室温快速固化高性能环氧树脂胶粘剂研究

　　为了提高胶粘剂在室温条件下的固化速度，并改善其力学性能，研究了固化剂含量、填料含量对环氧树脂胶粘剂固化速度和力学性能的影响。结果表明，当固化剂含量为95～100phr，填料含量为60～80phr时，胶粘剂的综合性能最好;该新型胶粘剂在室温12min即可快速固化，剪切强度可达13．8MPa，拉伸强度和弯曲强度分别达到了43．1MPa和83．2MPa。

　　环氧树脂胶粘剂具有粘接力强、力学强度高、化学稳定性强、绝缘性能好、固化收缩性小、适应性强、抗疲劳性好等一系列优异性能，被广泛应用于机械制造、化工防腐、电子、轻工、水利、交通、汽车和宇航等各个领域［1-3］，已经成为不可缺少的基础材料。特别是随着机械设备的迅猛发展，如何进一步提高胶粘剂的性能和缩短其固化时间，以便更好地应用于机械制造与维修、化工设备的防腐与堵漏等特殊工况条件下的实际需要，是亟待解决的重要问题。例如，在军用机械装备的战场抢修或民用机械设备的现场维修等方面，对胶粘剂的固化速度要求较高，急需室温快速固化的高性能胶粘剂。但是，目前环氧树脂胶粘剂普遍存在的问题是凝胶时间长、强度低、韧性差等缺点［4］，难以满足苛刻工况条件下工程应用的实际要求。文献［5］研究的室温固化高性能胶粘剂，虽然粘接强度较高，但凝胶时间需要几小时。因此，提高环氧树脂胶粘剂的固化速度和力学性能，成为胶粘剂研究的重要问题。本文以FS－2B改性胺为固化剂，用E44环氧树脂，制备了一种室温快速固化、高强度、高韧性的环氧树脂结构胶粘剂，并研究了固化剂含量、填料含量对胶粘剂力学性能的影响。

　　试验的原材料为E44(6101)环氧树脂，分析纯;高岭土，粒度1250目;稀释剂(D－669);消泡剂(BYK141);硅烷偶联剂(KH560)，工业品;固化剂(FS－2B)，常温固化剂，工业级;丙酮CH3COCH3，分析纯;无水乙醇C2H5OH，分析纯。

　　A组分的制备:按配方比例将称量好的环氧树脂加入一个洁净干燥的容器中，放入烘箱加热到80℃～100℃，保温10min;依次加入定量的偶联剂、稀释剂、消泡剂沿同一方向充分搅拌均匀，然后加入称量好的高岭土沿同一方向充分搅拌冷却至室温即得到该胶粘剂的A组分。

　　B组分的制备:按配方比例将称量好的固化剂加入一个洁净干燥的容器中，放入烘箱加热到80℃～100℃，保温10min;加入定量的促进剂沿同一方向充分搅拌均匀，冷却至室温即得到该胶粘剂的B组分。

　　使用时，按比例混合均匀，涂到被粘接的部件上即可，固化条件为25℃，15min。

　　将上述配好的胶粘剂，按比例称取胶粘剂的A组分，再向其中加入B组分，经搅拌后涂敷于经表面清洁处理后的两个45#钢试样表面之间，并使其固化，固化条件为25℃，15min。

　　将配好的A和B混合胶液注入涂有脱模剂的钢制试样模具中，使其固化，在室温下放置30min后脱模，得到浇铸体拉伸和弯曲强度测试试样。

　　采用CMT5105型电子力学性能试验机测试了浇铸体试样的力学性能。其中，剪切强度测试依据国家标准GB/T7124－1986;拉伸强度测试依据国家标准GB/T2567－2008;弯曲强度测试依据国家标准GB/T2567－2008。运用上海市瑞亿仪器有限公司生产的GT－6凝胶时间测定仪测定了凝胶时间，测定方法按照ASTMD3056－85规定进行。

　　固化剂参与固化反应的含量存在最佳值，固化剂含量过多或过少，所得的固化物的性质均比使用最佳含量时要差。根据使用需要，胶粘剂的两个主要性能指标为固化时间与剪切强度，所以可以通过测量以上两个性能来确定最佳配比。经过初步理论计算，固化剂理论含量为85phr。