摘要:采用以KH-560硅烷偶联剂包覆三聚氰胺多聚磷酸酯(MPP)为阻燃剂,以环氧树脂E-44为基体,制备阻燃环氧树脂胶黏剂。通过对所制得胶黏剂进行剪切强度测试、热失重测试以及阻燃性能测试,研究了包覆阻燃剂对环氧树脂胶黏剂力学性能、热稳定性和阻燃性能的影响。结果表明,采用包覆处理MPP为阻燃剂制备的阻燃环氧树脂胶黏剂综合性能较好,其剪切强度为19.9MPa,氧指数为31.2。最佳配方为100份环氧树脂、30份阻燃剂、30份固化剂、温度为70℃。

    关键词:环氧树脂;KH-560;阻燃

    中图分类号:TQ433.437文献标识码:A文章编号:1001-0017(2008)02-0024-03

    前言

    环氧树脂胶黏剂素有“万能胶”之称。从19世纪末20世纪初开始被研制,距今已有100多年的历史,是一种制备工艺较为成熟、力学性能优异的胶黏剂[1]。但是,现代胶黏剂除了具有优良力学性能以外,还要求具有良好耐腐蚀性、环保、无毒无害,更重要的是还需要具有良好的阻燃性,这样才能最大限度地保障人们的生命财产安全。

    目前高分子材料阻燃已趋向于无卤化[2],膨胀型阻燃剂成为近几年阻燃领域最为活跃的研究热点之一。此类阻燃剂不但具有良好的阻燃性能,且低烟、低毒,被视为替代传统阻燃剂(特别是卤系阻燃剂),实现阻燃剂无卤化的一个有效途径,符合环保要求[3]。用磷酸处理三聚氰胺,再经聚合制得三聚氰胺多聚磷酸酯(MPP),是现代阻燃剂中应用最多的一种膨胀型阻燃剂[4]。本文采用偶联剂KH-560对三聚氰胺多聚磷酸酯(MPP)进行包覆处理,从而使其与基体环氧树脂产生很好的相容性,并且含有丰富的酸源和气源,在起到良好阻燃性能的同时,提高了胶黏剂的力学性能。

    1 实验部分

    1.1试剂、仪器及测试

    试剂:环氧树脂E-44,上海市树脂有限公司环氧树脂厂;低分子聚酰氨651,T-31,DMP-30,沈阳市化学试剂厂;纳米SiO2,浙江明日纳米材料有限公司生产;三聚氰胺聚磷酸酯(MPP),江苏省镇江新星阻燃剂有限公司;KH-560硅烷偶联剂,可溶性淀粉,中国医药(集团)上海化学试剂公司出品。仪器:恒温水浴锅,恒温干燥箱,WE-30液压万能实验机,HC-2氧指数测定仪,STA449C热重测试仪,超声分散机。

    1.2试样的制备

    1.2.1阻燃剂的包覆处理

    首先,将KH-560按一定比例配制成水溶液,再与MPP按一定质量比混合,在65℃充分搅拌,蒸发,直至白色粉末。然后进行研磨,检验,制得包覆MPP阻燃剂。

    1.2.2阻燃环氧树脂胶黏剂的制备

    首先将盛有一定量环氧树脂的反应器放入70℃的水浴锅中,待环氧树脂软化后,加入包覆后的阻燃剂和成炭剂淀粉,搅拌半小时。待充分混合均匀后加入纳米SiO2,采用超声波机进行分散,制得A组分。

    将固化剂651聚酰胺和T-31在常温下按一定比例混合[5],并滴入DMP-30固化促进剂混合均匀,制得B组分。将所得A组分与B组分充分混合,完成配胶。

    2 结果与讨论

    2.1包覆前后MPP对胶黏剂剪切强度的影响

    图1示出了包覆前后MPP对胶黏剂剪切强度的影响曲线,曲线B为未包覆的MPP对环氧树脂胶黏剂剪切强度的影响曲线,曲线C为包覆MPP对胶黏剂剪切强度的影响曲线。

图一

   由曲线B可以看出,当阻燃剂MPP达到20%时胶黏剂的剪切强度最大,但随着加入量增加,环氧树脂胶黏剂的力学性能也随之降低。这是由于三聚氰胺多聚磷酸酯密度小,随着加入量的增加,体积逐渐增大,破坏了胶的应力使剪切强度降低,但总体来说对胶黏剂的影响不大。

    但由曲线C可以看出,采用KH-560包覆MP制备的胶黏剂的剪切强度,优于采用MPP直接制备的胶黏剂。这主要是由于KH-560分子中存在亲有机(环氧基)和亲无机(甲基)的两种基团[6],其化学结构式如图2所示。因此可作为连接无机材料和有机材料的“分子桥”,把两种性质悬殊的材料连接起来,即形成无机相-KH-560-有机相的结合层,从而增加环氧树脂基料和阻燃剂间的结合,弥补了由于体积增大产生的应力破坏,这种作用随着阻燃剂的增多变得更为明显[7],但过量同样会使胶的力学性能下降。