含芳环脂肪胺在室温固化耐高温环氧胶中的应用研究

栾 猛，张培影，欧 涛，刘龙江

（上海康达化工新材料股份有限公司，上海 201201）

含芳环脂肪胺在室温固化耐高温环氧胶中的应用研究

栾 猛，张培影，欧 涛，刘龙江

（上海康达化工新材料股份有限公司，上海 201201）

研究了2种间二甲苯二胺（MXDA）缩聚物（缩胺105和G-328）在室温固化耐高温环氧胶中的应用，测试了其贮存性、固化速度、耐高温性、刚性和韧性等性能。结果表明，缩胺105反应速度较慢，G-328反应速度较快，2种缩胺均可在室温下24 h完全固化。其中缩胺105刚性较强、韧性较差，因此耐高温性能优异，适合用于提升体系的耐高温性能；G-328韧性较好、刚性较弱，在保证一定耐高温强度情况下，可提升体系的柔韧性。

间二甲苯二胺缩聚物；室温固化；耐高温

环氧胶粘剂因性能优异而得到了广泛应用。其中室温固化耐高温类环氧胶粘剂是近年研究的热点，众多文献对耐温树脂、耐温增韧剂和芳香胺类固化剂等进行了一系列的研究。在固化剂中间二甲苯二胺（MXDA）因其苯环结构耐热、脂肪胺结构可室温固化等特点受到广泛关注。但是，MXDA易吸潮成盐，因此在胶粘剂中多应用其改性产物。本研究针对扬声器行业对室温固化耐高温环氧胶的需求，探究了2种MXDA缩合物固化剂（缩胺105和G-328）在室温固化耐高温环氧胶中的应用，比较了贮存性能、固化速度、室温固化程度、常温和高温力学性能。

1　实验部分

1.1原材料

双酚F环氧树脂170，南亚环氧树脂有限公司；酚醛环氧树脂F-51，无锡树脂厂；CTBN环氧预聚体861340，CVC热固性特种材料公司；抗氧剂1010，巴斯夫（中国）有限公司；200＃聚酰胺固化剂，江西宜春远大化工有限公司；四乙烯五胺TEPA，深圳市佳迪达化工有限公司；缩胺105，长沙市化工研究所；G-328，三菱瓦斯化学（上海）有限公司；高岭土、偶联剂KH-550，深圳市佳迪达化工有限公司。

1.2胶粘剂制备

1.2.1树脂组分A的制备

按质量比将1份抗氧剂1010与49份双酚F环氧树脂混合，在110 ℃下搅拌溶解直至均匀透明。再加入30份酚醛环氧树脂F-51和20份861340，进行搅拌并抽真空，制得均匀透明A组分。

1.2.2固化剂组分B的制备

按质量比将60份200＃聚酰胺固化剂、4份TEPA、5～10份芳环脂肪胺类固化剂、2份KH-550和24～29份高岭土分批加入搅拌釜中搅拌并抽真空，制得B组分，具体如表1所示。

表1　芳环脂肪胺配制的B组分Tab.1　B components prepared from aliphatic amine containing aromatic ring（单位：质量份）

1.3性能测试

剪切强度：用岛津电子拉力机，按GB/T 7124—2008进行测试；

剥离强度：用岛津电子拉力机，按GB/T7122—1996进行测试；

差示扫描量热分析：用梅特勒托利多差示扫描量热仪，升温速率10 ℃/min；

表干时间：按GB/T13477.5—2002进行测试。

2　结果与讨论

2.1贮存性测试

将表1中B组分分别装入透明的广口玻璃瓶内，拧紧瓶口并放置在室温环境下，在1 a内的不同时间段观察固化剂表面是否有吸潮形成盐，结果显示均无明显变化产生，说明缩胺105和G-328使用工艺性较好，由其制备的固化剂贮存性较佳。

2.2固化速度测试

将A组分分别与相应量的缩胺105和G-328混合均匀，测试方案与结果如表2所示。

表2　表干时间Tab.2　Tack free time

由表2可知：G-328的反应速度稍快，缩胺105反应速度较慢，因此可依据具体的工作场合，单独选用或者复配缩胺固化剂来调节固化速度，满足使用要求。

2.3室温固化程度测试

将A组分分别与B2、B5按质量比1：1混合均匀，放置在恒温恒湿室内，固化24 h、48 h和120 h后，对固化物进行热扫描，测试是否有放热峰。结果如图1所示。

图1　放热峰谱图Fig.1　Exothermic peak spectra

由图1可知：2个谱图显示仍有部分放热峰，说明缩胺105和G328体系在室温下大部分已经反应了，但在更高的温度下还会继续反应。这是因为体系随着反应程度的增加，受限于空间位阻的作用而不能完全反应。

同时结合产品实际使用情况可知，扬声器弹波震动会产生大量的热，等同于对胶进行加热后固化。模拟此情况，对上述室温固化后的胶进行100 ℃/20 min的后固化，同时进行热扫描测试，结果如图2所示。

图2　放热峰谱图Fig.2　Exothermic peak spectra

由图2可知：经后固化之后，缩胺105和G328体系均无明显放热峰，体系达到完全固化程度，在实际使用中有利于产品性能保持稳定。

2.4力学性能测试

将A组分分别与B1、B2、B3、B4、B5和B6按照质量比1：1混合均匀，常温固化72 h后测试常温剪切强度、180 ℃高温剪切强度和90°剥离强度。结果如表3所示。

表3　力学性能Tab.3　Mechanical properties

由表3可知：缩胺105固化剂耐温性能优异，对提升体系耐高温性能效果显著，但是常温剪切强度和剥离强度不高，这主要是与缩胺105的分子结构有关， MXDA通过缩掉1个NH2形成缩聚物105。因此105刚性太强、韧性太差；数据显示G-328耐温性较低，但是常温剪切强度和剥离强度较高，这同样是与G-328分子结构有关， 因为G-328是MXDA与环氧氯丙烷进行缩聚再与一定量的MXDA进行复配得到的，因此G-328韧性较好，刚性较弱，耐温性较差，在提升体系的常温剪切强度方面效果显著。根据2者的特点，可以对其进行复配，得到一种综合性能较好的固化剂。

3　结论

实验初步研究了缩胺105和G-328的性能，结果显示：缩胺105反应速度较慢，G-328反应速度较快，2种缩胺均克服了MXDA易吸潮成盐的缺点，均可在室温下24 h完全固化。其中缩胺105刚性较强、韧性较差，因此耐高温性能优异，适合用于提升体系的耐高温性能；G-328韧性较好、刚性较弱，在保证一定耐高温强度情况下，可提升体系的柔韧性。根据具体工作场合，单独选用或复配缩胺105和G-328可制得性能较好的双组分室温固化耐高温环氧胶粘剂。

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On application of aliphatic amines containing aromatic ring in RT curable and heat-resistant epoxy adhesive

LUAN Meng, ZHANG Pei-ying, OU Tao, LIU Long-jiang
(Shanghai KangDa New Materials Co., Ltd., Shanghai 201201, China)

The application of two MXDA condensates(Condensed-amine 105 and G-328) in the RT curable and heat-resistant epoxy adhesive was investigated. The storage stability and curing rate of the curing agents, the heat resistance, rigidity and toughness of the cured were measured. The results show that the curing rate of Condensed-amine 105 is slower, the curing rate of G-328 is fast, and both the curing agents can be cured completely at RT for 24 h. For the products cured with Condensed-amine 105, the rigidity is better and the toughness is poor, the heat resistance is excellent, this curing agent is suitable for increasing the heat resistance of the system; for the G-328 system, the toughness is better and the rigidity is poor, so this curing agent is suitable for increasing the system flexibility in the condition of ensuring the definite hightemperature strength.

MXDA condensate; room curing; heat-resistant

TQ433.4+37

A

1001-5922（2016）10-0046-03

2016-06-17

栾猛（1988-），男，中级工程师。从事环氧胶粘剂及树脂材料方向的研究。E-mail：sdluanmeng@163.com。