超支化环氧/双酚A环氧树脂杂化材料研究

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欢迎访问e展厅 展厅 2 复合材料/胶粘剂展厅 阻尼材料, 环氧树脂, 密封胶, 硅胶, 厌氧胶, ... 摘要：以超支化环氧树脂HTDE-2改性HTDE-2/双酚A型环氧树脂杂化材料的粘接性能和胶膜性能，探讨了HTDE-2的含量对杂化材料的剪切强度、剥离强度、铅笔硬度和耐磨性的影响。研究表明，随着超支化环氧树脂含量的增加，杂化材料的剪切强度、剥离强度、铅笔硬度和耐磨性先增加后下降，在HTDE-2用量为4％左右时具有最大值，综合性能最好。 高度支化结构和多官能基团的超支化聚合物（Hyperbranchedpolymer，HBP）具有传统线性聚合物所没有的低黏度、高流变性、容易成膜、不易结晶等一系列独特的物理化学特性[1，2]，是高分子科学界研究的一个新的热点[3]。含大量环氧端基的HBP（也称超支化环氧树脂）还具有优异的力学性能、电性能、粘接性能和低黏度等特性，可望在电子材料、LED灌封材料、风力发电机的浸渍绝缘材料[4，5]等领域得到广泛应用。利用端羟基HBP或超支化环氧树脂对双酚A型环氧树脂增韧改性与其他改性方法的效果进行对比发现[6]，HBP增韧环氧树脂的综合性能最好。张道洪合成的新型超支化环氧树脂[7~9]不但能使双酚A型环氧树脂的冲击强度提高2倍以上，而且弯曲强度和拉伸强度也提高了20％以上。为扩展超支化环氧树脂在粘接领域的应用，本文研究了超支化环氧树脂对双酚A型环氧树脂耐磨性、剪切强度、剥离强度等性能参数的影响。 超支化环氧树脂HTDE-2，苏州海博特树脂科技有限公司；二乙烯三胺（DETA）、丙烯腈（AN），上海化学试剂公司；环氧树脂E51，广州市东风化工实业有限公司。 1•实验部分 1.1实验原料和仪器 QMX型涂层耐磨性实验机，天津市材料实验机厂；QFZ-Ⅱ型漆膜附着力测试仪，天津市材料实验仪器厂；QHQ-A型涂膜铅笔划痕硬度仪，NLW-20型胶粘剂拉伸剪切实验机，济南南兰光机电技术有限公司；WSM万能材料试验机，长春市智能仪器设备有限公司。 1.2环氧杂化材料固化物的性能及表征 杂化材料经固化后，耐磨性测定按GB/T1768—2007漆膜耐磨性测定法，以摩擦一定转数后漆膜的失重来衡量耐磨性；附着力测定按GB/T1720—1979以圆滚线划痕范围内的漆膜完好程度评定，以等级表示；表面硬度测定按GB/T6739—2006硬度铅笔测定法测定。 1.3实验步骤 利用等摩尔的DETA和AN反应制备固化剂DETA-AN，混合环氧树脂E51、超支化环氧树脂和理论用量的固化剂，在充分搅拌均匀后，放置于真空玻璃瓶中抽真空脱除气泡，得到树脂混合物，再按照相应的测试方法粘接后，室温固化4h，然后在80℃左右后固化2h，取出样品冷却，室温放置12h以上测试其性能。 2•结果与讨论 2.1超支化环氧树脂的含量对杂化材料胶膜性能的影响 超支化环氧树脂HTDE-2的用量对超支化环氧树脂/E51杂化材料的耐磨性、附着力和铅笔硬度的影响见表1。 从表1可以看出，在双酚A型环氧树脂中添加HTDE-2，杂化材料固化物失重都有明显的降低，表明耐磨性有大幅度的提高。在HTDE-2质量分数为4％时，材料的耐磨性最好。耐磨性的变化是受固化材料力学性能的影响（拉伸强度和弯曲强度），力学性能越高，分子链间的作用力越大，耐磨性越好。而研究表明[8,9]，HTDE-2/E51杂化树脂体系的力学强度随超支化环氧树脂HTDE-2用量的增加，先增加后降低，在HTDE-2质量分数为8％左右，力学强度具有最大值，耐磨性的变化规律与力学性能的变化规律相似。 2.2超支化环氧树脂的含量对杂化材料剪切强度的影响 材料的剪切强度受基材钢片的表面光洁度和平整度的影响较大，本实验先后用100号、600号砂纸打磨钢片后，用无水乙醇处理，然后测试7个样条，分别探讨超支化环氧树脂的含量对杂化材料剪切强度的最大值、最小值和平均值的影响，见图1。 从图1可以看出，随超支化环氧树脂含量的增加，剪切强度（包括最大、平均和最小剪切强度）先增加后减小，在质量分数为4％附近具有最大值。剪切强度的变化趋势是由于HTDE-2/E51杂化材料的力学强度的变化所致，力学强度越高，分子间作用力越大，剪切强度也越高。随超支化环氧树脂含量的增加，HTDE-2/E51杂化材料的力学强度先增加后降低的规律[8,9]也与剪切强度的变化规律一致。 2.3超支化环氧树脂的含量对杂化材料剥离强度的影响 T型剥离强度的测试采用挠性材料-挠性材料的标准进行测试，本实验选用的挠性材料为帆布，用之前将帆布的油脂、施胶剂等杂质清洗干净并烘干，然后将配好的环氧胶涂覆在2个帆布样条表面，再将2样条对向搭接，室温固化4h，80℃左右后固化2h，冷却放置24h，测试其性能。 测试发现，所有测试样品的破坏类型均为被粘物破坏，对测试的最大、最小和平均剥离强度数值进行分析，其结果见图2。 从图2可以看出，在超支化环氧树脂用量为4％时，杂化材料最大、最小和平均剥离强度都比纯双酚A型环氧树脂的对应值高一些。随着超支化环氧树脂用量的继续增加，剥离强度显著下降，这是由于破坏类型为被粘物破坏，树脂的粘接强度已经远远大于基材帆布的强度，测试的帆布破裂，受力面积减小，应力集中使T型剥离强度降低。 3•结论 （1）HTDE-2能显著提高HTDE-2/E51杂化体系的耐磨性和铅笔硬度，并且附着力仍能保持最高等级。随着超支化环氧树脂含量的增加，耐磨性和铅笔硬度先增加后降低，质量分数为4％时，耐磨性和铅笔硬度具有最大值。 （2）HTDE-2能显著提高HTDE-2/E51杂化体系的剪切强度和剥离强度，并且随其含量的增加，剪切强度和剥离强度先增加后降低，质量分数为4％时，二者具有最大值。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/14/2011)