环氧树脂胶粘剂增韧改性的研究

发布时间：2017-06-29 10:06

  本文关键词：环氧树脂胶粘剂增韧改性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以聚醚多元醇N210、N220，聚酯多元醇M2和多异氰酸酯TDI为原料。首先采用预聚合的方法，合成了PU（聚氨酯）预聚体，然后采用PU预聚体对环氧树脂进行改性，以双氰胺为固化剂，以PU、CTBN（端羧基丁腈橡胶）、PSF（聚砜）为增韧剂对环氧树脂增韧，并研究了PU和PSF对环氧树脂进行复合增韧，对改性后的环氧树脂的粘接性能、力学性能、动态热机械性能、固化动力学进行研究。 采用非等温DSC法确定了改性环氧树脂E-51、E-44、E-20的固化特征温度，表观活化能141.84KJ/mol、149.08KJ/mol、71.93KJ/mol，固化反应级数均为一级、固化反应速率常数随温度升高而增大并确定了固化动力学方程和改性环氧树脂的固化工艺。 本文通过预聚合的方法合成了聚氨酯预聚体，研究发现聚酯型聚氨酯预聚体对环氧树脂增韧改性的效果优于聚醚型预聚体，当聚酯型预聚体用量为30%时，改性环氧树脂E-51的综合性能最好，常温剪切强度达36.28MPa，室温剥离强度：6.87KN/m；采用聚氨酯预聚体对不同环氧树脂进行改性，常温粘接强度：E-20E-44E-51。将环氧树脂进行混合，预聚体用量为20%，E-20：E-44=1:1时，常温、100℃、150℃剪切强度和室温剥离强度分别为：43.87MPa、22.32MPa、7.99MPa和10.02KN/m，增韧效果极好，DMA分析，随预聚体用量增加，改性树脂玻璃化温度降低，耐温性降低。 研究了CTBN增韧环氧树脂E-51，结果显示，CTBN能明显的提高环氧树脂E-51的韧性，CTBN用量为30%时，综合性能最好，常温剪切强度：41.02MPa，剥离强度：6.93KN/m，随CTBN用量增加，改性树脂的弯曲强度、拉伸强度降低，冲击强度和伸长率提高，改性体系的玻璃化转变温度降低。 研究了PSF增韧环氧树脂E-51，，结果显示，PSF有效的提高了改性树脂的耐热性，同时增加了改性树脂的韧性，适当的添加PSF能有效的改善改性树脂的拉伸性能、冲击性能和弯曲性能，过量加入，会导致改性体系粘度、硬度过大，不利于操作。 研究了PU、CTBN和PSF三种增韧剂对环氧树脂增韧的工艺性能，CTBN增韧时，改性树脂的粘度大，会出现拉丝现象，不利于施工，并且改性后的环氧树脂随温度的升高粘度急剧下降，会出现流淌现象；大量的加入PSF，改性后环氧树脂的硬度高、内聚强度大，不易施工；PU改性环氧树脂，可引入部分交联结构，当温度升高时其粘度变化幅度较小，室温下，不拉丝，粘度低，易操作。 研究了PU、PSF复合增韧，当PU用量为20phr，PSF用量为15phr时，增韧改性的效果最好，常温剪切强度、100℃剪切强度、150℃剪切强度和900剥离强度分别为：38.98MPa、23.74MPa、14.45MPa和10.94KN/m，同时力学性能也得到了改善；通过复合增韧的方式，得到了粘接强度高、韧性好、耐热好并具有一定压敏性的单组份带状胶粘剂，达到了实验的目的。
【关键词】：环氧树脂 单组份 复合增韧 耐热 带状胶粘剂
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ433.437
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 引言12
• 1.2 环氧树脂胶粘剂12-16
• 1.2.1 环氧树脂12-13
• 1.2.2 环氧树脂胶粘剂的组成13-14
• 1.2.3 环氧树脂胶粘剂的分类14-15
• 1.2.4 环氧树脂胶粘剂的特点15
• 1.2.5 环氧树脂胶粘剂的应用现状15-16
• 1.3 环氧树脂胶粘剂增韧改性的机理16-18
• 1.3.1 分散相的撕裂和塑性拉伸机理16-17
• 1.3.2 钝化基体树脂裂纹机理17
• 1.3.3 裂纹钉铆机理17
• 1.3.4 逾渗理论17-18
• 1.4 橡胶弹性体增韧环氧树脂18-23
• 1.4.1 丁腈橡胶增韧环氧树脂18-20
• 1.4.2 聚氨酯增韧环氧树脂20-23
• 1.5 热塑性树脂增韧环氧树脂23-25
• 1.5.1 热塑性树脂增韧环氧树脂的机理24
• 1.5.2 热塑性树脂增韧环氧树脂的研究24-25
• 1.6 环氧树脂的其他增韧方法25-26
• 1.6.1 热致液晶增韧环氧树脂25
• 1.6.2 刚性纳米粒子增韧环氧树脂25-26
• 1.7 本论文研究的目的意义及主要内容26-28
• 第2章 实验部分28-36
• 2.1 实验原料28-29
• 2.2 实验仪器29
• 2.3 聚醚多元醇和聚酯多元醇的预处理29
• 2.4 聚氨酯改性环氧树脂的制备29-31
• 2.4.1 聚氨酯预聚物的制备29-30
• 2.4.2 聚氨酯/环氧树脂的制备30
• 2.4.3 CTBN/环氧树脂的制备30-31
• 2.4.4 聚砜/环氧树脂的制备31
• 2.5 表征与测试方法31-33
• 2.5.1 红外测试（FT-IR）31
• 2.5.2 差示扫描量热分析（DSC）31
• 2.5.3 动态热机械分析（DMA）31
• 2.5.4 粘接性能测试31-32
• 2.5.5 力学性能测试32-33
• 2.6 异氰酸基含量的测定33-34
• 2.6.1 测定的原理33
• 2.6.2 测定方法33-34
• 2.7 本章小结34-36
• 第3章 环氧树脂固化动力学研究36-46
• 3.1 动力学参数的计算方法37-38
• 3.2 环氧树脂的固化行为38-45
• 3.2.1 环氧树脂固化特征温度的确定39-42
• 3.2.2 环氧树脂固化反应的表观活化能42-43
• 3.2.3 环氧树脂固化反应的反应级数43-44
• 3.2.4 环氧树脂固化反应速率常数的确定44-45
• 3.2.5 环氧树脂固化反应动力学方程的确定45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 聚氨酯改性环氧树脂46-70
• 4.1 聚氨酯预聚体的合成与表征46-49
• 4.1.1 聚氨酯预聚体的合成46
• 4.1.2 聚氨酯预聚体的表征46-49
• 4.2 聚氨酯/环氧树脂的合成与表征49-51
• 4.2.1 聚氨酯/环氧树脂的合成49
• 4.2.2 聚氨酯/环氧树脂的表征49-51
• 4.3 粘接性能分析51-58
• 4.3.1 OH 与 NCO 配比对环氧树脂粘接性能的影响52-53
• 4.3.2 N210/TDI 预聚体对环氧树脂粘接性能的影响53-54
• 4.3.3 N220/TDI 预聚体对环氧树脂粘接性能的影响54
• 4.3.4 M_2/TDI 预聚体对环氧树脂粘接性能的影响54-55
• 4.3.5 M_2/TDI 预聚体对不同环氧树脂粘接性能的影响55-57
• 4.3.6 混合环氧树脂配比对粘接性能的影响57-58
• 4.4 力学性能分析58-63
• 4.4.1 N210/TDI 预聚体对环氧树脂力学性能的影响58-59
• 4.4.2 N220/TDI 预聚体对环氧树脂力学性能的影响59-60
• 4.4.3 M_2/TDI 预聚体对环氧树脂力学性能的影响60-63
• 4.5 动态热机械性能分析63-67
• 4.6 聚氨酯增韧环氧树脂工艺性能分析67-68
• 4.7 本章小结68-70
• 第5章 复合增韧改性环氧树脂70-82
• 5.1 增韧剂对环氧树脂粘接性能的影响70-71
• 5.2 增韧剂对环氧树脂力学性能的影响71-74
• 5.3 增韧剂对环氧树脂动态热机械学性能的影响74-75
• 5.4 CTBN 和聚砜增韧环氧树脂工艺性能分析75-76
• 5.5 复合增韧对环氧树脂的影响76-79
• 5.5.1 复合增韧对粘接性能的影响76-77
• 5.5.2 复合增韧对力学性能的影响77-79
• 5.6 本章小结79-82
• 结论82-84
• 参考文献84-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：497448