环境友好型无溶剂环氧黏合剂的研制

辛如雪

（内蒙古自治区石油化工监督检验研究院，内蒙古呼和浩特 010010）

环境友好型无溶剂环氧黏合剂的研制

辛如雪

（内蒙古自治区石油化工监督检验研究院，内蒙古呼和浩特 010010）

利用TGDDM环氧树脂、双马来酰亚胺、2，2-双[4（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP）和KH550合成两种环境友好型无溶剂黏合剂。并对其黏度、凝胶化时间、电学性能、吸水率、拉伸剪切强度等性能进行了研究，得到了良好的结果。

双马来酰亚胺；2，2-双[4（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷；TGDDM环氧树脂；KH550；黏合剂；性能研究

传统的溶剂型黏合剂，其中的挥发性有机物不仅会对环境产生破坏，对人体本身也有伤害，因此环保型无溶剂黏合剂越来越受到重视[1]。然而，环氧固化物交联密度大、内应力大、韧性不足、耐疲劳性差、耐热性差、耐冲击性差等缺陷显然无法满足日新月异飞速进步的某些高端工程技术的要求，解决方法除了合成新型环氧树脂以外，还可以在实际应用中加入一些试剂如增韧剂、偶联剂等来对环氧树脂进行改性，使环氧树脂具有更优异的性能，来达到特殊的使用要求。

本文采用二胺和双马来酰亚胺共同对环氧树脂进行改性，制备得到两种环境友好型无溶剂环氧黏合剂。

1 实验部分

1.1 原料

TGDDM环氧树脂，双马来酰亚胺（BMI），活性稀释剂CE793，2，2-双[4（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP），甲基四氢苯酐（MTHPA），KH550。

1.2 黏合剂的配置

将一定质量的TGDDM/BAPP/BMI混合，于80～90℃下搅拌反应至均相透明，加入活性稀释剂CE793（KH550和活性稀释剂CE793），冷却至室温；加入MTHPA，室温下搅拌均匀，即可得到无溶剂环氧树脂黏合剂。将加入了KH550的黏合剂记为K-1，未加入的记为T-2。

1.3 试样制备

（1）电学性能试样

将固化后的黏合剂薄片剪成2mm×2 mm规格，剪两片1.5mm×1.5mm规格的铝箔纸，将黏合剂薄片夹在正中，必须确保铝箔纸完全分离，不能有黏在一起的地方，否则将影响测试。

（2）拉伸剪切强度试样

采用100 mm×24.5 mm×2 mm不锈钢试片并经过表面处理后将黏合剂均匀涂布于试片上，采用单面搭接，搭接长度12.5 mm，试片叠合后宽度方向的错位不得超过0.50mm。搭接好后，用夹子固定住，放入烘箱内进行固化。固化结束后，停止加热，自然冷却至室温。

（3）吸水率试样

具体的固化工艺为：

RT→80℃/1h→120℃/1h→160℃/1h→RT

1.4 仪器设备及性能测试

采用美国Brookfield公司生产的CAP2000+锥板黏度计来进行黏度跟踪测试；采用广东正业科技股份有限公司生产的ASIDA-NJ11A型凝胶化时间测试仪进行凝胶化时间测试；利用同惠电子有限公司生产的TH2828S型自动元件分析仪进行电学性能测试；根据GB/T 7124-2008使用众志检测仪器有限公司生产的C7-8012型电子式拉力试验机来进行拉伸剪切强度测试。

2 结果与讨论

2.1 黏度-温度变化

环氧黏合剂黏度的变化规律是随着温度的升高而减小，随着放置时间的增加而增加。由于加入了固化剂，黏合剂的黏度会出现先减小后增大的趋势，原因是在温度转折点发生了明显的固化反应，它们发生固化反应的温度大约在110～120℃。T-2的黏度小于 K-1。

2.2 凝胶化时间与表观活化能

在100～190℃的10个温度点测试黏合剂体系的凝胶化时间，并且对其进行跟踪。

K-1在100～190℃时，凝胶化时间分别为988，601，403，256，177，125，88，55，40，21；T-2的凝胶化时间分别为1 523，925，622，412，277，190，134，90，65，47s。

凝胶化时间是随着温度的升高而减小的，这是因为温度越高固化反应速度越快。显然T-2的凝胶化时间比 K-1要长。

根据参考文献[2]计算出体系的表观活化能，K-1为58.38kJ/mol，T-2为55.2 kJ/mol，相差不大，可认为T-2的稳定性比K-1好。

2.3 电学性能的研究

选择频率为20～1 000Hz，最小分辨率1mHz，测试样品的电容和介电损耗。得到结果：

K-1和T-2的电容都很小，K-1在40 pF左右，T-2在30pF左右，随频率的变化也不大；K-1的介电损耗为0.004～0.010，T-2的介电损耗为0.001～0.006，电学性能都很稳定，电绝缘性良好。

2.4 表面能和吸水率研究

（1）通过测量接触角，计算固化物的表面能。

K-1的表面能为39.12 mJ/m2，T-2的表面能为37.37 mJ/m2。

它们的表面能都小于水的表面能72.8 mJ/m2，说明它们都具有非常优良的疏水性。

（2）将试样称重，记为G1，然后在水中浸泡24h，取出后迅速擦干再次称重，记为G。利用公式2来计算吸水率。其中，W表示吸水率；G1表示干重（g）；G2表示湿重（g）。

K-1的吸水率为1.62%，T-2的吸水率为1.13%。

2.5 拉伸剪切强度研究

测试温度包括室温、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃。

K-1的拉伸剪切强度最大值达到了16.63MPa，T-2的最大值也达到了13.40 MPa，说明它们均具有良好的力学性能。

3 结论

1）加入了KH550的环氧黏合剂K-1的黏度较高，随着放置时间的增加也大。由于加入了固化剂，在110～120℃左右发生明显的固化反应。

2）随着温度的升高，环氧黏合剂的凝胶化时间都下降；相同温度下，加入了KH550的黏合剂K-1的凝胶化时间较短，T-2黏合剂的凝胶化时间较长；它们的表观活化能分别为58.38 kJ/mol和55.2kJ/mol，相差不大，因此可认为T-2的稳定性比K-1好。

3）两者的电学性能都很稳定，电绝缘性良好。

4）两种环氧黏合剂均具有较低的表面能和吸水率，但T-2黏合剂的疏水性较K-1优秀。

5）K-1的拉伸剪切强度值最大达到了16.63MPa，T-2的最大值也达到了13.40 MPa，说明它们均具有良好的力学性能。

综合对比来看，两种黏合剂的性能都很优异，只不过各有侧重，可根据具体需要，具体选择。如果使用要求优异的黏结性能和力学性能，那么可以选择K-1；如果使用需要优异的稳定性、电学性能以及疏水性，可以选择T-2；它们都是非常优秀的环境友好型无溶剂环氧黏合剂。

[1] 梁玮，李镇江，张林.环保型无溶剂环氧封端聚氨酯胶黏剂的研制[J].化学与黏合，2012，34（5）：35-39.

Development of Environmentally Friendly Solvent-free Epoxy Adhesive

Xin Ru-xue

The use of TGDDM epoxy resin，bismaleimide，2，2-double[4（4-amino phenoxy）phenyl]propane（BAPP）and KH550 synthesis of two kinds of environmentally friendly non solvent adhesives.The viscosity，gelation time，electrical properties，water absorption and tensile shear strength were studied，and good results were obtained.

bismaleimide；2，2-double[4（4-amino phenoxy）phenyl]propane；TGDDM epoxy resin；KH550；adhesive；performance research

TQ637

A

1003-6490（2017）01-0163-02

2017-01-16

辛如雪（1993—），女，内蒙古呼伦贝尔人，主要研究方向为化学。