宋伟荣（上海交通大学 200240 ）

摘要：以CTBN(菠基液体丁睛橡胶)为增韧剂，双氛胺为固化剂制备了一种高温固化车用环氧 树脂胶拈礼重点研究了其固化工艺·力学性粉姗N的增韧效果。

关银词：CTBN;环氧树脂胶粘剂;剥离强度;剪切强度

0 前言

车身胶是整车制造业最为重要的一种胶种，它涉 及环氧、PvC(聚氯乙烯)、聚氨醋、橡胶等不同的材 料，起到了密封、防腐、连接、加强等不同的作用。车 身用的结构胶具有非凡的性能，它能耐高温、耐低温， 具有良好的防腐蚀性能，强度超过钢板，同时具有很 好的韧性，是一种优异的热固型车身用胶。目前，这 种车身结构胶主要是环氧树脂类胶粘剂，这是因为环 氧树脂具有良好的粘接性、力学性能、化学稳定性、 耐高低温性以及收缩率低等卓越的性能。但环氧树脂 韧性较差，这就需要对其进行增韧。一种良好的增韧 剂应具有以下特点:(1)能与环氧树脂相混溶。(2) 在环氧树脂固化过程中改性剂分相析出，形成环氧树 脂为连续相、弹性橡胶为粒子状的分散相两相体系。 (3)带有可与环氧基发生化学键结合作用的基团。 CTBN(梭基液体丁睛橡胶)正是这样一种增韧 剂，在国外广泛应用于环氧树脂的增韧改性。本文以 cTBN为增韧剂，双氰胺为固化剂制备一种高温固化 车用环氧树脂胶粘剂。研究了CTBN对环氧树脂的增 韧效果以及该环氧树脂胶粘剂的固化工艺。

1 实验部分

Ll实验配方

实验配方如下:

原料名称                             份数

环氧树脂(YD一128)                  100

增韧剂(CTBN)                          0一40

固化剂(DICY)                          7一8

固化促进剂                              0一0.8

SiO2                                      5

1.2制备过程

(1)将CTBN和环氧树脂以40:60进行预反应， 反应条件为120℃/2h，制备CTBN增韧的环氧树脂 体系。然后将其用环氧树脂进行稀释，得到不同含量 CTBN的增韧体系;

(2)按配方将各组分准确称量后混合;

(3)将所配得的样品全部倒人捏合机中捏合;

(4)将捏合机中的样品转人三辊研磨机上研磨2 遍，以使试样中的粉料被充分磨细;

(5)再次将试样放人捏合机中，进行真空除泡， 即得成品。

1.3性能测试

1.3.1剥离强度测试

试验步骤如下:取2片宽约25mm，长约巧0mm的铁片涂上试样，每块试片整个宽度涂胶，涂胶长度 约为130mm，试样必须平整，直接制备试样时，必须清除四周余胶，每批试样不少于5个。然后将其放人烘 箱固化，冷却后，一头取30~将铁片弯曲成900，制成如图1所示的T型。在拉力机上以100mm加in的速度进行剥离，有效剥离长度应在70mm以上，测定持 续到粘结部分还剩约10mm为止，记录实验数据。

1.3.2剪切强度试验

将铁片两端涂上试样，放人烘箱进行固化，去 除胶瘤，冷却后在拉力机上以10m而min的拉伸速度 进行测试，记录数据。

本方法是在室温下进行测试，试样形状如图2所示。

2 实验结果及分析

2.1CTBN含且对环氧树脂胶粘荆性能的影响配制不同含量CTBN增韧的环氧树脂胶粘剂，测量其剥离强度和剪切强度。结果如表l和图3所示。

表1及图3表明:

(1)随着CTBN含量的增加，剪切强度和剥离强 度提高，在C仆N含量为巧份时，出现极大值;随后 剪切强度和剥离强度随CTBN含量的增加而下降。剪 切强度和剥离强度的变化趋势呈抛物线状，其峰值都 出现在巧份左右(如图3所示)。这是因为在CTBN含 量较低的情况下，固化过程产生了相分离，橡胶颗粒 分散在连续的环氧树脂相中，体系的韧性增加，从而缓解了固化物的应力集中，剪切强度和剥离强度增大。 当CTBN含量增加时，分相出来的橡胶颗粒数量变多，部分橡胶颗粒的直径变大。这样，一方面，小的颗粒对 剪切变形起作用;另一方面，大的颗粒能阻止裂纹的增长，当两种颗粒同时存在时，增韧效果随之增加，缓解应力集中的能力也得到加强，剪切和剥离强度随之逐步提高。当C珊N含量高于巧份时，它对固化物稀释作用变大，减小了高分子链之间的作用力，同时橡胶颗粒的直径继续变大，并逐渐成为连续相，固化物 的内聚强度下降，剪切和剥离强度随之下降。

(2)剥离强度的变化幅度较大，说明体系的韧性得到了很大的提高。同时在实验中发现:未增韧体系 在剥离开始时，剥离力出现一个峰值，但在裂纹开始 形成后，破坏面就迅速向前扩展;而增韧后体系在剥 离开始时，剥离力迅速增大到一个峰值，裂纹开始扩 展，但是由于分相的橡胶颗粒的存在，裂纹的扩展经 过一个很小的距离后就停止了，此时剥离力又开始增 大，而当剥离力增大到一个新的高峰时，裂纹又重新 增长，这样反复的进行，出现了“铁道”状的破坏断面， 这种情况在CTBN含量为巧份时尤为明显。

(3)剪切强度的变化相对较小，原因可能是:本次实验中，为了测试胶粘剂在实际应用条件下的性能，被粘铁片未经过砂皮打磨、溶剂清洗或化学处理， 铁片表面光滑而且带油，同时体系是在高温条件下快 速固化的，使胶粘剂对粘接表面的浸润不够完全，造成韧性提高对剪切强度的影响变得不那么明显。

2.2 固化工艺和贮存期

目前车身用胶粘剂一般都在电泳烘房中进行固 化，不同的汽车生产流水线其电泳烘房的温度不同， 固化温度一般是170一190℃，固化时间是30而n。这就 要求胶粘剂的固化速度必须符合要求，同时胶粘剂又 必须有较长的贮存期，一般汽车用胶的贮存期要求为 3一4个月。固化速度和贮存期互相关联，固化速度快， 胶粘剂的贮存期就相对较短，反之亦然。固化速度可 以通过固化促进剂的含量来调节。固化速度的快慢可 以由凝胶速度来表征，凝胶速度快，固化速度也相应 快。表2表明固化促进剂含量、固化条件与剥离强度 和剪切强度的关系，表3表明固化促进剂含量与凝胶 速度、贮存期的关系。

从表2可以看出:不同促进剂含量时，胶粘剂的 最佳固化条件也是有区别的。促进剂含量低，固化温度低，固化速度就慢，会使胶粘剂的固化不完全，本体强度低，从而造成剪切强度和剥离强度低;促进剂含量高，固化温度高，一方面，会使胶粘剂对被粘结物浸润不够，对基材粘接力差;另一方面，固化速度 太快，固化程度很高，胶粘剂的交联密度增加，脆性 增加。这两方面都会造成剪切强度和剥离强度偏低。

从表2还可以看出:固化条件170℃/30min时， 固化促进剂含量应该在0.4份左右，此时胶粘剂的固 化比较完全，剪切和剥离性能较好;固化条件180℃/ 30min时，固化促进剂含量应该在0.2份以下，剪切和 剥离性能相对达到最佳;固化条件190℃/30min时， 基本不需要添加固化促进剂。

由表3可以看出:固化促进剂含量增加，胶粘剂的凝胶速度也增加，贮存期变短。如固化促进剂含量超过0.4份，胶粘剂的贮存期就会少于90d，不符合实 际使用要求。

3 结语

(1)CTBN(梭基液体丁睛橡胶)是一种优良的增 韧剂，它能有效地对环氧树脂体系进行增韧，不同含 量的CTBN对环氧树脂的增韧效果不同，就本文来说， cTBN含量为巧份时出现极大值。

(2)应根据汽车公司实际要求来调整固化促进 剂的用量:固化条件170℃/30min时，固化促进剂含 量应该在0.4份左右;固化条件为180℃/30min时， 固化促进剂含量应该在0.2份以下;固化条件190℃/ 30min时，基本不需要添加固化促进剂。