由以上可知,膠粘劑中加入一定量的填充劑,可以降低固化過程的收縮率,也能賦予膠粘劑某些特殊性能以適應某些特殊的使用要求。加入填充劑能使膠粘劑增稠,避免其因固化過程中流動而造成缺膠或影響樹脂的配比,也能改變環氧樹脂的觸變性能,以控制膠液的流動性。填充劑粒子的活性表面與某些大分子鏈結合能形成交聯結構,當某條分子鏈受到應力時可以通過交聯點將應力分散傳遞到其他分子鏈上,因此當某一鏈發生斷裂其他鏈仍然能起到作用。加入填充劑同時可以調節固化過程中的收縮率,降低膠粘劑與被粘物之間熱
膨脹系數的差別,能阻止裂縫延伸,因此可以顯著增強膠接強度尤其是高溫下的剪切強度,也就是說增強了膠粘劑的耐熱性能。
2.5 固化劑的選擇
環氧樹脂、固化劑的分子結構以及它們之間相互反應性決定了固化物的熱變形溫度和熱氧化穩定性。固化劑直接影響固化物的綜合性能,完善和優化環氧膠粘劑的固化體系是改善耐熱膠粘劑性能最為常見的方法之一。通常要求所選用的固化劑或具有多官能度、或具有穩定的化學結構,在與環氧樹脂反應后可增加環氧樹脂的交聯度,提高環氧樹脂的熱穩定性。這類固化劑分為兩類,一是芳香胺族、芳香多胺、改性胺等;另一類是芳香族多官能度酸酐。因此選用耐高溫、熱穩定性優良的固化劑以及在膠體中加入其它功能性聚合物是改善環氧膠粘劑耐熱性的有效途徑。
由于環氧樹脂本身并不具備良好的機械強度、電氣絕緣、耐化學腐蝕等性能,所以不能單獨使用,只有和相匹配的固化劑混合后才能起到粘接作用。環氧樹脂分子結構中的環氧基團與不同固化劑進行交聯,可生成性能優良的固化物[17],一種性能優異的固化劑等于開發出一種新型環氧樹脂,所以固化劑占有十分重要的位置。張多太[18, 19]的SP樹脂, F系列的固化劑可使環氧樹脂具有優異的阻燃性能,耐溫達到了500~1 000℃。
芳香胺固化劑比脂肪胺固化的環氧樹脂耐熱性高,但熱穩定性比較差,將芳香胺改性成酰亞胺以提高耐熱性已是近年來開發高性能固化劑的方向之一。盧彥兵等[20]以N2對羥基苯基馬來酰亞胺(HPM)作為鄰甲酚醛
環氧樹脂固化劑,這種固化劑能顯著提高聚合物的Tg和熱分解溫度,熱分解溫度接近400℃。張多太等[21]研制的F系列環氧樹脂固化劑,可以使環氧樹脂的耐熱性提高到300℃,短時可到500℃。其研制的SP樹脂,只要加入少量到酸酐類固化劑中,環氧膠粘劑剪切強度、拉伸強度、沖擊強度均可明顯提高,氧指數也相應提高。
在使用固化劑改性環氧樹脂耐熱性時,固化劑與環氧樹脂的比例對膠粘劑的性能有著重要影響,應盡量控制兩者的比例使改性后的膠粘劑性能達到最佳。同時固化溫度也是一個很重要的參數,當溫度較低時,體系的粘度較小,反應緩慢,甚至固化反應進行得很不完全,線形結構并沒有完全轉化為網狀交聯結構,導致膠粘劑性能降低。隨著固化溫度的升高,樹脂的粘度變小,分子的活動性增強,固化反應進行的較完全,體系的交聯產物增多,可以加快聚合反應速率,縮短固化反應時間,使膠粘劑的性能得到增強。但考慮膠粘劑本身以及被粘接物的性能等因素,并不是固化溫度越高粘結效果越好,應根據具體情況及需要確定最佳固化溫度。
·耐高溫環氧膠粘劑的發展趨勢
盡管耐高溫膠粘劑應用日益擴大,新產品、新用途不斷被報道,但迄今為止,限于膠粘劑本身的固有缺陷,其性能很難有根本上的突破,這在很大程度上限制了它們的應用。
耐高溫環氧膠粘劑今后的研究方向是向高強度、高韌性、高耐久性、耐高溫和功能化等方面發展,耐高溫膠粘劑研究的總體發展趨勢表現在以下幾個方面[22]:
(1)加強新樹脂單體的研究,開發新型的有機耐高溫膠粘劑;
(2)積極開發適用于耐高溫樹脂的新型固化劑;
(3)利用和開發新型的改性技術對現有的耐高溫樹脂進行改性;
(4)利用新型功能填料,納米材料和晶須材料等新
型材料的特殊性能制備出高性能和新功能的復合膠粘劑;
(5)加大力量研制開發配套設備,為用戶提供更好的施工手段。
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