室溫固化耐熱環氧膠粘劑研究有所推進

    環氧膠粘劑不但具有優異的粘接和力學性能，而且具有良好的耐介質性和電絕緣性，又因為其固化過程中收縮率低、尺寸穩定、易于加工成型，所以在各領域得到了廣泛的應用。面對業內外的越來越強的關注，室溫固化耐熱環氧膠粘劑的研究成為熱點，其現狀及進展，包括環氧膠粘劑的主要性能特點，對室溫固化的耐熱環氧膠粘劑的研究現狀、存在的問題及未來的發展趨勢。


    近年來，宇航、飛機制造、精密電子和機械加工等高科技產業的迅速發展，對膠粘劑的耐熱性提出了更高的要求，如超音速飛機機翼的蜂窩結構，機翼外部與空氣摩擦可升溫達260℃以上。一些戰斗機的發動機中的印刷電路控制板要求使用溫度也達280℃，許多航天器的零部件如導線接插件，導線包皮等也需要耐熱膠粘劑。 但是大多數耐熱的環氧膠粘劑在固化過程中需要加熱，這使得環氧膠粘劑在許多領域的應用受到了限制，問題的關鍵在于使耐熱環氧膠粘劑實現室溫固化。


    所謂室溫固化就是將室溫下為液態的環氧樹脂和固化劑組分混合調制后，可于室溫條件下一定時間內凝膠，并在不超過7天的時間內完全固化并達到可用強度的固化方法。室溫固化的膠粘劑在使用時具有省時、省力、省工、節省能源、使用方便等一系列優點，不僅可以降低膠粘劑成本，而且可以簡化加工過程，特別適用于大尺寸部件的高溫維修及收縮材料的粘接。因此，研制可室溫固化的耐熱膠粘劑就成為環氧膠粘劑的重要發展方向之一。


    進入20世紀90年代以來，針對環氧膠粘劑耐熱性和室溫固化2個方面的研究都取得了很多的進展，例如：俄羅斯的科研機構用特種有機硅樹脂及雙馬來酰亞胺改性環氧樹脂，使膠粘劑的最高工作溫度提高至400℃以上的研究已取得成效。


    近年來各種用途的室溫固化型結構膠粘劑也被相繼報道，僅美國一家商業刊物1993年向世界推出的雙組分室溫固化膠粘劑就有近2000種；但能同時兼具耐熱和室溫固化這2種特性的環氧膠粘劑的研究尚且不多。目前室溫固化的環氧樹脂主要包括4大類型，其中首先是膠粘劑普通雙酚A型環氧樹脂。雙酚A型環氧樹脂是環氧樹脂家族中產量最大、用途最為普遍的一大品種，對其耐熱性和室溫固化技術的研究也最為成熟，該領域的很多產品已投放市場并取得了良好的經濟效益。


    國產的DG-2，DG-3型室溫固化耐熱膠，以雙酚A型環氧樹脂和液體端羧基丁腈橡膠預反應，采用改性胺及咪唑類固化劑，加入適量的有機硅氧烷助劑，室溫固化7d后可達最高強度，使用溫度可達150℃，T-型剝離強度達30～60N/cm，可粘接鋁及鋁合金、紫銅、黃銅、不銹鋼、碳鋼、尼龍等[7]各種材料。另一種國產CY-22膠粘劑是以環氧618(E-51)樹脂、改性胺固化劑及耐熱填料為主要成分配制的膠粘劑，經室溫24時固化后即可投入使用。 第2種是以高官能度環氧樹脂為基材的膠粘劑。由于含有耐熱性骨架或可提高交聯密度的高官能度環氧樹脂具有較高的耐熱性能，所以對這一類環氧樹脂室溫固化研究，也是該領域的研究熱點之一，并且在這方面的研究也取得了很多成果。


    國內以雙酚A類環氧和高官能度環氧組成混合環氧樹脂，脂肪胺與芳香胺組成混合胺類固化劑以及用大分子聚酰胺增韌的途徑，研制了可室溫固化耐溫200℃的膠粘劑，具有優良的耐介質性和電絕緣性能；選用四官能團的AG-80環氧樹脂，用CTBN和液體聚硫橡膠(JLY-155)增韌，研制了室溫固化耐熱150℃環氧結構膠。CIBA GEIGY公司的產品，CTBN改性環氧MY720和ERL510混合膠粘劑，室溫(25℃)固化6d后即可使用。


    有機硅改性環氧樹脂也受到廣泛重視。有機硅樹脂具有柔韌性好、低表面能、耐熱、耐候、憎水、介電強度高等優點，但其力學性能、附著力、耐磨性、耐有機溶劑性較差且成本高，與環氧樹脂的優缺點互補性較強，所以用有機硅改性環氧樹脂是近年來發展起來的，既能降低環氧樹脂內應力又能增加環氧樹脂韌性、耐熱性等性能的有效途徑。國內采用端羥基硅硼樹脂改性環氧樹脂和改性脂肪胺類耐熱固化劑，合成出室溫24小時固化的具有較高強度的耐熱膠粘劑，長期使用溫度為200℃、短期使用溫度達250℃，對多種材料具有良好的粘接性能；利用有機硅改性的E-44型環氧樹脂為主要原料，配以自制的室溫下固化的改性胺類固化劑，和活性無機填料及端羥基液體丁腈橡膠(HTBN)等制成柔性耐溫膠粘劑，具有良好的彎曲強度和剝離強度并具有一定的耐熱性能，可以在100～150℃的環境下使用。 其它類型環氧樹脂室溫固化膠粘劑也有不少。


    在環氧膠粘劑中添加其他類型耐熱性樹脂，如酚醛樹脂、聚砜等也可以提高耐熱性；另一種方法是向環氧基體中添加聚酰亞胺或酰亞胺化合物，或將其用作固化劑，以提高環氧樹脂的熱穩定性和阻燃性。如采用三苯基膦和甲乙酮作催化劑和溶劑使帶羥基的馬來酰亞胺與環氧基進行簡單的加成反應，得到互穿網絡結構。以鋇酚醛樹脂改性環氧樹脂、丁腈-40、聚乙烯醇縮丁醛等為甲組分，復合多元胺類固化劑為乙組分的新型膠粘劑，在常溫、接觸壓力下能夠固化，具有較高的粘接強度和耐熱性能，可適用于耐熱材料、摩擦材料、金屬制品零件、復合包裝材料等的粘接。HT2160環氧膠粘劑采用酚醛環氧樹脂和脂環族環氧樹脂復配，以酚醛胺類固化體系為主體配制而成，在室溫下固化24小時后剪切強度為16.4MPa，并可在160℃下長期工作。

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