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    環氧膠黏劑一撞就碎?全面、系統掌握增韌改性方法論

    2022/5/15 18:28:37??????點擊:

    環氧膠黏劑是最常見膠黏劑之一,由于具有與其他膠黏劑不同的優良特點,所以被廣泛用于汽車、建筑、家電、輕工、電子等多個行業領域。但是,環氧樹脂膠黏劑也因其韌性弱、脆性大的缺點限制了其在某些重點科技領域的應用。


    《膠界》希望通過介紹近年來各種改性環氧樹脂膠黏劑增韌性的方法研究及其改性原理,為環氧樹脂膠黏劑的增韌改性提供全面、系統的理論方法。


    1、橡膠增韌環氧樹脂


    目前,橡膠彈性體增韌環氧樹脂最主要的方法有丁睛橡膠增韌環氧樹脂和聚氨酯彈性體增韌環氧樹脂。


    (1)丁睛橡膠包括固體丁睛橡膠、液體丁睛橡膠,其中液體丁睛橡膠中端羧基丁睛橡膠( CTBN)增韌環氧樹脂是研究最多和最全面的。CTBN增韌環氧樹脂的必備條件:一是在加入固化劑前,CTBN可以溶解在環氧樹脂中,加入固化劑后,CTBN可以和環氧樹脂發生良好的化學鍵合并能均勻的分散在固化體系中;二是CTBN分子鏈兩端的羧基能與環氧樹脂發生

    反應,形成嵌段或接枝共聚物。


    將CTBN改性后的環氧樹脂進行多種測量分析后得出:改性后的環氧樹脂形成了以環氧樹脂為連續相和以CTBN為分散相得增韌體系。兩者通過化學反應形成的活性基團緊密連接,當有外力作用時,CTBN粒子一方面可以吸收外界應力,另一方面也可以分散外界應力,同時環氧樹脂的沖擊斷面明顯呈現出塑性變形。這說明CTBN橡膠粒子可以延緩環氧樹脂裂紋的進一步開裂,有助于提高環氧樹脂的韌性和降低其脆性。


    (2)聚氨酯是一種由硬段和軟段交替連接的嵌段聚合物。其軟段和硬段決定了樹脂的柔韌性、彈性和力學性能。聚氨酯通過與環氧樹脂相互貫穿,形成具有互穿網絡(IPN)聚合物。在受到外力作用的時候,具有IPN結構的聚合物由于兩種物質的相互穿插形成了相互“牽絆”的作用,作用力會從一中網絡結構傳遞到另一種網絡結構,增強了對作用力的分散效果,同時聚氨酯本身彈性好、抗沖擊性高的特點也提高了環氧樹脂的韌性。


    然而,橡膠增韌環氧樹脂時,雖然樹脂的沖擊性能大幅提高,但因橡膠分子中含有雙鍵,其耐熱性、斷裂強度卻明顯降低。



    2、熱塑性樹脂增韌環氧樹脂


    熱塑性樹脂改性環氧樹脂其研究始于20世紀80年代。使用較多的聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亞***醚(PEI)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)等熱塑性工程塑料,這些熱塑性樹脂不僅有較好的韌性,而且模量和耐熱性較高,作為增韌劑加入到環氧樹脂中使韌性得到提高,而且不影響環氧固化物的模量和耐熱性。



    用熱塑性樹脂增韌改性EP彌補了彈性體改性EP的不足,但增韌效果不是很顯著。


    3、熱致性液晶聚合物增韌環氧樹脂


    熱致液晶聚合物(TLCP)具有高強度、高模量的特點,而且它在加工過程中受剪切力作用時可形成纖維狀結構,產生高度自增強作用。因此,用少量的高性能 熱致液晶聚合物改性環氧樹脂可較大幅度地提高環氧樹脂的韌性、模量和耐熱性。韌性提高的主要原因,是大分子鏈中含有大量剛性結晶單元,柔性間隔段 的液晶聚合物在改善環氧基體延展性的同時,又以顆?;蛭⒗w的形式分散在環氧基體中提高材料的斷裂性能。


    用熱致性樹脂改性環氧樹脂在增韌的同時,雖然保持了一定的力學性能,但其合成和原料來源困難、造價昂貴,且熱致性液晶的熱變形溫度很高,難與通用型基體聚合物匹配,造成加工成型困難;


    4、剛性粒子增韌環氧樹脂


    在環氧樹脂基體中加入剛性粒子后,由于剛性粒子發生塑性形變時,能有 效抑制基體樹脂裂紋的擴展,并吸收部分能量,從而起到增韌作用。剛性粒子填充聚合物包括兩大類:無機剛性粒子(如CaCq,硅灰石);有機剛性粒子(如聚酞***,聚碳酸脂)。



    5、核殼聚合物粒子增韌環氧樹脂


    核殼聚合物(CSP)是一類由兩種或者兩種以上單體通過乳液聚合得到的聚合物復合粒子,粒子的核和殼由不同的聚合物成分構成, 核殼結構的橡膠粒子的增韌原理是:橡膠粒子作為應力集中體,既可誘發銀紋和剪切帶吸收能量,又可終止銀紋。橡膠彈性粒子還能與EP界面間脫粘,釋放彈性應變能,提高材料的增韌和粘接強度。


    核殼聚合物粒子增韌環氧樹脂


    結語


    目前國內外對于增韌環氧樹脂的研究取得了很大的成就,但是在實際應用中還存在一些問題:有些增韌方法在提高環氧樹脂韌性的同時會降低其耐熱性模量,如聚氨酯的使用;不同用量的增韌劑也會影響環氧膠的韌性,過少和過多的增韌劑都有可能降低環氧膠的韌性。


    目前核殼聚合物的應用為EP的增韌開辟了一種比較理想的新方法,其應用前景非常廣闊。隨著高分子材料科學與測試技術的不斷發展,人們對環氧樹脂的增韌需求也不斷提高,相信科研工作者們不斷創新研究新思路和方法,促使環氧樹脂增韌日益向兼顧物理機械性、耐熱性、工藝性等綜合性能的改性方向發展。

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