陳煜陽，陳炳耀，歐佳麗，全文高，楊育其

（廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429）

引 言

環(huán)氧樹脂目前在我國是一類重要的熱固性樹脂。目前，我國環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)能力已超過全球總生產(chǎn)能力的50%[1]。用環(huán)氧樹脂研制出的膠粘劑，具有力學(xué)性能好、粘接強度高、耐化學(xué)腐蝕、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，此類膠粘劑主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑等組成，與生活中大部分粘接基材都有良好的相容性，例如金屬、木材和部分塑料[2.3]。由于環(huán)氧類膠粘劑綜合性能都非常優(yōu)異，因此在粘接金屬材料和非金屬材料中都得到了廣泛的應(yīng)用[4.5.6]。而為了進一步能得到性能更好的環(huán)氧樹脂膠粘劑，本文著重探究改變環(huán)氧樹脂在配方中的占比，以及使用不同樹脂混合比例研制出的環(huán)氧樹脂膠粘劑通過各項力學(xué)性能測試，進而表明環(huán)氧樹脂對其膠粘劑的力學(xué)性能影響。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

雙酚A（E-51型）環(huán)氧樹脂，廣州東方化工有限公司；雙酚A（E-44型）環(huán)氧樹脂，岳陽石油化工環(huán)氧樹脂廠；低相對分子質(zhì)量聚酰胺650#，廣西浙創(chuàng)化工有限公司；硅烷偶聯(lián)劑（KH-580）；T-31型酚醛胺環(huán)氧固化劑，江蘇新素新材料有限公司；氣相法二氧化硅，廣州億峰化工科技有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

MYP2011-100型電動攪拌機，上海梅穎浦儀儀表制造有限公司；ASR-XJJ-11A型指針擺錘式?jīng)_擊試驗機，廣東艾斯瑞儀器科技有限公司；GL6503型電子拉力試驗機，武漢國量儀器有限公司；LX-A型邵氏硬度計，上海高致精密儀器有限公司。

1.3 實驗步驟

A組分制備：首先備好主體樹脂，依次加入填充劑、促進劑等助劑，然后在室溫下持續(xù)攪拌3h，再依次加入補強劑和偶聯(lián)劑并持續(xù)攪拌0.5h，制得膠粘劑A組分。

B組分制備：首先依次將聚酰胺、T-31固化劑、填料等加入，在室溫下持續(xù)攪拌3h，隨后加入偶聯(lián)劑和補強劑，再持續(xù)攪拌0.5h，制得膠粘劑B組分

在制備試樣時改變樹脂的含量，主體環(huán)氧樹脂的含量分別有40%、45%、50%、55%、60%五種主要類別。第一種方案是調(diào)整E-51環(huán)氧樹脂的含量；第二種方案是調(diào)整E-44環(huán)氧樹脂的含量；第三種方案是E-44樹脂和E-51樹脂以2∶1的比例配比，然后調(diào)整含量。分別對使用不同含量以及不同配比制得的膠粘劑進行各項力學(xué)性能測試及分析。

1.4 性能測試

剪切強度（MPa）：根據(jù)GB/T 7124-2008的規(guī)定確定測試方法。

沖擊強度（MJ/m2）：根據(jù)GB/T 6328-1999的規(guī)定確定測試方法。

邵氏硬度（SHORE A）：根據(jù)GB/T531.1-2008硬度計進行檢驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同含量環(huán)氧樹脂E-51對其力學(xué)性能的影響

環(huán)氧樹脂E-44、E-51以及E-44與E-51混配不同添加量，相對應(yīng)的檢測結(jié)果如表1、表2以及表3所示。

表1 環(huán)氧樹脂E-51不同用量的檢測結(jié)果Table 1 Test results of different dosages of epoxy resin E-51

表2 環(huán)氧樹脂E-44不同用量的檢測結(jié)果Table 2 Test results of different dosages of epoxy resin E-44

表3 環(huán)氧樹脂E-44和E-51混配不同用量的檢測結(jié)果Table 3 Test results of different dosages of epoxy resin E-44 and E-51 mixture

如表1所示，隨著主體環(huán)氧樹脂E-51添加量的增加，研制的膠粘劑其對應(yīng)的剪切性能、沖擊性能以及邵氏硬度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在環(huán)氧樹脂E-51使用量為55%時膠粘劑的剪切強度和沖擊強度都達到了最大值，其數(shù)值分別為21.548MPa和2.54MJ/m2,由此可以看出環(huán)氧樹脂在這個用量下與交聯(lián)劑偶聯(lián)劑反應(yīng)都達到了較好的情況。而邵氏硬度卻是在E-51用量為50%時達到了最大值，初步猜測原因是與使用的固化劑類型以及用量有關(guān)，這個結(jié)果的具體原因還有待后續(xù)研究跟進。環(huán)氧樹脂作為膠粘劑的主體樹脂，其用量也必然會影響到膠粘劑的各項力學(xué)性能[7,8]。

2.2 不同含量環(huán)氧樹脂E-44對其力學(xué)性能的影響

同樣的，在表2中也存在著跟表1一樣相關(guān)的規(guī)律，可以明顯發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂的用量對膠粘劑樣品的力學(xué)性能影響是非常大的?？v觀整個表，隨著環(huán)氧樹脂用量的增加，膠粘劑的剪切性能、沖擊性能以及邵氏硬度都有相對應(yīng)的提升，而在環(huán)氧樹脂E-44的占比為50%時，其各項力學(xué)性能都達到了最大值，分別為剪切強度22.312MPa、沖擊強度2.67MJ/m2和硬度77.5。

2.3 E-44與E-51混配不同用量對其力學(xué)性能的影響

使用環(huán)氧樹脂E-44和E-51以2∶1的比例配比，相關(guān)的檢測結(jié)果如表3所示，由表中可以看出，混合配比之后的樹脂對剪切性能的提升是最為明顯的，同時對沖擊強度的提升也較為客觀，但沖擊強度達到峰值之后下降的趨勢也最明顯，而其對硬度的提升變化相對來說并不大。

2.4 不同環(huán)氧樹脂用量對剪切強度的影響對比分析

對表1、表2、表3的數(shù)據(jù)進行整理，得到圖1剪切強度對比圖。

圖1 剪切強度對比圖Fig.1 The comparison of shear strength

由圖1可以看出，膠粘劑的剪切強度都是隨著環(huán)氧樹脂的用量的增加呈現(xiàn)出先提升后下降的趨勢。不混配的E-44和E-51樹脂相對而言沒有混配樹脂的影響大，但是不混配的E-44樹脂可以在其使用量占比為50%時達到最大值22.312MPa，在相同用量下比另外兩種樹脂的強度還要大?？梢哉f在一定程度上，此時的E-44樹脂用量比50%的成本更低，但其實就剪切強度對比而言，相比于同樣用量的混配樹脂相差并不大。從圖1可以看出，混配樹脂能夠到達的剪切強度上限更高，在其到達峰值之后測試出的剪切強度都明顯要高于不混配樹脂E-44、E-51的最大剪切強度。并且，對于不同的用量節(jié)點，混配的樹脂的數(shù)值與其他兩個差別都不大，甚至要大于它們，這與環(huán)氧樹脂本身的性質(zhì)有很大的關(guān)系。

為了降低環(huán)氧樹脂的成本，同時獲得更好剪切性能的膠粘劑，應(yīng)該選擇E-44與E-51混配的樹脂作為主體環(huán)氧樹脂。

2.5 不同環(huán)氧樹脂用量對沖擊強度的影響對比分析

同樣，對表1、表2、表3的數(shù)據(jù)進行整理，得到圖2沖擊強度對比圖。

圖2 沖擊強度對比圖Fig.2 The comparison of impact strength

通過觀察圖2可以發(fā)現(xiàn)，不同環(huán)氧樹脂的沖擊強度都呈現(xiàn)出先上升后下降趨勢，E-44在用量為50%時其沖擊強度達到了最大值2.67MJ/m2，同樣的在相同節(jié)點上比另外兩種樹脂都明顯要大，但是混合樹脂在用量為55%時沖擊強度達到最大值2.74 MJ/m2，比不混配的樹脂在任何一個節(jié)點上都要大。因此，就更好的沖擊強度以及綜合其他力學(xué)性能來說，主體環(huán)氧樹脂應(yīng)該選擇E-44和E-51混合配比的方案。

2.6 不同環(huán)氧樹脂用量對邵氏硬度的影響對比分析

對表1、表2、表3的數(shù)據(jù)進行整理，得到圖3邵氏硬度對比圖，如圖3所示。

圖3 邵氏硬度對比圖Fig.3 The comparison of Shore hardness

由圖3可以看出，主體樹脂對其膠粘劑硬度的提升還是有較為明顯的作用，不混配的樹脂E-44和E-51在添加量達到50%時其硬度達到了最大值，并且在樹脂用量都為50%的節(jié)點上，就以膠粘劑的硬度而言，此時使用不混配的E-51樹脂的成本相對更低并且效果更好，但是對比55%用量的混配樹脂的硬度，混配樹脂要更好一些。在到達峰值之后，相對于不混配的樹脂E-44、E-51，混配的樹脂膠粘劑的邵氏硬度下降趨勢更加平穩(wěn)。同時為了獲得更好的剪切性能和沖擊性能，主體環(huán)氧樹脂更偏向于選擇E-44和E-51混配方案。

3 結(jié)論

本文主要是通過控制變量法來對其各項力學(xué)性能進行分析，通過改變樹脂的種類以及添加量來進行試驗。結(jié)合以上的數(shù)據(jù)圖表所述，主體環(huán)氧樹脂E-44和E-51混合配比對膠粘劑的力學(xué)性能影響最大，在樹脂用量為55%時，膠粘劑的剪切性能、沖擊性能以及邵氏硬度都達到了最大值，并且可以在實際生產(chǎn)當中實現(xiàn)以及滿足使用需求。