雙酚A型環氧樹脂,配制膠膜時選用相對分子質量高的固體雙酚A型環氧樹脂,或與液體環氧樹脂并用。使用溫度約-55~80℃。引進多官能環氧樹脂如酚醛環氧、氨基多官能環氧、TDE-85等可提高耐高溫性。固化劑多選用雙氰胺或雙氰胺-促進劑體系,也可選用活性低的芳香族多胺以提高耐熱性。膠粘劑中加入丁腈橡膠的硫化劑(如過氧化二異丙苯、硫磺等)、硫化促進劑(如ZnO、MgO等)及填料(如氣相法SiO2等)可以進一步提高增韌效果。用丁腈增韌的環氧膠粘劑其剪切、剝離和耐疲勞性能均有顯著提高。耐濕熱老化性稍差于酚醛—丁腈膠粘劑,但比環氧-尼龍膠粘劑好得多。此類國產膠粘劑有自力—2號、自力—3號、J—23、J—30等。
  
  環氧-尼龍結構膠粘劑是重要的高聚物如何增韌環氧結構膠。中國環氧樹脂行業協會專家介紹說,高分子固體尼龍(聚酰胺)是一種韌性極好的高聚物,分子中有大量極性很大的酰胺基,能與環氧基發生化學反應,增加粘附力、提高增韌效果。由于極性大、熔點高,與環氧樹脂相溶性差,而且尼龍不溶于常用溶劑不能配制膠液。增韌環氧膠粘劑用的尼龍是經過改性的醇溶性尼龍,如羥甲基尼龍、尼龍6/尼龍66/尼龍610三元共聚物等共聚尼龍。此外將結構不同的結晶尼龍混熔后,也可制得低熔點混熔物,如尼龍610與尼龍11混熔物的熔點為162℃,尼龍66與尼龍11混熔物的熔點為121℃。環氧-尼龍結構膠粘劑具有較高的剪切強度和剝離強度,以及良好的耐疲勞和耐沖擊性能。其缺點是耐熱性和耐水性差,特別是耐濕熱老化性極差,限制了它的應用。提高環氧-尼龍膠粘劑的耐熱性和耐濕熱性是當前的研究課題之一,已取得了一定進展。
  
  用高聚物增韌環氧結構膠的又一個種類是環氧—聚砜結構膠粘劑。環氧—丁腈膠和環氧—尼龍膠的使用溫度都不高,前者如自力—2號膠的使用溫度只有-60~60℃,而后者如402膠也不過才-60~120℃。要配制耐高溫環氧結構膠粘劑必須處理好耐熱性與韌性的關系。二者常常是互相矛盾的。采用耐熱性高、韌性好的熱塑性樹脂來增韌環氧樹脂,是妥善處理此矛盾的有效途徑。已在膠粘劑中使用的有聚砜,正在研究的還有聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮等。和韌性很高的熱塑性高聚物。聚砜分子結構中的二苯砜基是高度共軛的芳環體系,它的化合鍵比非共軛鍵結構堅強有力,能吸收大量熱能而不致于引起主鏈和支鏈斷裂,因而具有較高的熱穩定性。共軛體系中的二苯砜基團處于空間的牢固位置,而硫原子又處在最高氧化狀態,有很高的抗氧化能力。所以聚砜在高溫下能保持相當好的剛度和強度,具有很高的耐熱性和熱氧穩定性。異丙基和醚鍵使分子鏈具有一定的柔性,使聚砜具有較大的韌性和易于熔融加工性能。聚砜的抗蠕性很好,其蠕變量是熱塑性樹脂中最小的品種之一。

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