环氧树脂胶粘剂

1、环氧树脂胶粘剂分类环氧树脂胶粘剂的品种很多,其分类的方法和分类的指标尚未统一。按胶粘剂形态分类无溶剂型胶粘剂、(有机溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂(又可分为水乳型和水溶型两种、膏状胶粘剂、薄膜状胶粘剂(环氧胶膜等。按固化条件分类1冷固化胶(不加热固化胶。又分为:低温固化胶,固化温度<15;室温固化胶,固化温度1540。2热固化胶。又可分为:中温固化胶,固化温度约80120;高温固化胶,固化温度>150。3其他方式固化胶,如光固化胶、潮湿面及水中固化胶、潜伏性固化胶等。按胶接强度分类1结构胶,抗剪及抗拉强度大,而且还应有较高的不均匀扯离强度,使胶接接头在长时间内能承受振动、疲劳及冲击等载荷

2、。同时还应具有较高的耐热性和耐候性。通常钢-钢室温抗剪强度>25MPa,抗拉强度33MPa。不均匀扯离强度>40kN/m。2次受力结构胶,能承受中等载荷。通常抗剪强度1725MPa,不均匀扯离强度2050kN/m。3非结构胶,即通用型胶粘剂。其室温强度还比较高,但随温度的升高,胶接强度下降较快。只能用于受力不大的部位。按用途分类1通用型胶粘剂。2特种胶粘剂。如耐高温胶(使用温度150、耐低温胶(可耐50或更低的温度、应变胶(粘贴应变片用、导电胶(体积电阻率10-310-4·cm、密封胶(真空密封、机械密封用、光学胶(无色透明、耐光老化、折光率与光学零件相匹配、耐腐蚀胶、结

3、构胶等。其他分类也可按固化剂的类型来分类,如胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。还可分为双组分胶和单组分胶,纯环氧胶和改性环氧胶(如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等。环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两大部分组成。为改善某些性能,满足不同用途还可以加入增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强,曾有“万能胶”、“大力胶”之称,在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。环氧树脂胶粘剂由环氧树脂、固化剂、增塑剂、促进剂、稀释剂、填充剂、偶联剂、阻燃剂、稳

4、定剂等组成。其中环氧树脂、固化剂、增韧剂是不可缺少的组分,其他则根据需要决定加否。1、环氧树脂环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团而相对分子质量较低的高分子化合物一、分类环氧树脂的品种、牌号很多,但双酚A缩水甘油醚环氧树脂通常称为双酚A环氧树脂是最重要的一类。它占环氧树脂总产量的90%。1、双酚A型环氧树脂双酚A型环氧树脂又称通用型环氧树脂和标准型环氧树脂,中国定名为E型环氧树脂,由双酚(BPA或DPP与环氧氯丙烷(ECH在氢氧化钠下缩聚而得:根据原料配比、反应条件和采用的方法不同,可制得不同聚合度的低相对分子质量的粘稠液体和高相对分子质量、高软化点固体。平均相对分子质量3007000。

5、外观为近乎无色或淡黄色透明粘稠液体或片状脆性固体。环氧树脂本身是热塑性线型聚合物,受热时液体树脂粘度变低,固体树脂软化或熔融。溶于丙酮、甲乙酮、环已酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、无水乙醇、乙二醇等有机溶剂。2、氢化双酚A型环氧树脂氢化双酚A型环氧树脂化学名称为氢化双酚A二缩水甘油醚,是由双酚A加氢得到的六氢双酚A与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下缩聚而得。是一种粘度非常低、凝胶时间长、耐候性相当好的环氧树脂。3、双酚F型环氧树脂双酚F型环氧树脂化学名称为双酚F二缩水甘油醚,简称DGEBF或BPF,是由苯酚与甲醛在酸性催化剂下反应生成双酚F,再与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下进行缩聚反应制得的无色或淡黄

6、色透明粘稠液体4、双酚S型环氧树脂双酚S型环氧树脂化学名称为双酚S二缩水甘草油醚,简称为BPS或KGEBS,是由双酚S与环氧甩丙烷在氢氧化钠催化下制得的,双酚S 型环氧树脂耐热性高,热变形温度比双酚A环氧树脂高60700C固化物寸稳定,耐溶剂性良好。5、双酚P型环氧树脂双酚P型环氧树脂是由以3-氯丙烯和苯酚为主要原料合成双酚P,再与环氧氯丙烷在氢氧化钠在催化下缩聚制得。双酚P型环氧树脂环氧值为0.45eq/100g,有机氯含量1.38*10-3eq/100g,无机氯含量1.84*10-4eq/100g双酚P型环氧树脂分子链柔性大,低温下流动性好,粘度低于双酚A环氧树脂,压缩强度和冲击强度高于双

7、酚A环氧树脂。6、羟甲基双酚A环氧树脂7、溴化双酚A环氧树脂8、酚醛环氧树脂酚醛环氧树脂主要有苯酚线型酚醋环氧树脂和邻甲酚线型酚醛环氧树脂,还有间苯二酚型酚醛环氧树脂。另外,四酚基乙烷环氧树脂也属于酚醛环氧树脂。1、苯酚线型酚醛环氧树脂(EPN-是由苯酚与甲醛在酸性介质中进行缩聚反应得到的线型酚醛树脂,再与过量的环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下缩聚而制得的线棕黄色的粘稠液体或半固体。2、邻甲酚线型酚醛环氧树脂(ECN -是邻甲酚与甲醛缩合得到的线型邻甲酚醛树脂,再与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应,经多步骤处理后而制得的黄色至琥珀色固体。3、环氧间苯二酚甲醛树脂-化学名称为间苯二酚甲醛四缩水甘油醚,是

8、由间苯二酚与甲醛以草酸为催化剂反应制得四官能酚醛树脂。再与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下缩聚而得的橙黄色粘稠液体。4、四酚基乙烷环氧树脂-化学名称为四酚基乙烷缩水甘油醚(PGEE,是由苯酚与乙二醛在酸性催化剂存在下反应制得四酚基乙烷,再与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下反应制得5、萘酚酚醛环氧树脂(EEPN-是以a-萘酚与甲醛溶液缩聚,合成出线型蔡酚醛树脂,再与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下反应制得。9、缩水甘油酯型环氧树脂1、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯是由四氢邻苯二甲酸与环愧疚氯丙烷反应而成2、邻苯二甲酸二缩水甘油酯(黄色粘性液体又称邻苯二甲酸环氧丙酯,是由邻苯二甲酸与碳酸钾反应

9、生成相应的盐。再与环氧氯丙烷在叔胺作用下制得3、间苯二甲酸二缩水甘油酯(白色固体粉末间苯二甲酸二缩水甘油酯又称间苯二甲酸环氧丙酯,是由间苯二甲酸与环氧氯丙烷反应制得。4、对苯二甲酸缩水甘油酯(白色固体粉末对苯二甲酸缩水甘油酯又称对苯二甲酸环氧丙酯,是由对苯二甲酸与环氧氯丙烷反应制得。10、缩水甘油胺型环氧树脂11、脂环族环氧树脂化学名称为脂环二环氧化物,通常是用过氧化有机酸氧化相应的不饱和脂及族化合物而得支的一类环氧化合物。结构中含水量有脂环,环氧基连接在脂环上由于合成中不用环氧氯丙烷作原料,因此产品的有机氯含量为0,具有优良的电性能,高体积电阻率和表面电阻率,耐电弧性耐漏电痕迹檄好。固化产物

10、交联密度大,耐热性高,耐候性好,耐紫外光以及抗电子辐射。12、TDE-85环氧树脂(化学名称为4,5-环氧环已烷-1,2二甲酸二缩水甘油酯13、聚丁二烯环氧树脂聚丁二烯环氧树脂又称环氧化聚丁二烯树脂,是以1,3-丁二烯为原料,金属钠为催化剂在溶剂。14、氟化环氧树脂由于引入了氟原子,使分子结构致密,碳氟原子紧密地排列在树脂主链周围。因而表央张力、磨擦系数、折射率很低,有极优异耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、耐污染性、耐久性。但价格高昂不能作为一般的用途。15、聚醚环氧树脂是由聚丙二醇与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下进行缩聚反应而制得,淡黄色均匀液体16、聚氨酯环氧树脂又称环氧氨基甲酸酯树脂,是由聚酯(或

11、醚多元醇与环氧氯丙烷在BF3 和NaOH作用下生成多元醇缩水甘油醚再与二异氰酸酯加成缩聚制得17、萘系环氧树脂是由萘酚与甲醛合成线型萘酚酚醛树脂或二羟基萘(NDOL与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下缩聚而得,耐热性高、吸水性低、线膨胀系数小;18、有机硅环氧树脂是分子结构中含有硅的环氧化物是由聚甲基苯基硅氧烷与环氧树脂共缩聚而成。甲苯为溶液,淡黄色均匀液体19、有机钛环氧树脂是由双酚A型环氧树脂中的羟基与钛酸正丁酯反应而得。由于树脂中引入了金属元素钛,不仅解决因羟基存在造成的吸水性增大、防潮性和电性能降低等问是,而且由于树脂中具有P电子的氧原子和具有D电子缺位的钛原直接相连,导致大分子链中存在的P-

12、D共轭效应,而使耐热老化性能显著提高,介电性能更好。外观为黄色至琥珀色高粘度透明液体。20、有机硼环氧树脂化学名称为聚环氧丁基碳硼烷21、含氧环氧树脂是指同进含水量有磷和不氧基团的树脂,通过三羟甲基磷化氧与环氧氯丙烷反应制得含磷环氧树脂。胶粘原理环氧胶粘剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。环氧胶粘剂的胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程,包括浸润、粘附、固化等步骤,最后生成三维交联结构的固化物,把被粘物结合成一个整体。胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面的结构和胶粘特性,而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮

13、存以及胶接工艺等密切相关,同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等的制约。因此环氧胶粘剂的应用是一个系统工程。环氧胶粘剂的性能必须与上述影响胶接性能的诸因素相适应,才能获得最佳结果。用相同配方的环氧胶粘剂胶接不同性质的物体,或采用不同的胶接条件、或在不同的使用环境中,其性能会有极大的差别。缺点环氧胶粘剂的主要缺点(1不增韧时,固化物一般偏脆,抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。(2对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等粘接力小。必须先进行表面活化处理。(3有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。设计配方时应尽量避免选用,施工操作时应加强通风和防护。制备环氧胶粘剂的制备方法大致

14、有下列几种类型:(1活性氢化物与环氧氯丙烷反应;(2以过氧化氢或过酸(例过醋酸将双键进行液相氧化;(3双键化合物的空气氧化;(4其它。稀释剂环氧树脂稀释剂是配合基础树脂混合使用,可以降低固化体系粘度,增加流动性,延长使用寿命,便于大面积施工;改善了操作性的同时,又不影响固化物的基本性能。方便用于浇铸、灌注、粘接、密封、浸渍等方面之应用。环氧树脂稀释剂主要分为2大类:一.反应型稀释剂(即活性稀释剂:是分子链中含有环氧基团,可以与各种固化剂的进行交链反应,形成网状结构.反应型稀释剂的种类如下:1.501(丁基缩水甘油醚-只有一端含有环氧基团,参与反应.稀释效果最好,气味较重.2.622(1,4-丁

15、二醇二缩水甘油醚-两端含有环氧基团,参与反应.有柔韧性,常用于风电发电叶片.3.669(乙二醇二缩水甘油醚-两端含有环氧基团,参与反应.有柔韧性.4.690(苯基缩水甘油醚-只有一端含有环氧基团,参与反应.有苯环,耐温较好.5.X-632(聚丙二醇二缩水甘油醚-两端含有环氧基团,参与反应.有柔韧性,常用于增加环氧胶体系的韧性.6.AGE(C12-14脂肪缩水甘油醚-只有一端含有环氧基团,参与反应.气味很轻,用途较广.7.692(苄基缩水甘油醚-只有一端含有环氧基团,参与反应.有柔韧性,常用于风电发电叶片.8.X-652(1,6-已二醇二缩水甘油醚-两端含有环氧基团,参与反应.有柔韧性,常用于风

16、电发电叶片.9.D-691环氧丙烷邻甲苯基醚或邻甲苯基缩水甘油醚-耐化学性好,特别耐酸、耐溶剂,特别在耐溶剂性和耐水性能上明显优于其它稀释剂。10.新戊二醇二缩水甘油醚(环氧稀释剂D-678-两端含有环氧基团,参与反应.一般用量在525%二.非反应型稀释剂(即非活性稀释剂:是分子链中不含有环氧基团,不能与配合的固化剂产生化学反应,属于添加型稀释剂.非反应型稀释剂的种类如下:1.丙酮2.无水乙醇3.甲苯4.二甲苯5.苯乙烯6.醋酸乙酯7.醋酸丁酯8.二甲基甲酰胺9.多元醇10.苯甲醇 一般用量在 515% 总之在环氧与固化剂体系中 ,如何选取合适的稀释剂 , 与配方设计者的思路有关 , 比如考虑

17、到:成本、稀释效果、气味、体系硬度、体系耐温等，从而选取不同的 稀释剂。 环氧树脂稀释剂包括活性稀释剂和非活性稀释剂， 活性稀释剂中间含有环氧基团， 可以参与固化反应并形成三维交联结构。非活性稀释剂不含有环氧基团，不能参 与固化反应。 醇类 （如酒精） 、 酯类（如乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯） 、酮类（如 丙酮） 、溶剂汽油、甲苯等都可以作为环氧树脂的非活性稀释剂，非活性稀释剂 加入环氧树脂中一般都会降低固化交联密度， 环氧树脂固化时间会减慢， 耐温性、 固化后强度都会降低。 活性稀释剂也有很多种，有单官能团、二官能团、三官能团、多官能团（四官能 团以上的 活性稀释剂，一般加入后都会减慢环氧树

18、脂的固化时间，降低耐温性 和固化后强度。 但也有些活性稀释剂加入环氧树脂当中可以提高固化后强度和耐 温性。 环氧树脂偶联剂 为提高填料、纤维增强材料等的湿润性，加强粘接效果，用偶联剂对其表面进行 处理。主要有硅烷系和钛酸酯系偶联剂。 硅烷偶联剂的无机官能团为三官能团，即 Si-（OR23，钛酸酯系偶联剂的无 机官能团为单官能团， 即 Ti-OR2。 偶联剂上键合的有机官能团是氨基、 硫醇基、 乙烯基、环氧基、脲基等。无机官能团与玻璃类或二氧化硅等无机填料其反应， 有机官能团与环氧或不饱和聚酯树脂或热固性树脂用固化剂发生键合反应， 偶联 剂其中间层的作用。 因此可以选用能够与环氧基或羟基有反应性

19、的基团做有机基 团。填料种类不同，效果上也与差别，有些甚至无效果。 对填料表面处理时，所采用的有效偶联剂应不仅仅只是具有一端能以化学键 （或同事又配位键、氢键）与填料表面结合，另一端可溶解扩散与界面区域的树 脂中，在其中与其大分子键发生纠缠或形成 IPN 等化学键，偶联剂含有长的柔 软键段，形成柔性的有利于应力松弛的界面层，吸收和分散冲击能量，最总得到 具有良好的冲击强度和韧性。 填料改性固化物若处于潮湿环境下，偶联剂处理的 效果显得更加突出。 用偶联剂处理填料的方法有：把偶联剂溶于丙酮或乙醇的溶 剂中，然后处理填料；偶联剂直接加到环氧与填料混合料中。 填料 填料的作用使改善制品的一些性能，并改善树脂固化时的散热条件，用了填料也 能减少环氧树脂的用量，降低成本。因用途不同可选用不同的填料，其大小最好 少于 100 目，用量视用途而定。常用填料简介如下： 填料名称 作用 石棉纤维、玻璃纤维 增加韧性、耐冲击性 石英粉、磁粉、铁粉、水泥、金刚砂 提高硬度 氧化铝、磁粉 增加粘接力，增加机械强度 石棉粉、石英粉、高温