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环氧胶粘剂
添加时间:2017.09.24

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一、室温固化环氧胶粘剂概述 

室温固化环氧胶粘剂是指在室温(1540)下不加热就能固化的环氧胶粘剂。它具有很大的优越性。因为在许多场合下不希望或不允许甚至不可能加热固化。例如在航空、机械及电子工业中某些大型或精细部件的胶接,飞机破损的快速修补,土木建筑、桥梁、水坝的修补加固和补强,农机修配,文物的修复和保护,潮湿表面和水中的胶接等。所以发展很快,用量很大,成为环氧胶粘剂的一个重要品种。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,室温固化环氧胶粘剂可分为2大类:通用型环氧胶粘剂和室温固化特种环氧胶粘剂(如家够胶粘剂、快速固化胶粘剂、潮湿面和水中固化胶粘剂、光固化胶粘剂等)。 室温固化环氧胶粘剂的特点是: 1、由于室温下不加热能固化,因此固化工艺简单,使用方便,不需固化设备,所以能源省、成本低。 2、胶接强度、耐热性、耐腐蚀性及电性能等通常低于中温及高温固化胶粘剂。尤其是耐热性随使用温度的升高下降较快。其长期使用温度一般不大于80℃。 3、室温使用期短。故多以双组分供应,或现用现配。 4、固化时间通常为24小时达到适用强度,37天达到最高强度。并随气温的高低有所变化。 5、由于成本低、使用简便、室温强度较高,因此应用面广,需求量大,是环氧胶粘剂中用量最大的品种。

 

二、室温固化环氧胶粘剂的主要性能 

1、室温固化环氧胶粘剂应具有的主要性能 (1)必须能在室温(1540)固化。关键在于固化体系应有足够的反应活性。最主要的是环氧树脂与相应的固化剂的反应活性大,必要时配合以促进剂。 (2)应具有较高的胶接强度和适当高的耐热性等使用性能及良好的工艺性(如黏度小)(3)通用型环氧胶粘剂还应着重考虑降低成本。 (4)室温固化特种环氧胶粘剂还应保证其特定的性能。如结构胶应提高胶接强度和耐久性;快速固化胶应进一步提高其反应活性等。 2、室温固化环氧胶粘剂配方设计要点 (1)固化体系初步配方的选定。室温固化体系配方设计的关键是提高固化体系的反应活性,这直接依赖于环氧树脂、固化剂和促进剂的分子结构。环氧树脂、固化剂和促进剂的结构与性能、它们之间的反应活性和反应机理及当量配合计算,另行介绍。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,一般来讲在各类环氧树脂中,缩水甘油型环氧树脂与胺类固化剂的反应活性较大。室温固化胶多选用双酚A型环氧树脂,这类树脂的性能好、来源广、价格低,加工容易、收缩率小,固化物无毒无味,是室温固化胶的首选树脂。常用的有E-44E-51等,其中E-44最便宜但黏度偏大,可与E-51混用。 反应活性高的其它环氧树脂还有:羟甲基双酚A型环氧树脂。其反应活性比双酚A型环氧树脂高出10倍以上。如712CEQ-45EL-50,可用于低温和快速固化胶;间苯二酚型环氧树脂,活性大、黏度小、耐热性好。如680J-80等,可用于耐高温胶;酚醛环氧树脂,酚醛环氧树脂的酚羟基对环氧基的开环有促进作用,因此活性较大、耐热性好但黏度大,可作为室温固化环氧胶粘剂的辅助树脂,以提高高温强度。常用的有F-44F-46等。 缩水甘油酯型环氧树脂。黏度小,活性高,胶接强度、耐热性、耐低温性、耐腐蚀性、耐候性均好。如四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯711,邻苯二甲酸二缩水甘油酯731等,可用作室温快固胶的主体树脂。 45-环氧环己烷一12二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)。是缩水甘油酯和脂环族的混合型环氧树脂。黏度小,活性高,耐热性、胶接强度、耐候性等都好,能与各种类型环氧固化剂(如脂肪胺)固化。是环氧树脂中综合性能较好的品种之一。缩水甘油胺型环氧树脂。树脂中的叔胺基对环氧基的开环有促进作用,因此活性较大、耐热性高。常用的有对氨基苯酚环氧树脂AFG-9044’一二氨基二苯甲烷环氧树脂AG-80AFG-90的黏度小,反应活性是双酚A型环氧树脂的10倍。 这些树脂的许多性能都优于双酚A型环氧树脂。但因为价格贵,在通用型环氧胶粘剂中很少采用,多用于室温固化的特种环氧胶粘剂中。

 

(2)其他助剂的选定。为了弥补固化体系在工艺性和使用性上的不足,需要添加一些相应的助剂。各种助剂的结构和功能另行介绍,在选环氧胶粘剂的助剂时应注意以下几点。 1)通常环氧固化物的脆性偏大,可采用增韧剂来进一步改善其脆性,以降低应力集中,增加抵抗裂纹产生和扩展的能力,提高胶接强度,尤其是“线受力”强度及耐冲击和耐疲劳性能。 2)尽量不用稀释剂。必要时可选用少量活性稀释剂,并应注意不应对固化反应有负影响。 3)增塑剂也能降低胶液的黏度,增加固化物的柔性,对减少应力集中和抵抗裂纹扩展,提高线受力强度有一定好处。但会降低胶层的内聚强度,从而使剪切强度、正拉强度及耐热性下降。所以用量不宜过多。宜选用内增塑剂。 4)偶联剂可以改善和提高界面粘接强度,提高耐水性和耐久性。选偶联剂时应注意和被粘物及填料的匹配。 5)填料的选择亦很重要。加入填料通常会增加胶液黏度,降低固化放热,延长使用期;降低胶层的收缩率和热胀系数,增加模量和硬度,提高耐热性,降低成本。但往往强度会下降。此外有些填料能赋于胶粘剂特殊性能。填料的品种很多,环氧胶粘剂所用的填料多为无机化合物如矿物粉、氧化金属粉和金属粉。大体上可分为增量型填料和功能型填料两类。前者更着眼于降低成本,而后者主要用其特定功能如导电、导热、耐热等。常用的有:硅微粉、立德粉、氧化铁粉、氧化铝粉、钛白粉、白炭黑、生石灰粉、石棉粉、铝粉、铜粉等。中国环氧树脂行业协会专家认为,应根据使用要求选择填料,并要求填料是中性或弱碱性的、不含结晶水、对环氧树脂和固化剂是惰性的、对液体或气体的吸附性很小、与环氧固化体系的亲和性好、不易沉降。填料的细度对胶层性能的影响很大。通常填料愈细,胶层性能愈高,但价格也愈贵。应从性能/价格比上找出最佳细度。在使用填料时要注意含水率愈小愈好。纳米材料和纳米技术的发展,可望为填料功能的提高带来巨大的变化。 助剂的用量可根据经验或文献推荐的用量初步选用,经过优选确定最佳用量。 (3)初步配方的优化。初步配方必须经过优选试验以确定最后配方。优选试验的方法很多,例如将初步配方的用量做适当增减,重新组合成若干配方,通过试验对比来优选。最好采用正交回归分析法和计算机辅助设计,按保证主要功能,兼顾其它功能的原则综合权衡,最后定出最佳配方。必要时还应做模拟件试验。

 

3、环氧树脂-聚硫橡胶-多元胺-DMP-30体系 (1)WJ53-HN-501胶 配方(质量份) 甲:酚醛环氧树脂F-44 100 稀释剂600 20 乙:硫醇-环氧树脂加成物 100 酸洗石棉(500℃灼烧2h) 30 聚硫橡胶 10 硅烷偶联剂B201 2.6 DMP-30 1.6 甲:乙=1.21.44(质量比)11(体积比)。 固化条件:室温/30min。使用期:2.6g,室温,45min。 主要性能:剪切强度14.719.8MPa(Cu-Cu)14.719.8MPa(Fe-Fe)9.614.7MPa(Al-Al);不均匀扯离强度6.914kN/m(Al-Al)


4、环氧树脂-硫脲-多元胺-DMP-30体系硫脲为固体,与环氧树脂的固化反应偏快,故通常先与多元脂肪胺加成改性呈液体使用。 (*2)农机2号胶 配方(质量比): 甲:环氧树脂E-44 100 邻苯二甲酸二丁酯 15 生石灰(通过200目,600℃活化4h) 30 乙:农机2号固化剂 20 农机2号固化剂由二乙烯三胺8份,DMP-30 5份,硫脲5份反应而得。甲:乙=7.21(质量比)。固化条件:25/23h60/1h。主要性能:胶接钢的剪切强度19.6Mpa,拉伸强度32.9Mpa;胶接铝合金的剪切强度15.917.6Mpa(室温)14.717.6Mpa(60);不均匀扯离强度14.7Kn/m。 使用温度-5050℃。用于金属、塑料、橡胶和陶瓷的胶接和修补。 


5、环氧树脂-BF3络合物体系 三氟化硼与几种含氧化合物(如乙醚、甘油、四氢呋喃)所形成的络合物是活性很大的催化剂,可用于室温快速固化环氧胶。不过这类胶的缺点是脆性大、强度低、耐湿性差、需添加改性剂提高性能。如HY-911-Ⅱ室温瞬时固化环氧胶。配方(质量比) 甲:环氧树脂E-51 100 聚氯乙烯溶液 15 石英粉(270) 35 气相SiO2 1.5 乙:三氟化硼-四氢呋喃络合物 70 磷酸 147 2-甲基咪唑 43.4 甲:乙=571(质量比) 固化条件:25/0.52h。使用期13g25℃,13min。 使用温度-60+60℃。用于金属和大部分非金属材料的胶接,也可用作工艺胶或修补胶。