肖潇   王林

                  (山东省科学院新材料研究所粘接材料重点实验室济南250014）

    摘要：利用液体橡胶改性环氧树脂是提高环氧树脂综合性能的最成功的方法之一,介绍了不同种类的液体橡胶改性环氧树脂的情况。

    关键词：液体橡胶环氧树脂改性

    中图分类号：TQ323.5文献标识码:A文章编号:1672-3791(2008)10(a)-0002-01

    环氧树脂是一类重要的热固性树脂,广泛应用于树脂基复合材料、结构胶粘剂以及电气电工灌封材料。但环氧树脂最大的缺点是固化后偏脆,由于质脆使得环氧树脂基复合材料的断裂韧性、耐冲击性能、环氧结构胶粘剂的耐剥离强度、耐冲击强度较低,大大限制了其应用。因此,提高环氧树脂的韧性是扩大其应用范围的关键。液体橡胶增韧是应用最成功的方法之一。

    用于环氧树脂改性的液体橡胶有很多种 常用的增韧剂是端羧基丁睛橡胶(C T B N) 石敏先[1]等人用液体端羧基丁腈橡胶 （C T B N）对环氧树脂（E P）进行改性,合成了CTB N/E P预聚物,F T-I R分析表明 在反应中E P的环氧基开环后与CTBN的羧 基反应生成了酯键。研究了C T B N/E P/聚醚胺(P E A)体系的力学性能,结果表明,随着CTBN含量的增加,其弯曲强度、拉伸强度降低,冲击强度、断裂伸长率增加,说明 CTB N通过化学预聚改性的EP具有良好的 韧性,S E M分析表明,固化过程中析出了橡胶相均匀分散在环氧树脂基体中。

    卢少杰[2]以低分子量聚酰胺(PA300)为 固化剂,以液体端羧基丁腈橡胶(C T B N)为 增韧剂增韧改性双酚A环氧树脂,考察了 橡胶增韧剂、固化剂、稀释剂和无机填料 对环氧树脂低温韧性的影响。通过对增韧 体系应力和动态力学性能的研究表明该体 系具有优异的低温韧性。

    张健[3]等人研究了端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂咪唑固化体系,通过扫描电镜和透射电镜对增韧样品微观结构的观察,确认增韧是由于发生了相分离,分散相橡胶 颗粒在连续相环氧树脂中形成“海岛结构”,获得最佳增韧效果的橡胶微区尺寸为 1μm～3μm,当CTBN增韧环氧树脂/咪唑体系时,断裂韧性提高十几倍,冲击强高提高近1倍,拉伸强度提高2～3倍。

    除了端羧基丁腈橡胶外,有些学者也采用价格比较便宜的端羟基丁腈橡胶来改 性环氧树脂。

    张斌[4]等人研究了端羟基丁腈橡胶 (H T B N)对环氧树脂的增韧作用。通过异氰酸酯将H T B N接枝到环氧树脂主链上, 从而获得了良好的增初效果,使胶粘剂的 剪切强度和剥离强度都有较大的提高。由于端羧基丁腈橡胶含有较多的不饱和双键,高温下存在易降解和氧化的缺点, 而丙烯酸酯液体橡胶由于主链不含双键, 具有良好的抗热氧化、抗老化性能,许多学者便开始研究如何用丙烯酸酯液体橡胶 改性环氧树脂。

    孔杰[5]等人以侧链含环氧基团的丙烯酸酯液体橡胶为改性剂,二乙撑三胺基甘 油正丁基醚为固化剂制备了一种室温固化环氧树脂胶粘剂。重点研究了其粘接工艺性、力学性能和丙烯酸酯液体橡胶的改性作用。研究结果表明：该胶粘剂具有较好的粘接工艺性能和拉剪强度,加入丙烯酸酯液体橡胶后拉伸剪切强度有显著的提高,液体橡胶环氧基含量和橡胶添加量对胶粘剂拉剪强度有重要的影响,每百份环氧树 脂加10份环氧基含量为1.2 mmol·g-1的丙烯酸酯液体橡胶,铝合金胶接试片拉剪强 度提高1 3 3%,复合材料胶接试片拉剪强度提高了1 2 4%,4 5#钢胶接试片拉剪强度提 高了84%。

    谢伟[6]等人制备了一种聚丙烯酸酯橡胶改性环氧树脂耐热胶粘剂,耐热性能优于羧基丁腈橡胶改性环氧树脂,具有较低的成本和良好的耐热性能,180℃固化2h,可 在180℃使用。

    除了上述两种橡胶外,其他种类的橡胶也可以用来改性环氧树脂。

    苏航[7]等人以羧基丁腈橡胶、聚硫橡胶 和羟基聚硅氧烷为增韧剂,以冲击强度、 弯曲强度和拉伸剪切强度来评价环氧树脂 的增韧效果。实验结果表明,加入增韧剂 后的各配方韧性相对于对照组均有不同程 度的提高,液态聚硫橡胶增韧的环氧树脂 胶表现出良好的抗冲击性能和抗弯曲性 能,羧基丁腈橡胶增韧的环氧树脂胶表现 出良好的拉伸剪切性能。

    李坚[8]等人合成了端胺基聚氨酯(ATPU), 研究了A T P U对环氧树脂的增韧作用。实验证明环氧树脂增韧前后,其断裂韧性由纯树脂的9.76J/m2增加到51.5J/m2,且其它性能未明显劣化。

    液体橡胶增韧环氧树脂有效地改善了环氧树脂的脆性,使环氧树脂的应用领域进一步扩大,这种橡胶改性环氧树脂将在许多领域发挥重要的作用。

    参考文献

    [1]石敏先,黄志雄,郦亚铭,等.端羧基丁睛橡胶改性环氧树脂的结构与性能[J]. 高分子材料科学与工程,2008,24(2): 47～50.

    [2]卢少杰.橡胶增韧环氧树脂低温韧性的研究[J].中国胶粘剂,2003,12(6):5～7.

    [3]张健,韩孝族.液体橡胶增韧环氧树脂咪唑体系的形态与力学性能[J].应用化 学,22(12):1333～1337.

    [4]张斌,关长参,王超,等.液体端羟基丁腈橡胶增韧环氧树脂胶粘剂的研究[J]. 中国胶粘剂,1995,5(3):3～5.

    [5]孔杰,宁荣昌,白真权,等.丙烯酸酯液体橡胶改性环氧树脂胶粘剂的研究[J]. 粘接,2002,23(6):29～32.

    [6]谢伟.隋月梅,高娃.聚丙烯酸酯橡胶改性环氧树脂耐热胶粘剂研究[J].哈尔滨 商业大学学报(自然科学版),2003,19 (2):250～251.

    [7]苏航,魏伯荣,宫大军,等.橡胶增韧环氧树脂的研究[J].中国胶粘剂,2007,16 (11):4～7.

    [8]李坚,单世明,孙载坚.端胺基聚氨酯液体橡胶增韧环氧树脂[J].塑料工业, 1995.5:27～29.