(1)實(shí)驗(yàn)原料
環(huán)氧樹脂(E51),工業(yè)品,滁州惠盛電子材料有限公司;活性稀釋劑(669),工業(yè)品,滁州惠盛電子材料有限公司;異佛樂酮二異氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI),工業(yè)品,德國BASF公司;甲苯二異氰酸酯(TDI),工業(yè)品,天津化學(xué)試劑廠;聚己內(nèi)酯二醇(PCLD),工業(yè)品,日本三井公司,Mn3000、羥值56㎎KOH/g,使用前在80℃下真空干燥4h;聚酰胺固化劑(V140),工業(yè)品,德國科寧公司;二月桂酸二丁基錫,化學(xué)純,廣州化學(xué)試劑廠。
(2)PU接枝改性環(huán)氧樹脂的制備
按最終PU預(yù)聚物中NCO2.2%進(jìn)行配方設(shè)計(jì),在裝有攪拌器和溫度計(jì)的500ml三口燒瓶中,依次加入PCLD、IPDI和0.03%二月桂酸二丁基錫(占PCLD%)GF
80℃反應(yīng)1.5h制備NCO封端的PU預(yù)聚物。然后再加入計(jì)量的環(huán)氧樹脂(E51)和活性稀釋劑(669)混合物,在80℃下繼續(xù)反應(yīng)直至紅外光譜上NCO吸收峰消失為止,即制得PU接枝改性環(huán)氧樹脂。
按照m(V140)∶m(E51)=50∶100配比,稱取計(jì)量的PU改性環(huán)氧樹脂和V140,快速攪拌均勻,涂于被粘接的標(biāo)準(zhǔn)金屬試片上搭接夾緊,于110℃烘箱中固化2h,室溫放置3d備用。
(3)主要影響因素
① PU預(yù)聚物含量對體系黏度的影響
加入少量PU預(yù)聚物對環(huán)氧樹脂的黏度影響不大,隨PU預(yù)聚物含量的增加,其改性環(huán)氧樹脂黏度逐漸增大,為30%時(shí)黏度已升至50.40Pa·s,但在40%迅速增大至201.73Pa·s。
② 異氰酸酯結(jié)構(gòu)對體系黏度的影響
,由IPDI、MDI和TDI制備的PU改性環(huán)氧樹脂體系的黏度分別為21.02Pa·s,17.15Pa·s、6.38Pa·s,TDI型的明顯小于前兩者,這可能與異氰酸酯的分子量及分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。分子量小,苯環(huán)少,結(jié)構(gòu)對稱都有利于其黏度降低。
③ 活性稀釋劑含量對體系黏度的影響 隨著活性稀釋劑的加入;環(huán)氧樹脂黏度迅速降低,但加入量大于10%時(shí)其用量對純環(huán)氧樹脂黏度的降低幅度顯著減少;加入30%時(shí)環(huán)氧樹脂的黏度已降至0.19Pa·s。由于PU結(jié)構(gòu)單元的加入,使得改性環(huán)氧樹脂的黏度顯著增大,活性稀釋劑對黏度降低的趨勢與純環(huán)氧樹脂的一致。
④ PU預(yù)聚物含量對體系粘接性能影響
隨著PU預(yù)聚物的引入,改性環(huán)氧樹脂的粘接能力提高,10%達(dá)最大值,此后進(jìn)一步提高PU預(yù)聚物的含量,它們的剪切強(qiáng)度都急劇下降。少量加入PU預(yù)聚體PU與環(huán)氧樹脂間的相分離程度小,可以有效地阻止裂紋的發(fā)展,應(yīng)力也可以得到很好地分散,起到增強(qiáng)增韌的作用;進(jìn)一步增加PU含量會(huì)導(dǎo)致膠黏劑本體力學(xué)性能降低,而降低剪切強(qiáng)度。
⑤ 異氰酸酯結(jié)構(gòu)對體系粘接性的影響
IPDI型PU改性環(huán)氧樹脂對鐵片/鐵片的剪切強(qiáng)度最高,MDI型PU改性環(huán)氧樹脂對鋁片/鋁片和鐵片/鐵片的剪切強(qiáng)度最低,TDI型PU改性環(huán)氧樹脂對鋁片/鋁片的剪切強(qiáng)度最高。MDI的分子結(jié)構(gòu)對稱規(guī)整,由它合成的PU改性環(huán)氧樹脂的內(nèi)聚力較強(qiáng),對金屬的浸潤性降低,對金屬的粘接強(qiáng)度低。
⑥ 活性稀釋劑含量對體系粘接性能影響
活性稀釋劑量過多或過少都不利于對金屬的粘接性能,當(dāng)m(活性稀釋劑)∶m(環(huán)氧樹脂)為10∶90時(shí),對鋁片/鋁片的粘接強(qiáng)度達(dá)到最大;為20∶80時(shí),對鐵片/鐵片的粘接強(qiáng)度達(dá)到最大。這可能是少量活性稀釋劑可使樹脂的黏度迅速降低,同時(shí)增強(qiáng)了樹脂對金屬表面的浸潤性,但加入過多時(shí),由于降低了樹脂的交聯(lián)密度、本體強(qiáng)度,會(huì)引起剪切強(qiáng)度的下降。
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