应用化工毕业设计论文环氧树脂胶粘剂.doc

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1、绪论在19世纪末和20世纪初两个重大的发现揭开了环氧树脂发明的帷幕。远在1891年德国的Lindmann就用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物。1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物。这两种化学反应至今仍是环氧树脂合成中的主要途径。1934年Schlack用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚合制得了高分子聚合物， 并作为德国的专利发表。1938年之后的几年间，瑞士的Pierre castan及美国的S.O.Greenlee所发表的多项专利都揭示了双酚 A和环氧氯丙烷经缩聚反应能制得环氧树脂； 用有机多元胺类或邻苯二甲酸酐均可使树脂

2、固化，并具有优良的粘接性。这些研究成果促使了美国 DeVe-Raynolds公司在1947年进行了第一次具有工业生产价值的环氧树脂的制造。不久，瑞士的CIBA公司、美国的Shell公司以及Dow Chemical公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发工作。进入20世纪50年代，在普通双酚A环氧树脂生产应用的同时，一些新型的环氧树脂相继问世。如1956年美国联合碳化物公司开始出售脂环族环氧树脂，1959年Dow化学公司生产酚醛环氧树脂。由于环氧树脂品种的增加和应用技术的开发，环氧树脂在电气绝缘、防腐涂料、金属结构的粘接等领域的应用有了突破，于是环氧树脂作为一个行业蓬勃地发展起来。目前它的品种

3、及应用开发仍很活跃，正可谓方兴未艾。中国研制环氧树脂始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海开始了工业化生产，60年代中期开始研究一些新型的环氧树脂和脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂等。年代末又开发了元素改性环氧树脂和特种环氧树脂等品种。经过40余年的努力，我国环氧树脂生产和应用得到了迅速的发展，目前生产厂家已达100余家。生产的品种、产量日益增多，质量不断提高，在国民经济建设中正起着越来越重要的作用。但是以生产规模产品质量、品种方面和世界先进水平相比差距还很大。我们必须用跳跃式发展模式，向着“规模化、高纯化、精细化、

4、专用化、系列化、功能化”六化方向发展，才能满足各行各业对环氧树脂的需求。1998年我国环氧树脂总消耗量为120kt。其中，涂料行业占45%、复合材料占38%、电气电子行业占13%、胶粘剂占3%、其他1%。今后环氧树脂应用技术领域开发方向是涂料、电子材料、高性能复合材料、 防火材料、液晶环氧树脂、环氧树脂-无机纳米复合材料、蔗糖基环氧单体及环氧化合物、环保型材料等。环氧胶黏剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂等组成的液态或固态胶黏剂。由于环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料具有很强的粘结力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，而本文则是针对环

5、氧树脂胶粘剂的制备与应用。1环氧树脂胶粘剂1.1 环氧树脂胶粘剂的发展历程胶粘剂与塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料并称为五大合成材料，它涉及高分子化学、分析化学、有机化学、无机化学、高分子物理、物理学、流变学、生物学等。胶粘剂粘接技术已成为了一门新兴的边缘学科，正在不断的得到发展。6000多年前，人类已开始使用粘土作为胶粘剂，2000多年前人们就用沥青和松香粘接密封船只。20世纪以来，随着高分子工业的蓬勃发展，各种合成高聚物大量涌现，由此出现了合成胶粘剂，它比天然胶粘剂有更多的品种、更强的粘接性、更好的耐久性和更广的适用性。胶粘技术进入了一个崭新的时代，胶粘剂品种不断推陈出新，粘接工艺不断改进更

6、新，不仅为现代技术的发展提供了重要的工具和手段，同时也带动了相关行业的腾飞和进步。胶粘剂在航天、航空、舰船、军工、机械、电子、交通、建筑、轻工、化工二、医疗等领域得到了广泛应用，在现代科技生产中发挥了重要作用。在众多的合成胶粘剂中，环氧树脂胶粘剂是一种粘接性好，应用非常普遍的胶粘剂，曾有“万能胶”和“大力胶”之称。环氧树脂胶粘剂的专利出现于1933年，1946年Ciba一Geigy公司推出牌号为Araldite系列产品。1950年开始用于结构粘接，并且首先用在航空工业。20世纪60年代研制出第1代环氧树脂胶粘剂，70年代初以弹性体为增韧剂开发了第2代环氧树脂胶粘剂，性能有了大幅度提高。80年代

7、初采用新的技术制得了第3代环氧树脂胶粘剂，不仅粘接强度高，而且耐冲击性和耐久性更好。90年代初从分子微观结构着手，实现分子网络内增韧，使环氧树脂具有更大的强度飞更好的韧性、更高的耐热性、更优的耐久性，满足高新技术发展的需要。胶粘剂又称粘合剂、粘接剂，它是一类单组分或多组分的，具有优良粘接性能，并在一定条件下能使被胶接材料紧密胶合在一起的物质。而我国是最早使用胶粘剂的国家之一。许多出土的文物表明，5000年前我们的祖先就会用粘土、淀粉、松香等天然材料做胶粘剂。秦朝以糯米、石灰制成的灰浆用于长城基石的胶接，使得万里长城至今屹立于世界东方。我国于1958年建立起自己的合成胶粘剂工业，目前已能生产环氧

8、树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、脲醛树脂胶粘剂、氨基树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、有机硅胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂等几乎所有种类的胶粘剂。直到21世纪初，随着合成高分子材料工业的发展及工业水平的提高，胶粘剂才成为一种新颖的材料受到广泛重视，并且逐渐发展成为一个独立的工业部门一胶粘剂工业。胶粘剂与胶接技术是新兴的边缘科学，它涉及到高分子材料科学、无机材料及表面化学、固体物理及力学、合成化学及界面科学等有关学科。目前，胶粘剂不仅广泛应用于木材加工、建筑、电子工业、造船、汽车、机械和宇航等重要工业部门，也大量应用到与人们日常生活有关的包装、家具、造纸、医疗、织物和制鞋等轻工业方面。随着科学技术的发展及胶粘剂理论

9、研究的不断深入，它将有更加广阔的发展前景。1.2 环氧树脂胶粘剂的现状与前景1环氧树脂胶黏剂的现状:环氧树脂有优异的粘接性能,不仅能粘接木材、陶瓷,还能粘接金属、玻璃等,有万能胶之称。因而环氧树脂胶粘剂在交通运输、电子工业、机械工业等行业得以应用。2001年胶粘剂领域对环氧树脂的需求量约为0.4万t/a,环氧胶粘剂在城市住宅工程和土木建筑领域的应用较为广泛,具有较好的发展前景,到2005年需求量约4万t而2009年达到了10万t。这仅仅是几个行业。据统计，我国胶粘剂产量1997年为176万吨，2001年为243万吨，2005年为365万吨。预计2010年，我国胶粘剂产量将达到730万吨，年均增

10、长率保持115；销售额达到570亿元，年均增长率保持118，2010年我国胶粘剂产量和销售额将居世界第一位和第三位。2环氧树脂胶黏剂的前景:如上所述，由于受国际金融危机的影响，我国采取了一系列产业结构调整政策和财政支持政策，进一步扩大内需，保增长，渡难关，上水平，如果没有受到其它影响。近年来，由于汽车、家电、宇航和交通行业的迅速发展，给我国胶粘剂工业发展搭建了良好的平台。在“十一五”期间我国胶粘剂总产量可望达至730万t，年增增长11，其中产量最大的是三醛胶，为265万t，水性胶324万t“十一五”(20062010)期间，我国胶粘剂行业总的发展态势是市场需求的稳步速增，环保节能型胶粘剂产品加

11、快发展，高性能、高新技术产品将得到较快发展，胶粘剂原材料供应将获得很大改善；胶粘剂生产将进一步向规模化、集约化优势企业集中，外资企业将持续增加，埔东新区，特别是滨海新区近年来将仍然保持两位数增长态势，高新技术胶粘剂产品品种将不断扩大。“十一五”是我国胶粘剂工业发展的机遇期。2012年后我国又将以崭新姿态出现在世人面前，2015年，即“十二五”计划末，我国胶粘剂产量将突破600万t大关。据不完全统计，目前我国胶粘剂和密封胶生产厂家有3500多家，但上规模企业不足100家，品种牌号约3000多个。从应用情况看，胶合板和木工用胶量最大，约点总胶量的4697，建筑材料用胶粘剂占2612，包装及商标用胶

12、粘剂约占1214，制鞋及皮革用胶粘剂占607，其他胶粘剂使用量占87。1.3环氧树脂胶粘剂的分类：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

13、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、疲劳及冲击等栽荷。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40kNm。(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2050kNm。(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10-310-4cm)、密封胶

14、(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)。按主要组成分类有：纯环氧树脂胶粘剂和改性环氧树脂胶粘剂。已经商品化的改性环氧树脂胶粘剂有：酚醛-环氧树脂胶粘剂，尼龙-环氧树脂胶粘剂，丁腈-环氧树脂胶粘剂，丙烯酸-环氧树脂胶粘剂，聚硫-环氧树脂胶粘剂和聚氨酯-环氧树脂胶粘剂。按专业用途分类有：机械用环氧树脂胶粘剂（如农用胶

15、）、建筑用环氧树脂胶粘剂（如粘钢加固胶）、电子用环氧树脂胶粘剂（如封灌胶）、修补用环氧树脂胶粘剂（如混凝土灌注胶），以及交通用胶、船舶用胶等。按施工条件分类有：常温固化胶、低温固化胶和其他固化胶（光固化胶、电子束固化胶等）按包装形态分类有：单组分胶、双组分胶和多组分胶。按胶粘剂的形态分类有：无溶剂型胶粘剂、溶剂型胶粘剂、水基型胶粘剂(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)。按照与环氧基团（又称缩水甘油基）相连的基团和化合物结构，环氧树脂大致可以分成缩水甘油醚型树脂，缩水甘油型树脂，缩水甘油胺型树脂，脂环族环氧化合物，线状脂肪族环氧化合物等。环氧基团含量 环氧基是环氧

16、树脂最重要的特性基团，它的含量是环氧树脂最重要的技术指标。依据该指标可计算固化环氧树脂所需固化剂的基本用量。描述环氧基含量的3个量为，环氧当量，环氧值和环氧百分含量。三者之间互相换算式为：环氧当量=100/环氧值， 环氧值=环氧基百分含量/431.4环氧树脂胶黏剂的特点环氧树脂胶粘剂是一种粘接性能很好，应用非常普遍的胶粘剂。环氧树脂粘剂是以环氧树脂为主体配制而成的。环氧树脂大分子末端有环氧基，链中间轻基和醚键，并在固化过程中还会继续产生经基和醚键，结构中含有苯环或杂环这些结构决定了环氧树脂胶粘剂具有如下一些特点：1.粘接力大，粘接强度高。环氧树脂胶粘剂中含有环氧基、轻基醚键、胺基、酉旨键等极性

17、基团，对多种物质都具有很强的粘接力。环氧树脂固化后内力很大，同时环氧基在一定条件下还能与金属表面形成化学键结合，因而表现很高的粘接强度。2.收缩率小，尺寸稳定。环氧树脂胶粘剂在固化时几乎不放出低分子产物，线膨胀系数受温度影响小，因此，粘接件的尺寸稳定性好。3.电性能优良，耐介质性好。环氧树脂胶粘剂的固化产物具有优异的电绝缘性能，体积电阻率为1013一1016cm介电强度为30一50kv.mm-1由于氧树脂分子中含有醚键，且分子链间排列紧密，交联密度大，故有良好的耐溶剂耐油、耐酸、耐碱、耐水等性能，特别是耐碱性强。4.毒性较低，危害性小。采用新型固化剂可配制出气味小、无毒性的环保型胶粘剂。环氧树

18、脂胶粘剂的固化产物无味无毒，无生理副作用，对人体无害。5.韧性不佳，脆性较大。环氧树脂含有很多的苯环或杂环，分子链柔性小，加之固化后交联结构不宜变形，致使未增韧的环氧树脂胶粘剂韧性不好，脆性较大，剥离强度低，不耐冲击振动。6.耐热性较差。因为环氧树脂结构中的碳碳键、醚键的键能较小高温下容易降解，故一般的环氧树脂胶粘剂耐热性较差，需对环氧树脂进行改性才能满足使用要求。2 环氧树脂胶黏剂的合成工艺与设备2.1环氧树脂粘黏剂的的原料环氧树脂胶粘剂主要组分有:（1）环氧树脂：它是环氧树脂胶粘剂的主要成膜物质，它使胶粘剂具有粘接特性和机械特性。它既可以是纯环氧树脂，也可以是改性环氧树脂。(2) N化剂：

19、它可以使线型环氧树脂分子通过化学反应，形成三维网络结构，从而使胶粘剂固化。固化剂的种类繁多，要按不同树脂的固化反应情况、对胶粘剂性的能要求以及工艺性能等条件进行配置与选择。(3) 增韧剂：一般环氧树脂固化物较脆，加入增韧剂可以改善其韧性，提高其冲击强度，有时亦可改进工艺性能。应适量掺加，否则会降低其它性能。 (4)填料：加人填料往往可以降低固化收缩率、降低成本，还可以改善胶粘剂的粘接强度、耐热性等。有时为使胶粘剂具有指定性能(如导电、耐温性)，也要加入特定填料。填料的种类很多，要按照具体要求进行选择，并要考虑到填料的粒度、形状和添加量等因素，这是配制环氧树脂胶粘剂的一个重要问题。(5) 溶剂：

20、胶粘剂有溶剂型和无溶剂型之分，加入溶剂的目的是用来溶解基础树脂，调节粘度以便于施工。所选择溶剂的挥发速度不可太快或太慢，多数用混合溶剂。溶剂的性质、用量直接影响胶粘剂的性能。(6)其他辅料：为满足胶粘剂的性能要求，需要加入一些其他组分，如：偶联剂、防老剂、颜料及香料等。环氧树脂的选择；基体树脂的性能决定胶粘剂的性能，根据被粘物使用环境、使用性能、性能价格比和用户要求诸项因素来选取基体。4，5一环氧己烷一1，2一二甲酸二缩水甘油酷(TDE一85环氧树脂)是一种性能优异的新型环氧树脂。TDE一85中含有两个缩水甘油酷基和一个脂环族环氧基的新型三官能团环氧树脂。主要特点是:勃度小，工艺性好，固化物交

21、联密度大，还夹有脂环，因此具有较高的刚性，耐热性，力学性能，耐候性及耐低温性。尤其是高温粘接性能更为突出。二酚基丙烷缩水甘油醚(E一51环氧树脂)是一种研究多和应用广泛的普通环双酚A类环氧树脂它的特点是:反应活性大，能与多种固化剂、催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物，工艺性好，固化物有很高的强度和粘接强度，固化物有一定的韧性和耐热性，缺点为耐热性和韧性不高，耐候性差。环氧树脂种类繁多，但用作胶黏剂的主要为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂国。双酚A缩水甘油醚由环氧氯丙烷和双酚A通过缩聚反应生成，它是热塑性的聚合物，几乎没有单独的作用价值，只有和固化剂反应生成不熔不溶的聚合物才有应用价值。为了适应不

22、同粘接材料的需要，环氧树脂黏剂中可加入稀释剂、填料等各种不同的辅助材料。环氧氯丙烷 环氧氯丙烷又名3-氯-1,2-环氧丙烷、表氯醇，无色油状液体，有刺激性，像醚和氯仿的气味，有毒性和麻醉性，相对分子质量92.5,沸点116,微溶于水，溶于乙醇、丙酮、醚、四氯化碳及苯中。性活泼，可由丙烷经氧化、次氯酸化、皂化，1,2-环氧丙烷经氯化或由1,3-二氯丙醇经皂化而制得。双酚A 双酚A是2,2-双（4-羟基苯基）丙烷的简称，白色针状晶体，结晶熔点155-156。C工业熔点150-152。C，不溶于水，溶于丙酮，受热到180。C时分解。2.2环氧树脂胶粘剂的配方及工艺条件原理分析：配方中，环氧树脂和聚氯

23、乙烯树脂为主要胶粘成分；邻苯二甲酸二辛脂为增塑剂；石英粉和白炭黑为填充改性剂；三氟化硼甘油，三氟化硼苯胺，二缩三乙二醇胺为固化剂；磷酸为酸化剂，并起固化促进作用及增加对金属的粘合力。环氧树脂胶黏剂 环氧树脂胶黏剂系由环氧树脂加固化剂，填料等配制而成。环氧树脂胶黏剂粘接强度高，硬度大，刚性好，能耐酸，碱，油和有机溶液，固化收缩小，可做为金属，水泥，陶瓷，玻璃，石料，木材，热固性塑料等材料的结构胶粘剂和建筑灌封材料。本品事双组分室温固化的环氧胶粘剂。被粘合的表面上涂以本品后，施加一定压力。即可让其在室温下固化。出固化条件为：16.5摄氏度时14-16秒，25摄氏度时7-9秒，30摄氏度时4-6秒。

24、主要用于各种金属与金属，金属与非金属，以及各种硬塑料制品的粘合，具有很高的粘结强度。制备及固化 将A组分混合，可制得环氧树脂硬化剂溶液，再与B组分混合物混合，即制得胶黏剂，在25下24h固化。本胶黏剂可室温固化，无刺激性臭味，具有良好的耐热性和耐湿性，用于建筑结构材料的粘接以环氧树脂为基料的胶黏剂自1950年问世以来，品种与应用面不断增加，大部分应用双酚A与环氧氯丙烷的缩合物。要求耐热的，可采用线型酚醛环氧树脂及高官能度环氧树脂。胶黏剂性能受固化剂的种类和固化条件的影响很大。脂肪胺固化剂可在室温固化，脂环族胺和芳胺可中温固化，酸酐需加热固化。许多环氧酸是二液型，在使用前主剂与固化剂混合。也有一

25、液型胶，加热固化。环氧胶的配方中常含活性稀释剂和填料。环氧胶能粘接金属、塑料、陶瓷等材料，具有优异的粘接性能。不仅在次承力结构中极其广泛的应用，尤其液态端羧基丁腈橡胶增韧的环氧胶已成为结构胶的主流，在现代航空和航天飞行器的制造中得到应用。下表是环氧树脂胶粘剂典型配方及各组分作用分析：表2-1项目 配方组成 /分 各组作用分析甲组分 711环氧树脂 75 粘料，活性大712环氧树脂 25 适合配制快速胶粘剂E-20环氧树脂 20 聚硫橡胶JLY-124 60 增韧性，改善胶粘剂的脆性石英粉 54 填料，降低成本，固化收缩率和热膨胀系数气相二氧化硅 1.8 触变剂，改善胶液流淌性乙组分 701固化

26、剂 36 改性胺固化剂，固化快KH-550 2 偶联剂，提高粘结强度DMP-30 1 促进剂，加速固化，缩短固化时间石英粉 12 填料，降低成本，降低固化收缩率气相二氧化硅 0.4 触变剂，改善胶液流淌性固化条件：甲：乙=2：1，试用期：20min25。C时，30min初化，24h达到最高强度由于采用711，712环氧和701固化剂活性高，因此得到快速固化的环氧树脂胶黏剂。其下是各种胶粘剂的配方及工艺条件：1 环氧树脂胶粘剂配方：（见表2-2）表2-2组分 用量/g制备及固化作用分析E-44环氧树脂 100 石英粉（300目以下） 30100 邻苯二甲酸二丁酯 15 三乙醇胺 1314。按配方

27、称量，稍加热，混匀即成。在压力0.2MPa，80下2h，再100下6h，可基本固化。本胶使用寿命长，适用期3d，质量稳定，耐水，耐溶剂，主要用于粘接金属、胶木、玻璃、陶瓷、石材、橡胶等。根据用途，填料亦可不加，或改用瓷粉、铁粉、铝粉。A、环氧树脂和单乙醇胺的加成产物（分子量870） 21.3 B、环氧树脂 50环氧树脂和二乙基三胺的加成产物 35.9 上制硬化剂溶液 50丁醇 8.6 二甲苯 80二甲苯 34.2 丁醇 202 耐腐蚀绝缘粘结剂配方：（见表2-3）表2-3组分 用量/g制备及固化作用分析A、环氧树脂 1 玻璃丝 0.020.03硼泥 23 B、固化剂己二胺歼渣 适量按上述组分配

28、制，常温上固化。本胶用于金属、陶瓷、木材、混凝土、电器件的粘接及作为绝缘材料的原料。3 HN-301胶粘剂配方：（见表2-4）表2-4组分 用量/g制备及固化作用分析E-51环氧村脂 100 氧化铝粉 100 邻苯二甲酸二丁酯 20 乙二胺 10按配方用量依次称量，混俣均匀，最扣加入氧化铝粉，再搅拌均匀。在0.070.1MPa压力、室温下固化48h，再8090下固化2h。本胶用于钢与橡胶、金属、非金属的胶接。4 KH-509环氧胶粘剂配方：（见表2-5）表2-5组分 用量/g制备及固化作用分析E-44环氧树脂 100 钛白粉（200目） 50 647#酸酐 80 下班粉（200目） 50按比例

29、称量混俣，加热到5060，搅拌均匀即可。固化为150下3h。200下2h。本胶用于耐高温结构的胶接和耐烧蚀材料的胶接。主要粘接不锈钢、铝合金。也可粘接陶瓷、玻璃、木材、热固性塑料等。在-40250下使用，胶层耐烧蚀，耐蠕变，但韧性差。5W-53-NH-520环氧胶粘剂配方：（见表2-6）表2-6组分 用量/g制备及固化作用分析A、E-51环氧树脂 240 二苯胺 7.5 酸洗石棉（100烘2h） 40 B、三氟化硼-须丁烯二酸四氢糠酯络合物 47 酸洗石棉（100烘2h） 20 A：B=1.44:0.33将A、B组分分别依次称量，混合均匀，再按比例将A、B两组分混合均匀使用。在1525下固化0

30、.5h固化。本胶在-60100下使用，用于金属、部分非金属的粘接。5 XY-921环氧胶粘剂配方：（见表2-7）表2-7组分 用量/g制备及固化作用分析A、711环氧树脂 100 B、46%过氧化环己酮 乙醇溶液 3.75 环烷酸钴 0.2先配制A组分，再与B组分充分混合均匀即可。在室温下12d固化。本胶主要用于粘接金属、有机玻璃、硬聚氯乙烯、聚苯乙烯、硬泡沫塑料等。7H-703环氧胶粘剂配方：（见表2-8）表2-8组分 用量/g制备及固化作用分析E-51环氧树脂 100 600#环氧稀释剂 10 650#聚酰胺 20 咪唑 8D-17聚丁二烯环氧树脂 20 -羟乙基乙二胺 8依次按用量称量，

31、混合均匀即可。此品胶黏压力为0.070.15MPa。在100下3h或60 下4h固化。本胶可在100下长期使用，耐水及耐老化性能优良，用于金属和非金属粘接。8420#环氧胶粘剂配方：（见表2-9）表2-9组分 用量/g 制备及固化A、E-20环氧树（100 650#聚酰胺（H-4固化剂）140B-63环氧树脂 20 B201偶联剂 3 690#环氧树脂 10 A：B=100：147B、三氧化二铝（300目）50先将A、B两组分各按用量称量、混合均匀。使用时再浆A、B两组分按比例调和均匀即可。在室温下24h或80下2h固化。本胶在-5582下使用。用于胶黏铝、钢等金属和胶接环氧、酚醛、尼龙等塑料

32、及橡胶、玻璃等。9204环氧胶粘剂配方：（见表2-10）表2-10组分 用量/g制备及固化作用分析E-51环氧树脂 100 650#聚酰胺 100按比例称量，混合均匀即可，在室温下96h或80下3h固化。本胶用于金属，木材、玻璃、玻璃钢等胶接。102000#环氧树脂胶配方：（见表2-11）表2-11组分 用量/g制备及固化作用分析D-17环氧树脂 100 间苯二胺 2 己二胺 12先将定量的己二胺与间苯二胺加热熔化，加入少量的环氧树脂，冷却后再加入其作的环氧树脂。在80下2h，1201h，150下6h固化。本胶用于金属和非金属材料的粘接。112000#（D-17）环氧树脂胶配方：（见表2-12

33、）表2-12组分 用量/g制备及固化作用分析D-17环氧树脂 100 己二酸甘油酯 60依次称量，均匀混合。固化为100下2h，150下4h，180下4h。本胶用于金属及非金属材料的胶接。对于橡胶制品及玻璃钢的粘接性优于一般的胶黏剂。12改性420胶配方：（见表2-13）表2-13组分 用量/g制备及固化作用分析A、E-51环氧树脂 100 二甲基苄胺 5 B-63环氧树脂 20 偶联剂B201 3 501环氧稀释剂（环氧丙烷丁基醚） 10 低分子聚硫橡胶 20 磷酸三甲酚酯 15 三氧化二铝（300目） 50 B、651聚酰胺 100 A：B=100：122.7。先配制A、B两组分，混合均匀

34、即得。25，50g。适用期为4h；25/48h，或80/2h。固化。本胶用于粘接铝、钢等金属和环氧、酚醛、尼龙等塑料及橡胶、玻璃等。13室温固化环氧化胶粘剂配方：（见表2-14）表2-14组分 用量/g制备及固化作用分析E-51环氧树脂 100 苯二甲酸二丁酯 20 二乙烯三胺 8 氧化铝粉（200目） 100在压力0.05MPa，20下固化24h。本胶主要用于粘接各种金属、胶木、陶瓷、玻璃等。14室温固化高温使用环氧胶粘剂配方：（见表2-15）表2-15组分 用量/g制备及固化作用分析E-51环氧树脂 100 间苯二胺 18 600稀释剂（二缩水甘油醚） 10 间苯二酚 10在压力0.05M

35、Pa，20下固化24h。本胶用于不能高温固化的耐热接头的胶接。15环氧有机硅胶粘配方:（见表2-16）表2-16组分 用量/g制备及固化作用分析E-51环氧树脂 100 二乙烯三胺 8 正硅酸乙酯 8 在压力0.05MPa，20下固化24h。本胶耐水性能好，用于各种金属、塑料、陶瓷件的胶接。16E-10胶（JW-1修补胶）配方:（见表2-17）表2-17组分 用量/g制备及固化作用分析A、E-44环氧树脂 150 三乙醇胺 10 N-330聚醚 10 高岭圭 50 B、650#聚酰胺 100 C、KH-550偶联剂 间苯二胺-DMP30反应物 25 A：B：c=10：20：1先将A、B两组分分

36、别按比例称量，均匀混合，然后按比例将A、B、C三组分混合均匀即可，固化为80下固化1h或60下2h。本胶使用温度为-6060。它耐水、耐油、耐气候，粘接性能较好。主要用于各种金属、下班钢、胶木、陶瓷、玻璃及某些塑料材料的粘接。2.3 环氧树脂胶粘剂的合成与工艺环氧胶粘剂的合成方法大致有下列几种类型：(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；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

37、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。相对分子质量小于900，聚合度小于2的双酚A型环氧树脂称低分子量的环氧树脂；相对分子质量在900-1500，聚合度2-4的称

38、为中分子量环氧树脂；相对分子质量在2900-8000，聚合度在9-30的称高分子量环氧树脂；相对分子质量在（10-45）万为超高分子量环氧树脂。由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠的存在下进行缩聚反应生成环氧树脂胶黏剂的反应式如下：由于分子链间的反应，不可避免会引起分子量的增大，故n为零的产品只是理想状态，只能制备尽可能使聚合度接近于零的产品。通过调节环氧氯丙烷和双酚A之间的摩尔比和反应条件来生产不同分子量规格的产品，在制备低分子量环氧树脂时总是采用环氧氯丙烷过量的方法。低分子量的环氧树脂在室温下呈液态，又被称为软树脂或液态树脂，是环氧树脂中产量最大，用途最广的品种，在其制备工艺有减压沸脱水法和催化

39、醚化法。双酚A型环氧树脂的工艺流程如下：图2-1组成环氧树脂胶粘剂的环氧树脂、固化剂增韧剂不同，环氧树脂胶粘剂的性能也有很大差异。本章通过电子万能试验机对环氧树脂胶粘剂室温拉伸剪切强度、高温拉伸剪切强度进行测试，通过力学性能测试结构对组成胶粘剂的不同环氧树脂配比及不同增韧方法进行比较，以确定组成环氧树脂胶粘剂的最优配方。通过室温拉伸剪切强度测试、高温拉伸剪切强度测试和剥离强度测试优化增韧剂添加量和固化剂添加量。环氧树脂固化后存在内应力大、质脆，耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差等缺点，在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用。为了增加环氧树脂的韧性，最初人们采用的方法是加入一些增韧剂、增柔剂，

40、但这些低分子物质会大大降低材料的耐热性、硬度、弹性模量及电绝缘性能。从20世纪60年代开始，国内外普遍开展了对环氧树脂的研究工作主要有液态橡胶增韧环氧树脂、热塑性树脂增韧环氧树脂、刚性粒子增韧环氧树脂、聚氨酯增韧环氧树脂等。2.3.1液态橡胶增韧环氧树脂液态橡胶增韧改性一般是指含有端羧基、胺基、羟基、硫醇基的液态丁腈橡胶、聚丁二烯等，与环氧树脂相混溶，在固化过程中析出，形成“海岛模型”的两相结构，通过活性基团相互作用，在两相界面上形成化学键而起到增韧作用。近年来，除了采用纯活性液态橡胶的预反应加成物之外，已发展到第二代采用高官能度环氧树脂和第三代采用金属茂催化剂制备嵌段共聚体改性环氧预聚物。通

41、过液态橡胶增韧环氧树脂之后，不但提高胶粘剂的剥离强度，而且整体机械性能和热性能并未明显降低。但其不足之处在于：改性基体的韧性会转移到纤维复合材料中去；由于低剪切模量的橡胶粒子的加入，复合材料层与层之间的剪切强度降低；橡胶组分的加入会降低体系玻璃化温度，这不符合对材料耐热性要求日趋升高的发展趋势。2.3.2热塑性树脂（TP）增韧环氧树脂为克服液态橡胶增韧环氧树脂的上述缺点，近年来，随着高分子相容性理论的发展和增韧技术的进步，热塑性树脂增韧环氧树脂获得了长足的发展，有效地克服了液态橡胶改性环氧树脂体系的不足。热塑性树脂作为增韧剂加入环氧树脂中，与环氧树脂形成共连续相或颗粒分散相，使环氧树脂的韧性得

42、到提高。但由于固化后的树脂体系两相相容性欠佳，界面作用力较弱，致使改性效果不佳，因而需要寻求新的方法来提高环氧树脂的韧性。2.3.3刚性粒子增韧环氧树脂在树脂中加入刚性粒子除了可以降低材料的成本，还可以控制材料的热膨胀与收缩率，提高基体的韧性。为了获得良好的增韧效果，用来增韧的无机刚性粒子需要有适当的粒度和弹性模量，并且刚性粒子与树脂间要有良好的粘接性能。余志伟首次提出预先对硅微粉进行增韧处理来达到增韧环氧树脂的新思路，并根据断裂理论，采用循环脉冲载荷对增韧硅微粉/环氧树脂复合材料进行冲击性能试验，取得了良好的增韧效果。他的增韧机理为：预先对填料表面进行增韧处理，即在填料表面包覆一层具有增韧环

43、氧树脂功能的高分子材料，使填料表面柔性化。将其填充到环氧树脂后，在树脂/填料界面上形成一个应力缓冲层，并且在整个固化交联体系中形成一个紧密相连的柔性网络结构。当应力传递到树脂/填料界面时，则可通过柔性网络传递和释放，从而达到增韧环氧树脂的目的。2.3.4聚氨酯增韧环氧树脂以往方法对环氧树脂增韧后，会造成树脂强度的下降，如何解决增韧与增强的矛盾已成为增韧环氧树脂新的研究课题。聚氨酯（PU）是一类常用的高分子材料，广泛应用于国民经济各个方面。与普通塑性增韧不同的是，聚氨酯不仅能改善环氧树脂的脆性，提高柔韧性，还能增强环氧树脂。聚氨酯增韧环氧树脂胶粘剂是通过聚氨酯和环氧树脂形成半互穿网络聚合物(SI

44、PN)和互穿网络聚合物(IPN)来实现。她的设计原理是：OCN-R-NCO+HO-R1 -OHCNRNHCRO.互穿网络聚合物是两种或两种以上交联聚合物相互贯穿而形成的交联网络聚合物。它是一种复相高分子材料，网络之间存在物理贯穿，但无化学反应，其特点是一种材料无规则地贯穿到另一种材料中，使得IPN体系中两组分之间产生了协同效应，起着“强迫包容”的作用。当固化反应发生时，原来相混溶的增韧剂由于不参与反应而被离析分相出来。分散的增韧剂颗粒的存在是环氧树脂得以增韧的关键，增韧剂颗粒直径一般在几微米以下。在材料破坏时，裂纹的扩展遇到分散相颗粒便分枝、转向，从而消耗能量来阻止裂纹变成裂缝。另外，分散相在

45、材料受力时，还能起到调动环氧树脂网络分子发生取向、拉伸、变形和诱发产生银纹等许多消耗过程，从而使材料抵抗裂纹的扩展力提高，韧性显著增强。聚氨酯改性环氧树脂的方式主要有：端胺基聚氨酯改性环氧树脂、端羟基聚氨酯改性环氧树脂、封闭异氰酸酯改性环氧树脂、多组分聚氨酯改性环氧树脂聚氨酯-环氧树脂接枝共聚法。前人以聚氨酯改性环氧树脂，主要采用物理共混或接枝共聚使两种树脂形成IPN体系来实现。这对所用的聚氨酯与环氧树脂相容性要求较高，并且所用的聚氨酯没有参与固化反应。而本课题把环氧基直接引入聚氨酯分子链，所制备的ETPU与其它聚氨酯相比，最大的优点在于：一是将反应活性较高的环氧基引入聚氨酯分子，使得聚氨酯既

46、保持了柔韧性基团，又具有环氧树脂的反应活性，其与环氧树脂相溶性良好，可以与环氧树脂同步参与固化反应。二是几乎不含游离异氰酸酯单体，对环境的潮气不敏感，具有很好的施工性能。三是其固含量高、贮存稳定性较好，以ETPU改性的环氧胶粘剂的机械性能、耐溶剂性能优异，符合现代胶粘剂的发展方向。纯的环氧树脂是一种热塑性树脂，性能差，没有多少使用价值。但当它与固化剂反应形成三维网络结构后，便呈现出一系列优异的性能，这也决定了环氧树脂胶粘剂的基本组分是环氧树脂和固化剂。随者高分子材料的发展及对胶粘剂应用不断提出的新要求，现有环氧树脂胶粘剂大都由多种成分组成，以便使其具有较全面的性能。2.4环氧树脂胶粘剂的主要设备镀膜系统：单体镀膜系统，批量生产线镀膜系统，射频/中频等磁控溅射镀膜，电子束蒸发镀膜，多弧离子镀等物理气相沉积PVD镀膜设备。 镀膜产品：装饰膜，不导电绝缘镀膜，EMI镀膜，耐磨损硬质膜, 工具膜，金属膜，光学膜，及各种功能技术薄膜。图2-2