短切玻璃纤维增强环氧树脂胶粘剂的耐温性能研究

以短切玻璃纤维作为环氧树脂(EP)的增强剂,并以PA650/T31(聚酰胺650/改性胺类曼尼希型固化剂)作为复合固化剂,制备了综合性能良好的胶粘剂。研究结果表明:复合固化剂可有效改善胶粘剂的性能,当m(EP)∶m(PA650)∶m(T31)=10∶4∶2、常温固化时间为18 h时,胶粘剂的拉伸剪切强度相对最大(15.64 MPa);加入1.2%玻璃纤维的胶粘剂在230℃时的拉伸剪切强度提高了32.06%;玻璃纤维增强EP使得胶粘剂的热分解温度提升至300℃,同时热失重率从63.55%下降至56.09%。     

太阳能/风能发电系统储能电池用密封材料

以改性环氧树脂(EP)与改性胺类固化剂为原料,制备了1种发电系统储能用电池密封胶,通过力学性能测试及DSC分析研究了各组分及配比对胶粘剂性能的影响。结果表明,当m(改性EP)∶m(固化剂)=100∶25,固化条件为60℃/1.5 h时胶粘剂玻璃化转变温度达到75.68℃,冲击强度23.67 kJ/m2、剪切强度8.23 MPa。改性EP具有良好的增韧效果,提高了胶粘剂的耐冲击性和粘接性能,而对其耐热性能影响不大。该密封材料可以满足太阳能/风能发电系统对储能电池的高品质要求。     

高温固化环氧树脂胶粘剂的研究

以酚醛环氧树脂(F-51)、不同种类的固化剂和填料等为主要原料,配制不同的EP(环氧树脂)双组分复合材料修补用胶粘剂。采用单因素试验法优选出制备EP胶粘剂的较佳工艺条件。结果表明:当m(F-51)∶m(固化剂PA651)=100∶55、m(气相白炭黑)∶m(高岭土)=15∶80时,制成的EP双组分胶粘剂可在较高温度(室温/1 d→170℃/1 h)条件下固化,其剪切强度为13.8 MPa、压缩强度为85.1 MPa和压缩模量为5.7 GPa,并且其凝胶时间较长、流动性控制性较好、耐介质浸泡性和操作方便性俱佳,完全满足复合材料修补用胶粘剂的使用要求。     

水下环氧树脂用固化剂的制备

以混合多元胺(1,6-己二胺和三乙烯四胺)、混合酚(苯酚、壬基酚和间甲酚)和多聚甲醛为主要原料,采用Mannich反应制备出一种水下EP(环氧树脂)用新型酚醛胺固化剂,并采用正交试验法优选出制备该固化剂的最佳工艺条件。研究结果表明:当n(苯酚)∶n(壬基酚)=1.5∶1、n(间甲酚)∶n(壬基酚)=1.5∶1、n(混合酚)∶n(多聚甲醛)=0.7∶1、n(多聚甲醛)=0.3 mol、n(1,6-己二胺)∶n(三乙烯四胺)=1.0∶1、n(混合胺)∶n(多聚甲醛)=1.6∶1、反应时间为3.0 h和反应温度为80℃时,制成的固化剂用于水下EP胶粘剂时,其在潮湿环境施胶后立即在水中固化24 h,相应胶接件的湿态剪切强度为7.2⁷.6 MPa;当w(固化剂)=40%(相对于EP质量而言)时,室温EP浇铸体的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和冲击强度分别为57 MPa、12.6%、116 MPa和15.6 kJ/m2。     

环氧树脂室温固化体系的研制及性能研究

以兼具引发剂和稀释剂功能的自制BH-1为固化剂,通过引入低黏度活性稀释剂,制备室温固化EP(环氧树脂)胶粘剂;然后以EP/BH-1/活性稀释剂为基体、单向玻璃纤维为增强材料,制备相应的复合材料。研究结果表明:当w(BH-1)=4%时,EP浇铸体的室温(25℃)凝胶时间约为8.5 h和玻璃化转变温度(Tg)为130.9℃,并具有优异的力学性能,其冲击强度为50.0 kJ/m2、拉伸强度和模量分别为0.075 GPa和2.80 GPa、弯曲强度和模量分别为0.136 GPa和3.02 GPa;当m(EP)∶m(BH-1)∶m(活性稀释剂)=100∶4∶10时,复合材料的弯曲强度(0.984 GPa)和层间剪切强度(56.1 MPa)分别提高了26.4%和15.2%。     

可低温快速固化双组分环氧树脂胶粘剂的制备

以低黏度改性双酚A型环氧树脂(牌号EP116)、双酚F型环氧树脂(牌号EP162)为主体树脂,通过对双组分EP(环氧树脂)胶粘剂的主体树脂和固化剂进行选择与优化,制备了可低温快速固化的双组分EP胶粘剂。研究结果表明:当A组分的主体树脂中m(EP116)∶m(EP162)=1∶1、混合脂肪胺6610(含苯环)为固化剂和w(增韧剂聚丙二醇)=4%(相对于EP总质量而言)时,胶粘剂具有相对较好的低温(0℃)固化性能,表干时间为30 min,并且可4 h硬化;固化2 d后,胶粘剂固化物的冲击强度为10.084 k J/m2,拉伸强度、拉伸剪切强度和压缩剪切强度分别为25.34、12.60、14.90 MPa。     

聚酰胺和腰果酚类固化剂对环氧树脂固化性能的影响

以环氧树脂(EP)为基体,低Mr(相对分子质量)聚酰胺(650)、腰果酚为固化剂,加入适量的水泥、石膏粉或滑石粉等填料,制备了EP胶粘剂。研究结果表明:650/EP体系的固化速率大于腰果酚/EP体系,前者的硬度高于后者;650和腰果酚混合使用会较大程度提高EP固化物的韧性,但固化剂类型对EP固化物压缩强度和拉伸剪切强度的影响并不显著;当m(650)∶m(腰果酚)=20∶30时,EP固化物的综合性能相对最好;增塑剂的加入能缩短固化时间、提高EP固化物的力学性能,而填料的加入可提高EP固化物的硬度、降低成本。     

新型快速固化环氧树脂胶粘剂的制备及性能

以己二酸、多胺(如二乙烯三胺、三乙烯四胺或多乙烯多胺等)为原料,采用熔融缩聚法合成了3种低黏度、低毒性且可室温固化的环氧树脂(EP)胶粘剂用聚酰胺固化剂(PA1、PA2或PA3)。探讨了固化剂含量对EP胶粘剂的固化速率和粘接性能等影响,并采用单因素试验法优选出EP/固化剂的最佳配比。结果表明:EP胶粘剂的固化速率和剥离强度依次为EP/PA1胶粘剂>EP/PA2胶粘剂>EP/PA3胶粘剂;当m(PA1):m(EP)=0.6:1.0、w(促进剂)=1.0%(相对于EP质量而言)、固化温度为80℃和固化时间为60min时,相应胶粘剂的适用期较长,并且加热后能快速固化,而且用该胶粘剂制备的包封膜经处理后,其综合性能良好,可满足柔性印刷电路板(FPC)的生产要求。     

室温固化环氧树脂胶粘剂的制备及性能研究

以腰果酚、甲醛和三乙烯四胺为原料,采用一步法制备了环氧树脂(EP)用腰果酚醛三乙烯四胺新型固化剂;然后以双酚A型EP为基体树脂、腰果酚醛三乙烯四胺为固化剂和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为增韧改性剂,制备了室温固化EP胶粘剂。研究结果表明:当w(PVB)=10%(相对于EP质量而言)时,胶粘剂的拉伸强度(30.58 MPa)、冲击强度(6.30 kJ/m2)和剪切强度(17.71 MPa)相对最大;此时改性EP胶粘剂的热稳定性相对最好,并且其断裂方式由脆性断裂变为韧性断裂。     

高柔韧性低相对分子质量聚酰胺的合成及性能研究

以二乙二醇二(3-氨基丙基)醚(AM)和二聚酸(YD-29A)为原料,合成了高柔韧性低Mr(相对分子质量)的PA(聚酰胺);然后以此为EP(环氧树脂)的固化剂,并着重探讨了原料配比及反应条件对PA固化剂胺值和黏度的影响。研究结果表明:当n(—NH_2)/n(—COOH)=3.5、缩合反应温度为200~℃和反应时间为5 h时,PA的黏度为960 m Pa·s、胺值为236 mg/g;当m(EP)∶m(PA)=100∶80时,EP/PA固化体系的拉伸强度为25.1 MPa、断裂伸长率为51%,并且其热稳定性(玻璃化转变温度为42~55~℃)和柔韧性较好。     

适用于低温固化的低黏度高强度环氧树脂结构胶

以碳酸丙烯酯(PC)为活性稀释剂、自制增韧型421固化剂/快固型DETA(二乙烯三胺)固化剂作为复合固化剂,制备环氧树脂(EP)结构胶。研究结果表明:当m(EP)∶m(PC)∶m(421)∶m(DETA)=100∶20∶24∶6.0时,EP结构胶的初始黏度(60 mPa.s)相对较低,其强度和韧性俱佳(拉伸强度为45 MPa、压缩强度为70 MPa和钢/钢剪切强度为12.0 MPa);该EP结构胶可低温固化(5℃或常温固化7 d后的拉伸强度基本一致),也是一款适用于冬季施工的低黏度高强度EP结构胶。     

低黏度耐超低温室温固化环氧树脂密封剂

以四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯[711EP(环氧树脂)]为基体、二乙二醇缩水甘油醚(JX-023)为柔性改性剂和二乙烯三胺(DETA)为固化剂,制备可室温(25℃)固化的高性能EP密封剂,并采用单因素试验法优选出制备EP密封剂的最优配方。研究结果表明:当m(711EP)∶m(JX-023)∶m(DETA)=1∶1∶3时,EP密封剂的室温综合性能相对最好;其低温(-196℃)剪切强度(16.5 MPa)和低温剥离强度(31.2 kN/m)接近于室温性能,同时其耐高低温(-196～100℃)循环性能优异,初始黏度低于0.1 Pa.s;该EP密封剂可用于超低温领域及微小部件的粘接与密封。     

含亚甲基链段柔性固化剂的制备与性能研究

以双官能度EP(环氧树脂)对脂肪族二胺进行改性,制备了含多段长亚甲基链段的柔性固化剂。采用FT-IR(红外光谱)法、TGA(热失重分析)法、非等温DSC(差示扫描量热)法和β-T(升温速率-温度)外推法等对改性固化剂的结构、改性固化剂/EP胶粘剂的性能(包括热稳定性、动态力学参数和最佳固化温度等)进行了分析和验证。结果表明:改性固化剂/EP胶粘剂固化体系的表观活化能为86.73 kJ/mol、反应级数为1.24和最佳固化温度为66℃;当n(EP):n(改性固化剂)=1:0.50时,相应胶接件的-196℃、室温、60℃剪切强度分别为16.84、14.73、13.52 MPa,说明其强度和韧性俱佳,并且完全满足实际使用要求。     

低共熔点芳胺固化环氧树脂动力学研究

采用低熔点的间苯二胺(m-PDA)对新型固化剂长链柔性芳香胺(LCDA)进行物理共混改性,得到了1种低共熔点的芳胺环氧固化剂。n(m-PDA)∶n(LCDA)=1∶1时,混合物具有低共熔温度为50.9℃。研究了该低共熔点芳胺与环氧树脂(E-51)的固化行为,根据Melak方法和Kissinger方法确定了体系的固化动力学模型及固化动力学参数。结果表明:该体系的固化动力学模型符合n级固化反应方程,其表观活化能△E为54.49 kJ/mol,频率因子A为7.28×105和反应级数n为0.813。此外,运用外推法得体系起始固化温度Tgel为110℃,恒温固化温度Tcure为150℃,后处理温度Ttreat为185℃,还对体系的固化工艺进行了探讨。     

非等温DSC法研究环氧树脂固化反应动力学过程

采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了环氧树脂(EP)体系的固化过程,并采用Kissinger方程、Crane方程和T-β(温度-升温速率)外推法计算出该EP体系固化反应的动力学参数和固化温度。研究结果表明:当m(EP)∶m(填料)∶m(固化剂)∶m(促进剂)=100∶30∶90∶0.4时,EP体系固化反应的表观活化能为78.90 kJ/mol、指前因子为2.58×109min-1和反应级数为0.914,其最佳固化条件为"从室温升温至92℃(开始凝胶)→继续升温至140℃(恒温固化)→最后升温至169℃(进行后固化处理)"。     

改性氰酸酯类耐高温胶粘剂的研究

以双马来酰亚胺(BMI)、双酚A型氰酸酯(BADCy)和苯并噁嗪(BOZ)树脂为基体树脂,纳米二氧化硅(nano-SiO2)为填料,制备耐高温胶粘剂。采用非等温差示扫描量热(DSC)法、Kissinger法和Ozawa法研究了nano-SiO2/BOZ/BMI/BADCy共聚物的固化动力学过程。结果表明:当m(BOZ)∶m(BMI)∶m(BADCy)=1∶1∶2、w(nano-SiO2)=3%时,相应BOZ/BMI/BADCy胶粘剂的表观活化能(47.82 kJ/mol)低于无nano-SiO2体系(59.17 kJ/mol),并具有良好的耐高温性能;在250℃时用该胶粘剂胶接硅钢片,胶接件经250℃老化1 000 h后,其剪切强度仍保持稳定。     

钝化2-乙基-4-甲基咪唑/环氧树脂低温固化体系研究

测定了三种α-甲基丙烯酸钝化2-乙基-4-甲基咪唑固化环氧树脂(EP)体系的凝胶时间及固化反应放热曲线,制定了EP固化体系的固化工艺条件,并对这三种EP固化体系的室温(20℃)储存特性及其浇铸体的综合性能进行了比较。结果表明:这三种EP固化体系均可在80℃时快速固化,浇铸体的固化工艺条件为80℃/4 h;当m(E-51)∶m(Eg-031)∶m(固化剂)=25∶25∶2时,EP固化体系预浸料具有最长的储存期(15 d),是综合性能优良的低成本复合材料制造用基体树脂,其弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和热变形温度分别为109.3 MPa、3.0 GPa、7.76 kJ/m2和125℃。