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单组分环氧胶粘剂的研究和应用

2015/1/22 19:44:53      点击:2828
 环氧树脂对各种金属材料、非金属材料、热固性高分子材料等具有优良的粘接性,适应性强,不含挥发性溶剂,不需加压即可固化,且固化收缩率低,耐环境性好, 在许多领域得到广泛应用。通常环氧树脂胶粘剂是以主剂(环氧树脂组分)和固化剂分开的双组分包装形式提供应用。在环氧树脂中配合固化剂,会立刻开始反应, 随时间推移粘度上升,经过适用期达到不能使用为止。但是双组分混合给使用带来不方便,有以下缺点:
  (1)增加了包装和贮运的麻烦;
  (2)双组分胶粘剂使用时,混合比例的准确性和均一性将影响粘接强度;
  (3)在树脂和固化剂混合后使用时间短。胶粘剂中固化剂种类不同其使用期不同,如脂肪胺类为数十分钟,叔胺或芳香胺类为几小时,酸酐类为一天至数天,不能长期存放;
  (4)配置的胶液若不能及时用完会造成浪费。
  (5)由于粘度随时间上升,改变了操作工艺性,不能用于自动粘接。
而单组分胶粘剂避免了上述缺点,它可以使胶接工艺简化,并适于自动化操作。将固化剂和环氧树脂混合起来配制单组分胶粘剂,主要是依靠固化剂的化学结构或者是采用某种技术手段把固化剂对环氧树脂的开环活化暂时冻结起来,然后在热、光、机械力或化学作用(如遇水分解)下使固化剂活性被激发,进而使环氧树脂迅速固化。目前国内外市场出售的单组分环氧树脂胶粘剂几乎都是采用潜伏性固化剂或自固化性环氧树脂,产品的形态有液态、糊状、粉末状和膜状。
  具有实用价值的单组分环氧胶粘剂主要有以下几种:
  (1)湿气固化型;
  (2)微胶囊包覆型:将固化剂封人微胶囊内,与环氧树脂混合后不会发生固化反应。成膜物质有明胶、乙烯基纤维素、聚乙烯醇缩醛等。胶囊靠加热或加压而破裂,固化剂和环氧树脂便发生反应;
  (3)潜伏性固化剂型:使用在规定温度以上才能被活化发生反应的热反应性固化剂,包括中温固化型及高温快固化型;
  (4)阳离子光固化型。
  1单组分环氧胶粘剂的研究进展
  1 .1湿气固化型这是一种室温固化的单组分环氧胶粘剂,其技术关键在于固化剂。至今为止研究的较多的是酮亚胺化合物,它是由脂肪族多胺和酮合成,而且酮亚胺中残存的多胺必须用单环氧化合物进行封闭。酮亚胺与环氧树脂在固化过程中通过吸附空气或潮湿粘接面的水分而释放出胺:
含有酮亚胺的树脂配合物按上式生成多胺,可在常温下固化,但固化速度不太快,使用期不像其他潜伏性固化剂那样长,充其量只有8h左右,加入水分或用脂肪族多胺作促进剂,则可加快固化速度。其固化物的性质与原料多胺化合物的基本相同。因为固化时要吸收水分,所以不适合厚胶层。
  最近有日本专利中采用聚醚改性的胺类化合物与甲基异丁基酮缩合制备酮亚胺,作为单组分环氧胶的固化剂。固化物具有良好的韧性,伸长率达150%,对灰泥面有良好的粘接力。
单组分室温固化环氧胶由于酮亚胺氮原子上的孤对电子会对环氧基的环进行亲核攻击,造成环氧聚合,相对分子质量增高(增粘、凝胶化),而并无有效办法加以抑制,造成胶粘剂贮存期下降;另外如果使用由伯胺基的α位上存在甲基等原因而反应活性较低的胺类制作的酮亚胺作潜伏固化剂,贮存稳定性可以有所改善,但固化速度又太慢。针对此问题,武田敏允等用其近旁(靠酮基的一侧)的立体位阻基团对用高活性二胺作原料制备的酮亚胺氮原子上的孤对电子进行保护的方法,使孤对电子难以与环氧基进行亲核反应,从而改善了贮存稳定性。
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