关于耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展分析--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

关于耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展分析

发表时间：2021/9/6 来源：《中国科技信息》2021年9月下作者：王军哲

[导读] 随着社会的发展与进步，耐高温胶粘剂逐步实现了在电子、汽车、航天、器械制造等方面的应用。文章就耐高温胶黏剂应用条件、影响环氧树脂胶粘剂因素、提升环氧树脂胶粘剂热稳定性举措、耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展进行了分析与论述。

广东小太阳砂磨材料有限公司王军哲 528322

摘要：随着社会的发展与进步，耐高温胶粘剂逐步实现了在电子、汽车、航天、器械制造等方面的应用。文章就耐高温胶黏剂应用条件、影响环氧树脂胶粘剂因素、提升环氧树脂胶粘剂热稳定性举措、耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展进行了分析与论述。
关键词：关于耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展分析
        一、耐高温胶黏剂应用条件
        耐高温胶黏剂要发挥出其具体性能，需满足以下条件：其一，热失重、热变形、分解温度皆处于较高水平，热化学与热物理性能较好；其二，处于较高温度时，粘接强度、物理机械性能较好；其三，加工性能良好；其四，温度周期变化范围内有着较好的耐热性，且在短时间内可以经受高温辐射。
        二、影响环氧树脂胶粘剂因素
        影响环氧树脂胶粘剂耐温性的具体因素包括以下两种：其一是各种固化物真实热变形温度，其二是热氧化稳定性。热稳定性很大程度上影响着胶粘剂高温状态下的力学性能，而热氧化稳定性则决定了胶粘剂可使用的极限温度。
        通常状态下，胶粘剂耐热性可在一定程度上缩短所用固化物结构中交联点之间的距离，提升交联密度，使得分子链上杂环、脂环、芳环等各种形式耐热刚性基团数量增多，并可有效提升其高温力学性能。但是在采用以上方式时，通常会提升固化物本身脆性，使其强度降低，故而要使其满足耐高温特性，还需增加其韧性。固化物本身的热氧化稳定性，即抵抗外界对其热氧化破坏的能力，与其组成分子的物理结构、化学结构有着直接的关系，针对这种情况，可选择在固化剂中掺入抗氧剂来进行优化。通常来讲，若是固化物具备高耐温性体系，其对于固化温度的要求亦会同步提升，主要原因是低活性固化剂与环氧树脂一般只会在高温条件下完全固化，因此其本身耐温性能较高[1]。
        三、提升环氧树脂胶粘剂热稳定性举措
        1.改性环氧树脂
        耐高温环氧树脂本体骨架一般有着较高的耐热性，亦或者其本身的官能团能够增加交联密度，而在其发生固化之后，环氧树脂内应力以及交联密度都会提升，造成其出现抗冲击性、耐疲劳性、质脆差等问题。故而改性环氧树脂方面的研究是提升其本身耐高温的重要方向。
        2.以耐高温固化剂来强化耐高温性能
        除了以上举措外，还可以耐高温固化剂的方式来强化耐高温性能，进行胶粘剂配方科学设计是提升其耐高温的另一有效举措。环氧树脂、固化剂之间的反应集中在环氧基，通过诱导反应，位于环氧基位置的氧离子会携带负电荷，碳原子会携带正电荷，亲核试剂、带电试剂皆可借助加成反应与其进行开环聚合。且固化剂多具备一定程度的多官能度与化学结构，在和环氧树脂进行交联反应后能够不同程度的改变树脂分子具体的结构与性能[2]。
        四、耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展
        通过以下树种改良温环氧树脂胶粘剂耐高温性方式来探究其研究进展
        1.以耐高温树脂来实现改性
        通过耐热性树脂来实现环氧树脂耐高温性能改变的方式主要包括化学工具与物理共混两种形式。其中物理共混指的是混合环氧树脂与改性材料，以此来构建具备综合性能的良好聚合物体系，该种改性方式成本低、操作便利。但是这种改性方式会较大程度的受到相容性影响，若是各个相间的溶度参数有着较大差异，则难以取得理想的改性效果。而化学共聚则是通过改性材料中的系列活性基团与树脂中羟基、环氧基进行反应，产生嵌段、接枝共聚物，以此在固化体系中途添加稳定耐温结构，且借助化学共聚可促进相容性改善，提升固化物在耐温性、韧性等方面的性能，这是塑性聚合物推动环氧树脂改性的常用方式之一。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        聚酰亚胺主链结构包括杂环与芳环，这些结构多具备耐温性能，且聚酰亚胺是半梯型结构聚合物，在发生高温老化时，该环部分位置会发生断裂，而后开环，可防止主链断裂。故而聚酰亚胺具备较强综合性能，尤其在-200-+260℃温度区间时有着突出性能，在以聚酰亚胺来改性环氧树脂时可综合以上两种结构的优势，使得环氧树脂胶粘剂同时具备较高的粘接强度与机械性能[3]。
        还有一种马来酰亚胺树脂，其双官能团化合物的活性端基是马来酰亚胺，其组成结构中的酰亚胺基、苯环都有着较好耐温性。通过马来酰亚来改良环氧树脂的耐温性，所用的固化剂一般会选择二元胺，环氧树脂、双马来酰亚胺在进行聚合时会有两相体系、互穿网络形成，这会进一步提升环氧树脂的耐温性与韧性。罗忠文等研究学者利用4,4'-二氨基二苯砜与马来酰亚胺来改良双酚A型环氧树脂，用4,4'-二氨基二苯甲烷来作为固化剂，得到了一种室温固化、高交联度、高强度、双组分改性环氧胶粘剂，其粘度在温度上升时会呈下降趋势，在高温状态时具备较高力学性能，而250℃温度状态下的拉伸剪切强度能够达到12.5MPa，能够实现其良好贮存。
        2.以耐高温基团、耐热材料进行环氧树脂胶粘剂改性
        可选择在环氧树脂分子结构中增建刚性基团（例如稠环、萘环、芴基等），这同样可有效提升环氧树脂胶粘剂耐高温性。将系列刚性稠环（例如芘系、蒽系、萘系）结构增添至环氧骨架，能够促使环氧树脂链段运动减少、自由体积降低、高分子链段刚性增大、环氧树脂固化物堆积密度提高。芘系与蒽系环氧树脂在合成时有着较长反应时间、较低产率、较高原料、较低反应活性，且芘环、蒽环本身体积相对较大，能够很大程度上影响树脂交联密度，故而在提升树脂耐高温性能时能力有限，故而携带芘环、蒽环的树脂并没有较高的应用价值。此外，萘系环氧树脂具备较高耐高温性与反应活性，因此其实际价值较高，特别是近些年来针对萘系环氧树脂的关注与研究逐渐增多，部分研究人员选择朝环氧树脂中植入萘基基团或对应的衍生物来提升环氧固化物本身交联密度，使得固化物自由体积降低，这会间接提升固化物耐高温性。
        程捷等研究学者以程捷、2，7-二羟基萘为原料制作了携带含萘环结构的树脂，分析其结果，发现含萘环树脂耐温性相比于双酚A型树脂来说提升了50摄氏度左右。而杨明山等研究人员则选择以双环戊二烯、1-萘酚为原料制作了携带含萘环结构与双环戊二烯结构的树脂，该树脂起始分解温度达到了352℃，耐高温性能相比于传统形式的邻甲酚醛树脂来说提升了20℃左右[4]。
        3.以固化剂来提升环氧树脂耐高温性
        环氧树脂固化物本身耐高温性除了与树脂本身基体相关，还会受到固化剂性能的影响。通常来讲，含有多官能度、刚性基团的固化剂可提升环氧固化物稳定性与交联密度，并提升固化物耐高温性，故而可尝试应用各种性能的固化剂来提升胶粘剂耐性。例如选择携带多芳香结构的一种固化剂能够降低固化物自由体积，对其链段运动产生阻碍运动，进而提升固化物耐热性[5]。
通过相关调查研究发现一种携带双环戊二烯、萘酚的树脂固化剂，其与一般固化剂固化时所用的环氧固化物相比，全新形式的固化剂其环氧固化物Tg达到了206 ℃，其中有10%热失重温度能够达到412℃，且Tg有着34%的涨幅，耐高温性能提升幅度20%。此外王永超等学者借助亲核加成反应制作了一种潜伏性固化剂二苯基双胍，与一般形式的双氰胺环氧树脂固化体系对比，其环氧树脂、固化剂在相容性方面有着更好的性能，且固化物具备更加优异的热稳定性与力学性能，在固化剂与环氧树脂质量比达到20:100时，初始分解温度为340摄氏度，抗高温性能良好。
        结语：综述，文章就关于耐高温环氧树脂胶粘剂的研究进展进行了分析与论述，探讨了耐高温性研究对于环氧树脂的重要性与意义，要求相关研究人员给予其足够的重视，从而进一步深化其研究工作。
参考文献：
[1]宣博文,叶瀚棽,卓东贤等.改性环氧树脂胶粘剂的研究进展[J].粘接,2019, (12):82-88.
[2]王华志,徐勇,刘莺等.用于柔性覆铜板的耐高温改性环氧树脂胶粘剂的研究[J].化工新型材料,2018,36(10):101-104.
[3]任杰,范晓东.室温固化高温使用环氧树脂胶粘剂的研究进展[J].中国胶粘剂,2019, 18(12):44-47.