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有机硅环氧体系粘合剂的研制与性能分析

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近年来,随着有机硅粘结剂和环氧树脂粘结剂应用范围的不断扩大,越来越多的研究学者开始关注起两种粘结剂的改性问题,并且研制得到了各种结合二者优点的粘合剂。因此,在阅读这些资料的基础上,相关人员有必要对有机硅环氧体系粘合剂的研制问题展开研究,以便更好的促进相关研究的发展。

2、有机硅环氧体系粘合剂的研制

2. 1研制机理

单纯的有机硅胶粘剂体系虽然具有较强的耐高温性和耐腐蚀性等特点,但是同时也具有粘结强度低和内聚强度低等问题。而环氧树脂胶粘剂体系的粘结性能虽然较好,但是却具有耐冲击性能差和易产生裂纹等特点。为将两种胶粘剂体系的优点共同发挥出来,则可以使含氨基的环氧树脂与硅树脂的羟基进行缩聚反应,以便通过化学改性形成新的网络结构,继而使得到的粘合剂具有较强的粘结度。而采取该种方法研制的粘合剂一般具有较强的粘结强度,所以能够满足粘合剂使用的强度需求。


2. 2有机硅环氧体系的研制

在研制有机硅环氧体系时,可以将含有活性氨基的环氧树脂和有机硅树脂按照一定比例放入反应瓶中。在反应的过程中,则可以边搅拌边加热,直至温度达到预设温度。经过一段时间的反应后,则可以使反应产物冷却至室温,以便获取粘稠的有机硅环氧树脂体系。


2. 3有机硅环氧体系粘合剂的研制

将反应得到的有机硅环氧树脂体系、固化剂和促进剂按照一定比例加入反应瓶中,并且在室温下进行反应。而在搅拌均匀后,就能够得到有机硅环氧体系粘合剂。


3、有机硅环氧体系粘合剂的性能分析

3. 1实验条件

为了研究有机硅环氧体系粘合剂的性能,可以使用 SR22000有机硅树脂、ECC202环氧树脂进行有机硅环氧体系粘合剂的制备。使用的固化剂为甲基四氢苯酐、2-乙基-4-甲基咪唑、K-12和N-30。按照上面提到的研制方法进行有机硅环氧体系粘合剂制备后,可以对得到的样品进行拉伸剪切强度试验和吸水率试验。所以,还要分别进行两个试验的试样的制备,然后根据相关规定进行粘合剂固化物的抗拉伸剪切强度和吸水率的测试。此外,还要使用锥板粘度计进行不同温度下的粘合剂粘度变化的测试,并且利用凝胶时间测试仪进行粘合剂凝胶时间的测试。

3. 2实验结果分析

3. 2. 1粘合剂粘度分析

使用2-乙基-4-甲基咪唑和K-12进行有机硅环氧体系粘合剂 E1的制备,在温度为 60℃的条件下,粘合剂的粘度将达到 3200mPa* s。当温度提升到 85℃,粘合剂粘度下降为 1352mPa* s。从整体上来看,在 60-85℃范围内,粘合剂粘度呈现出了单调下降趋势。但随着温度的持续升高,粘合剂粘度也随之提升。在温度为 95℃时,粘合剂粘度达到了 1740mPa* s。所以可知,粘合剂的固化反应将在 85℃之后发生。使用 2-乙基-4-甲基咪唑和N-30进行有机硅环氧体系粘合剂 E2的制备,得到的粘合剂在温度在 60℃时的粘度为 1160mPa* s。在60-76℃范围内,其粘度单调下降。


所以,该种粘合剂的固化反应将在 76℃以后出现。使用甲基四氢苯酐和 2-乙基-4-甲基咪唑制备有机硅环氧体系粘合剂 E3,得到的粘合剂在60-95℃范围内处在粘度单调下降状态。所以,只有在温度大于 95℃后,该种粘合剂才会发生固化反应。

3. 2. 2粘合剂凝胶时间分析

在不同温度下,对几种有机硅改性环氧树脂粘合剂的凝胶时间进行测试可以发现,在 80-180℃范围内,E2固化反应速率最大,E3固化反应速率最小。而随着温度的增加,有机硅环氧体系粘合剂的凝胶时间也将随之缩短。此外,在相同的温度下,粘合剂的凝胶时间受有机硅树脂含量的影响不大。


3. 2. 3粘合剂拉伸剪切强度分析

在室温条件下对有机硅环氧体系粘合剂进行拉伸剪切强度测试可以发现,E1、E2、E3的拉伸剪切强度分别为30. 6MPa、31. 9MPa和13. 2MPa。所以,相较于 E3,前两种有机硅环氧体系粘合剂的室温粘结性能更强。而随着有机硅树脂含量的增加,粘合剂的拉伸剪切强度也将随之增加。因此,通过增加有机硅树脂的含量,能够使粘合剂的室温粘结性能得到增强。


3. 2. 4粘合剂吸水性分析

分析粘合剂的吸水性可以发现,研制的三种粘合剂中,E1吸水率为0. 9%,E2吸水率为1. 7%,E3的吸水率为2. 1%。所以,相较于 E1和 E3,E1的吸水率较低,因此其疏水性最佳。随着有机硅树脂用量的增加,粘合剂的疏水性则将随之降低。所以,通过增加有机硅树脂用量,可以使有机硅环氧体系粘合剂的疏水性能得到增强。 

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