盧冬子

(陜西紡織器材研究所，陜西 咸陽 712000)

0 引言

環(huán)氧樹脂膠粘劑(俗稱AB膠水)在織機用筘的制造中，雖使用的分量很少，但其增韌效果對于總寬為2.5 m及以上的筘起著關(guān)鍵作用[1-2]。

1 環(huán)氧樹脂膠粘劑增韌機理

陜西紡織器材研究所自20世紀(jì)80年代起，一直致力于環(huán)氧樹脂膠粘劑的研發(fā)、實驗與生產(chǎn)，積累了豐富的經(jīng)驗。經(jīng)其研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂是連續(xù)相，橡膠沉淀是分散相，當(dāng)采用端羧基液體丁腈橡膠(CTBN)做增韌劑時，其活性官能團分布于分子鏈兩端(可形象地稱為“遙爪聚合物”)，在催化劑作用下羧基和環(huán)氧樹脂發(fā)生反應(yīng)，在環(huán)氧樹脂的交聯(lián)結(jié)構(gòu)中鑲嵌丁腈共聚物鏈段，從而達到良好的增韌效果，而且端羧基液體丁腈橡膠對環(huán)氧樹脂的增韌作用優(yōu)于無規(guī)則液體丁腈共聚物。

表1是兩種丁腈橡膠增韌環(huán)氧樹脂膠粘劑的性能指標(biāo)對比[3]。

表1 兩種丁腈橡膠增韌環(huán)氧樹脂膠粘劑的性能指標(biāo)對比

項目端羧基丁腈橡膠無規(guī)則羧基丁腈橡膠用量(質(zhì)量)/%2515剪切強度(室溫)/MPa29.926.8不均勻扯離強度/MPa5027T型剝離強度/MPa2.0～2.5/雙搭接試片極限剪切強度/MPa35.733.9疲勞壽命/次2.4×1055.5×104

實驗發(fā)現(xiàn)，具有反應(yīng)活性的端羧基液體丁腈橡膠在膠粘劑中進行固化時，存在2種反應(yīng)：環(huán)氧樹脂在固化劑作用下的固化反應(yīng)和端羧基液體丁腈橡膠與環(huán)氧樹脂的嵌段反應(yīng)。因端羧基液體丁腈橡膠與環(huán)氧樹脂不能完全相溶，所以隨著固化反應(yīng)的進行，端羧基液體丁腈橡膠會沉析出來，進而和環(huán)氧樹脂形成分相。在環(huán)氧樹脂膠粘劑中，連續(xù)相即環(huán)氧樹脂是主體，分散相即端羧基液體丁腈橡膠，且以微分散相的結(jié)構(gòu)存在于固化的環(huán)氧樹脂體系中，稱之為“海島結(jié)構(gòu)”。其中，海結(jié)構(gòu)是環(huán)氧樹脂，島結(jié)構(gòu)是端羧基液體丁腈橡膠粒子，如圖1所示。

圖1 海島結(jié)構(gòu)示意

2 環(huán)氧樹脂膠粘劑增韌改進方法

實際生產(chǎn)中，除考慮如何獲得理想的粘接力學(xué)性能外，還要考慮端羧基液體丁腈橡膠與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)，以及環(huán)氧樹脂本身固化反應(yīng)時兩者之間的相互協(xié)調(diào)作用。若環(huán)氧樹脂與端羧基液體丁腈橡膠的反應(yīng)速度大幅低于環(huán)氧樹脂完全固化的速度，則會使環(huán)氧樹脂與端羧基液體丁腈橡膠缺乏足夠的化學(xué)反應(yīng)時間，進而導(dǎo)致相容性變差。

為了提升這兩種反應(yīng)的協(xié)調(diào)性，筆者對環(huán)氧樹脂與端羧基液體丁腈橡膠進行預(yù)反應(yīng)：先將環(huán)氧樹脂與端羧基液體丁腈橡膠保持溫度恒定，按照合理配方要求且在催化劑存在的條件下進行預(yù)反應(yīng)，制成含部分端羧基液體丁腈橡膠嵌段鏈的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物，再加入固化劑及其它助劑進行固化反應(yīng)。這種預(yù)反應(yīng)物不僅可以降低固化溫度，還能縮短固化時間，可滿足制筘用戶當(dāng)天下午注膠、第二天早上固化后送貨的要求。

3 端羧基液體丁腈橡膠增韌效果的特征

端羧基液體丁腈橡膠對環(huán)氧樹脂的增韌效果具有以下3個特征。

a) 從化學(xué)角度看，端羧基液體丁腈橡膠的分子鏈兩端應(yīng)有2個活性基團，并有與環(huán)氧樹脂相匹配的腈基含量，和環(huán)氧樹脂互溶并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，嵌段在環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中。

b) 從結(jié)構(gòu)形態(tài)看，隨著固化反應(yīng)的進行，端羧基液體丁腈橡膠從環(huán)氧樹脂體系中逐漸沉析出來，形成以環(huán)氧樹脂為連續(xù)相、橡膠粒子為分散相的結(jié)構(gòu)(即海島結(jié)構(gòu))，橡膠沉析粒子具有一定形狀和大小，并且分布均勻。

c) 從熱機理性能看，增韌后的環(huán)氧樹脂對不同速度的外加作用力，都有良好的抗沖擊、抗開裂性能，并且體系熱變形溫度在增韌前后保持不變或變化很小。

4 結(jié)語

4.1采用端羧基液體丁腈橡膠(CTBN)增韌環(huán)氧樹脂膠粘劑，并使環(huán)氧樹脂與丁腈橡膠進行預(yù)反應(yīng)，增韌效果良好，疲勞壽命可達24萬次。

4.2在實際生產(chǎn)操作中，要特別注意端羧基液體丁腈橡膠的特性，掌握其反應(yīng)規(guī)律，發(fā)揮端羧基液體丁腈橡膠的增韌性能，達到增強環(huán)氧樹脂膠粘劑柔韌性能的目的，提高其綜合使用能力。