電機用單組分環氧樹脂膠粘劑的研制

董艷霞，白乃東，劉  洋，彭  靜
(天津市合成材料工業研究所，天津300220)

摘　要：通過剪切強度和剝離強度測試研究了不同環氧樹脂配比，不同增韌劑及促進劑對單組分電機膠性能的影響。結果表明，CYD-128環氧與雙酚F環氧質量比為80:20，納米丁腈橡膠粒子VP-501為增韌劑，雙氰胺作固化劑，咪唑為促進劑制得的單組分環氧膠25℃和150℃的剪切強度分別達到15.9 MPa，7.3 MPa，可用于電機的低碳鋼與磁體的粘接。
關鍵詞：環氧樹脂；雙酚F環氧；納米丁腈橡膠；咪唑；單組分膠；剪切強度；電機

0　引　言

　　環氧樹脂由于其具有優良的物理力學性能、電絕緣性能、耐化學腐蝕性能、耐熱性及粘接性能，可以用于生產粘接劑、涂料、復合材料等，被廣泛應用于化工、機械、電子、汽車及航空航天等工業領域。
　　電機在工作運轉時會震動并產生熱量，需要膠粘劑具有優良的耐溫性和良好的抗沖擊性能。因此需要選擇適當的固化劑和促進劑以保證膠粘劑的粘接強度和耐溫性能。由于雙酚A型環氧樹脂具有剛性的內部結構，固化物脆性大，耐沖擊性能差，因而需要加入增韌材料進行改性，終研制成粘接強度高、韌性好的高性能膠粘劑。同時為了便于操作，保持良好的工藝性能，需要膠粘劑粘度適宜。該膠粘劑采用單組分設計，不需混配，防止雙組分膠由于稱量不準確或混配不均勻而引起的固化物性能降低。此外，為了環保的需求，該膠粘劑無毒無污染，使用安全。

　　1　實驗部分

　　1.1　主要原料
　　雙酚A型環氧樹脂CYD-128，巴陵石化環氧樹脂廠；雙酚F型環氧樹脂NPEF-170，深圳佳迪達化工有限公司；雙氰胺，寧夏大榮氰胺有限公司；咪唑改性促進劑，自制；納米丁腈橡膠粒子VP501，北京化工大學；氣相白炭黑N20，瓦克化學氣相二氧化硅(張家港)有限公司；輕體碳酸鈣，唐山天盈化工有限責任公司。
　　1.2　樣品的配置
　　按比例依次加入環氧樹脂、增韌劑、固化劑、促進劑、填料、觸變劑等，攪拌均勻，用三輥研磨機碾壓均勻。
　　1.3　固化工藝
　　溫度、時間：150℃×0.5 h；壓力：0.2 MPa。
　　1.4　測試方法
　　鋁(LY12-C2)片，純鋁片，使用前先用砂紙打磨，再用丙酮等溶劑擦拭，待溶劑揮發完全后即可用。
　　剪切強度：英斯特朗5582型電子拉力試驗機，按照GB／T 7124-2008膠粘劑拉伸剪切強度的測定方法測定。
　　剝離強度：英斯特朗5582型電子拉力試驗機，按照GB／T 2790-1995膠粘劑180℃剝離強度試驗方法測定。

　　2　結果討論

　　2.1　主體樹脂的選擇
　　由于CYD-128環氧樹脂在低溫特別在0℃以下，樹脂粘度急劇增加，甚至出現結晶現象而無法使用，針對這一現象，同時也為了使環氧樹脂的綜合性能更加優異，這里選擇兩種環氧樹脂混合使用。表1為不同環氧樹脂配比的性能比較，從表1中可見使用CYD-128環氧80份和雙酚F環氧20份配合性能佳。

　　2.2　增韌劑的選擇
　　 環氧樹脂的增韌，其目的在于克服環氧樹脂固化物的脆性，改善其機械沖擊性，提高剝離強度。環氧樹脂增韌技術的進步，使環氧樹脂固有的特性在國民經濟的各個領域獲得更為廣闊的應用，環氧樹脂膠粘劑可以通過聚氨酯互穿網絡改性、液態橡膠和交聯橡膠改性、有機硅改性、無機納米粒子等方法改善韌性。這里我們選擇了幾種增韌材料進行比較。表2為不同增韌材料的性能比較。其中納米丁腈橡膠粒子VP-501需預先通過攪拌和研磨的方法，將納米粒子均勻地添加到環氧樹脂中，配置成改性環氧樹脂。從表中可見，選擇VP-501改性環氧樹脂增韌效果佳。

　　2.3　固化劑和促進劑的選擇
　　環氧樹脂是一種分子內含有兩個或兩個以上的反應環氧基，并以脂肪族、脂環族或芳香族碳鏈為骨架的熱固性樹脂，不能直接做膠粘劑使用，必須加入固化劑并在一定條件下進行固化交聯反應，生成不溶不熔的體型網狀結構后，才能呈現出一系列優良的性能。因此，固化劑是環氧樹脂膠粘劑中必不可少的組分。
　　單組分環氧樹脂膠粘劑多選用潛伏型固化劑。潛伏型固化劑一般都具有室溫貯存穩定，升溫迅速固化的特點，對于潛伏型固化劑的研究主要集中在固化劑體系中添加適當的促進劑。固化劑和促進劑的結構與品質將直接影響環氧樹脂的應用效果。
　　我們選擇雙氰胺為固化劑，對雙氰胺／環氧樹脂等高溫固化體系來說，往往需要加入固化促進劑來降低其固化溫度、提高速度，表3為幾種促進劑的性能比較，這里我們選擇咪唑改性促進劑和其他幾種改性胺類促進劑進行性能比較。

　　3　結論
　　通過不同配比的性能比較，選擇CYD-128環氧80份和雙酚F環氧20份，配合使用作為主體樹脂，納米丁腈橡膠粒子VP-501改性環氧樹脂作為增韌劑，雙氰胺作為固化劑，配合咪唑改性促進劑作為固化體系，同時配合適當的填料、觸變劑，制得性能優異的單組分環氧樹脂膠粘劑。25℃剪切強度可達15.9 MPa,150℃剪切強度達到7.3 MPa，現已被廠家大量使用。該膠粘劑在150℃加熱0.5 h即可完全固化，固化過程中膠料不流淌，性能全部達到或超過了進口同類產品的水平。