环氧树脂胶黏剂的改性.docx

1、环氧树脂胶黏剂的改性 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译 学院 (系)： 化工学院 专 业： 化学工程与工艺 姓 名： 李泽郁 学 号： 0903580142 (用外文写)外文出处： Journal of Southeast University 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语：整体上将外文文献大意翻译出来了，语句比较通顺，但有些地方还需要修饰。译文原文字数大于3000字，符合翻译数量要求。 签名： 2013年3月15日注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文环氧树脂胶黏剂的改性摘要 采用了4种方法增韧环氧树脂胶粘剂，分别是端羟基聚

2、下烯液体橡胶改性、硅橡胶改性、聚丙烯酸醋复合弹性体微粒乳液改性及化学接枝共聚改性。研究过程中测试了剪切强度和断裂伸长率，并分别运用了扫描电镜图和红外光谱图分析了界面特性及改性剂与环氧树脂间的化学反应。研究结果表明，复合弹性体微粒改性和化学接枝改性能够取得更好的效果。关键词 环氧树脂胶粘剂 剪切强度 断裂伸长率 改性剂 环氧胶黏剂因为它们的高粘合强度，低收缩，高耐腐蚀性和处理简单已被广泛用于桥梁和建筑物固定在工程中。伴随着新模式的复合材料出现，紧固的方法也比传统的黏合钢铁板材及黏合纤维增强复合塑料有所改变。纤维增强复合塑料支持大量负载需要加固混凝土结构。因此，他们要求的胶粘剂具有高强度和高韧性，

3、良好的抗蠕变性能，耐疲劳性好，耐冲击性好。但是众所周知的是固化后的环氧树脂是易碎的，所以非常有必要增加环氧树脂胶黏剂的韧性。有许多种方法用于增加环氧树脂胶黏剂的韧性，如改变环氧树脂的结构；橡胶，塑性树脂，无机填料来填充；或者与膨胀的单体反应。本研究采用四种方法来提高环氧胶粘剂的剪切强度和断裂伸长率。本研究不仅用扫描电镜和红外光谱图去分析的改性剂和环氧树脂之间的相互作用，而且还对机制的粘黏性能改善有所研究。1 样品制作及测试方法11 剪切强度试验树脂、增韧剂、填料和增塑剂混合在一起并搅拌，直至混合物均匀。然后将固化剂的加入，并搅拌均匀。然后将粘合剂涂在钢板上，直到该涂层是薄薄的且气泡很少，如测试

4、样品图1.1。图1.1 剪切强度测试的样本另外在图1中，A是钢板的长度有70毫米；B是钢板的宽度有2毫米，t为钢板厚度有2毫米，L是精研长度有15毫米，E是的整个测试样本的长度有125毫米。顶部的两个箭头为剪切的指示的方向。通过使用万能试验机是来测试剪切强度。12 断裂伸长率试验当粘黏剂做好后，将它倒入模具中，然后在室温下放置24小时左右，样本如图1.2所示。也是由一个万能材料试验机来测试断裂伸长率。图1.2 样品断裂伸长率的测试（单位为mm）2 端羟基聚下烯液体橡胶改性(HTPB)液体HTPB橡胶的分子结构可表示为HOCH2-CH=CH-CH2nOH。它的玻璃化转变温度为约-80，这是低于其

5、他橡胶。这种特性使它具有良好的低温性能。而其长主链的非极性结构，使它具有良好的电气性能。此外，该橡胶的价格是相对便宜，所以它是一种普遍的环氧粘黏剂的改性剂。为了研究HTPB在橡胶粘合剂中改性的影响，选择以下配方。M（E-44环氧树脂）：M（E-51环氧树脂）：M（663环氧树脂）：M（邻苯二甲酸二丁酯）：M（650聚酰胺）：M（橡胶）：M（A12O3粉）：M（593固化剂）：M（KH-550偶联剂）=50:50:10:50:5(5-30):100:15:2。结果参考表1。表2.1 端羟基聚丁二烯橡胶含量对粘黏剂性能的影响橡胶含量/g剪切强度/ MPa断裂伸长率/517.61.01017.41.

6、02017.16.02510.310.8308.97.3从表1中可以得出以下结论，当HTPB含量低于20克时，随着端羟基聚丁二烯橡胶含量的增加，硬化粘接剂的剪切强度会下降，但断裂伸长率显著增加；当橡胶含量是高于20克时，两者的剪切强度和断裂伸长率的显著减少。因此在研究的范围内，橡胶量为20克是最合适。3 硅橡胶材料的改性硅橡胶具有良好的热稳定性和耐氧化性，低玻璃化转变温度为-123，低的疏水性，和低应力的浓度，所以使用硅橡胶到是一个很好的修改环氧树脂的方法，以减少环氧树脂的内部应力，来提高树脂得热稳定性和阻燃性。在本研究中，选择107硅橡胶来改善的环氧粘合剂的剪切强度和断裂伸长率。107硅橡胶

7、的相容性是7.47.8.因此硅橡胶不能直接溶解在环氧树脂中。为了解决这个问题，KH-560偶联剂被用来改善环氧树脂基质和橡胶之间的相容性。下面来研究的影响107硅橡胶的配方：M（E-44环氧树脂）：M（E-51环氧树脂）：M（663环氧树脂）：M（三氧化二铝粉）：M（邻苯二甲酸二丁酯）：M（弹性体）：M（650聚酰胺）：M（593固化剂）：M（KH-550偶联剂）=50:50:10:5(0-40):100:15:2。结果参考表3.1。表3.1 107硅橡胶改性结果橡胶含量/g剪切强度/ MPa断裂伸长率/017.61.01017.24.82016.813.62514.016.0359.816.

8、8407.012.4从的剪切强度和断裂伸长率可以看出，硅橡胶的含量为20g是最佳的。4 聚丙烯酸醋复合弹性体微粒乳液改性液体橡胶可以有效地提高环氧树脂的韧性。但是要将橡胶相从两相体系中分离。该橡胶相是由橡胶颗粒状态所控制的，如橡胶的含量，大小和交联的程度。除了这些因素之外，固化粘合剂的热变形温度低于纯环氧树脂。通过乳液聚合，可以得到核和壳有多重性弹性体微粒。最核心的是聚丙烯酸正丁酯和丙烯酸甲酯。弹性体微粒的大小可以通过调节核和壳之间的比例来控制。通常核和壳之间的比例越大，微粒的尺寸就越小。通过增加多重的微粒，和内核和外壳之间的适当比率。修改后的体系可以提高抗撞击强度和剪切强度。此外，它的内部压

9、力可能会减小。为了确定内核到外壳的最佳比例，首先它是要研究不同的弹性体具有不同的核-壳的比率修改后的效果。41 核心壳体比在本研究中，对五个不同的弹性体的影响进行了研究。表4.1给出了这一研究成果。表4.1 改性聚丙烯酸酯弹性体与不同的核-壳质量比的结果M（核）：M（壳）剪切强度/ MPa断裂伸长率/20:809.36.440:6010.67.860:4014.310.370:3012.19.080:209.86.3从表4.1中可以看出，当核-壳的质量比为60:40时，修改后的体系断裂伸长率将大大增加。剪切强度也达到最高。当该比值在60:40以上，抗剪切强度和断裂伸长率降低。这些结果可以解释如

10、下，当核-壳比率增大时，壳将不会很好的包住内核，并且微粒将聚合。因此系统的力学性能将会降低。42 修改的结果选择质量比为60:40核-壳弹性体来研究改性剂的最佳含量。从表4.2中可以看出，该弹性体的最佳含量为10克。表4.2 不同含量的聚丙烯酸酯弹性体改性的结果弹性体的含量/ g剪切强度/ MPa断裂伸长率/017.61.0517.57.81016.814.01514.310.32011.03.75 化学接枝改性有机硅树脂具有几个优点，如在低温下的韧性，表面能量低，高耐热性等。因此，他们不仅仅可以减少内应力，也可以提高耐热性。在这项研究中，选择208羟基有机硅修改环氧树脂。结果可以从表5.1看

11、出。表5.1 有机硅树脂的改性结果改性剂含量/g剪切强度/ MPa断裂伸长率/017.61.0517.02.71515.89.02015.213.13514.617.8409.214.0从表5.1可以看出，有机硅树脂可以有效地增韧环氧树脂，但剪切强度下降也超过在上面介绍的其他方法。最佳含量是100克中含35克环氧树脂。当对上面提到的四个修改方案进行分析，后者两个产量更令人满意的。所以在下面的章节中，对其修改机制进行了讨论。6 改性机理的探讨61 弹性体改性的环氧树脂的机制图6.1显示出用SEM弹性体改性环氧树脂的形态。选择配方如下：M（E-44环氧树脂）：M（E-51环氧树脂）：M（663环氧

12、树脂）：M（三氧化二铝粉）：M（邻苯二甲酸二丁酯）：M（弹性体）：M（650聚酰胺）：M（593固化剂）：M（KH-550偶联剂）=50:50:10:50:5:10:100:15:2。图6.1 扫描电镜观测到弹性体改性环氧树脂的形态从图6.1和表5.1中可以看出，当弹性体的含量是每100g中含有10克环氧树脂时，微粒可以作为单独的颗粒分散，这个结果是令人满意的。当该含量在10g以上时，这些颗粒则聚集在一起。此时，弹性体仅能作为填料，并且局部应力的可能降低系统的性能。弹性体的改性机理是弹性体微粒分散在环氧树脂中作为应力集中体的行为。他们不仅可以感应银色的裂纹和剪切带吸收能量，也可以终止银色的裂纹

13、。当微粒达到从环氧树脂的表面脱离时，它们可以释放矩阵的弹性应力能量，然后使材料增韧。但是弹性体微粒之间存在一个最佳的距离，其对应于一个适当的改性剂含量。62 有机硅树脂改性环氧树脂的机理研究 随着催化剂的影响，该有机硅树脂的羟基基团可以与环氧树脂的环氧基团和羟基基团反应，产生嵌段共聚物反应。此共聚物可以有效地减少表面应力，这使得聚硅氧烷分散在环氧树脂基体中的。基团之间的化学反应可以由红外（IR）吸收光学光谱检测出来。图6.2，图6.3和图6.4分别展示IR检测出的有机硅树脂，环氧树脂，有机硅改性环氧树脂。图6.1 有机硅树脂红外线检光谱图从三个光谱图，可以得出如下结果：（1）在图6.2中，峰值

14、在9.1603m-1附近是环氧基的吸收峰值，峰值在11.00m-1附近是仲羟基的吸收峰值。在图6.1中，峰值在8.9309m-1附近的是Si-O-H键。在图6.3中，所有这些峰都消失并且他们峰值在10.8960m-1和10.50m-1附近，这实际上是Si-O-C和R-OH的吸了收峰。（2）在图6.1中，峰值在32.8922m-1 附近时羟基的吸收群。它在图6.3中消失。（3）在图6.3中，环氧基在峰值9.1603m-1附近也消失。图6.2 环氧树脂红外线光谱图图6.3 有机硅改性环氧树脂红外线光谱图上述结论可以通过发生的如下反应来检验：从反应可以看出有机硅树脂改性可以引入一个柔性链进入环氧基团

15、中。稳定的Si-O-C键便形成了。固化后，修改的体系可以形成一个令人满意的两相的结构。7 结束语本研究采用四种方法来增韧环氧树脂基胶粘剂，所有这些方法都可以达到令人满意的增韧效果。但是当通过液体橡胶改性环氧树脂，橡胶相会从两相体系中分离，所以这是很难达到的最好的两相体系。此外，当对改性粘合剂的断裂伸长率进行研究，后两种方法结果更令人满意的。当用10克聚丙烯多重弹性体微粒来改性100g环氧树脂，剪切强度可以达到16.8MPa，同时断裂伸长率高达14.0。弹性体的改性机制是弹性体微粒，它作为一个应力集中体分散在环氧树脂中。它们可释放该弹性构造应力一个矩阵的能量。在这种方式中，增韧环氧树脂。当用有机硅树脂改性100克环氧树脂，最佳含量为35g，剪切能达到14.3MPa，而断裂伸长率可以高达17.8。修改机制是有机硅树脂可以引入一个柔性链成环氧基团，那样产生的嵌段共聚物。该共聚物可有效地降低表面应力，并且使聚硅氧烷更好的分散在环氧树脂基体中。附件2：外文原文