含芳環脂肪胺在室溫固化耐高溫環氧膠中的應用研究

欒 猛，張培影，歐 濤，劉龍江

（上海康達化工新材料股份有限公司，上海 201201）

含芳環脂肪胺在室溫固化耐高溫環氧膠中的應用研究

欒 猛，張培影，歐 濤，劉龍江

（上海康達化工新材料股份有限公司，上海 201201）

研究了2種間二甲苯二胺（MXDA）縮聚物（縮胺105和G-328）在室溫固化耐高溫環氧膠中的應用，測試了其貯存性、固化速度、耐高溫性、剛性和韌性等性能。結果表明，縮胺105反應速度較慢，G-328反應速度較快，2種縮胺均可在室溫下24 h完全固化。其中縮胺105剛性較強、韌性較差，因此耐高溫性能優異，適合用于提升體系的耐高溫性能；G-328韌性較好、剛性較弱，在保證一定耐高溫強度情況下，可提升體系的柔韌性。

間二甲苯二胺縮聚物；室溫固化；耐高溫

環氧膠粘劑因性能優異而得到了廣泛應用。其中室溫固化耐高溫類環氧膠粘劑是近年研究的熱點，眾多文獻對耐溫樹脂、耐溫增韌劑和芳香胺類固化劑等進行了一系列的研究。在固化劑中間二甲苯二胺（MXDA）因其苯環結構耐熱、脂肪胺結構可室溫固化等特點受到廣泛關注。但是，MXDA易吸潮成鹽，因此在膠粘劑中多應用其改性產物。本研究針對揚聲器行業對室溫固化耐高溫環氧膠的需求，探究了2種MXDA縮合物固化劑（縮胺105和G-328）在室溫固化耐高溫環氧膠中的應用，比較了貯存性能、固化速度、室溫固化程度、常溫和高溫力學性能。

1　實驗部分

1.1原材料

雙酚F環氧樹脂170，南亞環氧樹脂有限公司；酚醛環氧樹脂F-51，無錫樹脂廠；CTBN環氧預聚體861340，CVC熱固性特種材料公司；抗氧劑1010，巴斯夫（中國）有限公司；200＃聚酰胺固化劑，江西宜春遠大化工有限公司；四乙烯五胺TEPA，深圳市佳迪達化工有限公司；縮胺105，長沙市化工研究所；G-328，三菱瓦斯化學（上海）有限公司；高嶺土、偶聯劑KH-550，深圳市佳迪達化工有限公司。

1.2膠粘劑制備

1.2.1樹脂組分A的制備

按質量比將1份抗氧劑1010與49份雙酚F環氧樹脂混合，在110 ℃下攪拌溶解直至均勻透明。再加入30份酚醛環氧樹脂F-51和20份861340，進行攪拌并抽真空，制得均勻透明A組分。

1.2.2固化劑組分B的制備

按質量比將60份200＃聚酰胺固化劑、4份TEPA、5～10份芳環脂肪胺類固化劑、2份KH-550和24～29份高嶺土分批加入攪拌釜中攪拌并抽真空，制得B組分，具體如表1所示。

表1　芳環脂肪胺配制的B組分Tab.1　B components prepared from aliphatic amine containing aromatic ring（單位：質量份）

1.3性能測試

剪切強度：用島津電子拉力機，按GB/T 7124—2008進行測試；

剝離強度：用島津電子拉力機，按GB/T7122—1996進行測試；

差示掃描量熱分析：用梅特勒托利多差示掃描量熱儀，升溫速率10 ℃/min；

表干時間：按GB/T13477.5—2002進行測試。

2　結果與討論

2.1貯存性測試

將表1中B組分分別裝入透明的廣口玻璃瓶內，擰緊瓶口并放置在室溫環境下，在1 a內的不同時間段觀察固化劑表面是否有吸潮形成鹽，結果顯示均無明顯變化產生，說明縮胺105和G-328使用工藝性較好，由其制備的固化劑貯存性較佳。

2.2固化速度測試

將A組分分別與相應量的縮胺105和G-328混合均勻，測試方案與結果如表2所示。

表2　表干時間Tab.2　Tack free time

由表2可知：G-328的反應速度稍快，縮胺105反應速度較慢，因此可依據具體的工作場合，單獨選用或者復配縮胺固化劑來調節固化速度，滿足使用要求。

2.3室溫固化程度測試

將A組分分別與B2、B5按質量比1：1混合均勻，放置在恒溫恒濕室內，固化24 h、48 h和120 h后，對固化物進行熱掃描，測試是否有放熱峰。結果如圖1所示。

圖1　放熱峰譜圖Fig.1　Exothermic peak spectra

由圖1可知：2個譜圖顯示仍有部分放熱峰，說明縮胺105和G328體系在室溫下大部分已經反應了，但在更高的溫度下還會繼續反應。這是因為體系隨著反應程度的增加，受限于空間位阻的作用而不能完全反應。

同時結合產品實際使用情況可知，揚聲器彈波震動會產生大量的熱，等同于對膠進行加熱后固化。模擬此情況，對上述室溫固化后的膠進行100 ℃/20 min的后固化，同時進行熱掃描測試，結果如圖2所示。

圖2　放熱峰譜圖Fig.2　Exothermic peak spectra

由圖2可知：經后固化之后，縮胺105和G328體系均無明顯放熱峰，體系達到完全固化程度，在實際使用中有利于產品性能保持穩定。

2.4力學性能測試

將A組分分別與B1、B2、B3、B4、B5和B6按照質量比1：1混合均勻，常溫固化72 h后測試常溫剪切強度、180 ℃高溫剪切強度和90°剝離強度。結果如表3所示。

表3　力學性能Tab.3　Mechanical properties

由表3可知：縮胺105固化劑耐溫性能優異，對提升體系耐高溫性能效果顯著，但是常溫剪切強度和剝離強度不高，這主要是與縮胺105的分子結構有關， MXDA通過縮掉1個NH2形成縮聚物105。因此105剛性太強、韌性太差；數據顯示G-328耐溫性較低，但是常溫剪切強度和剝離強度較高，這同樣是與G-328分子結構有關， 因為G-328是MXDA與環氧氯丙烷進行縮聚再與一定量的MXDA進行復配得到的，因此G-328韌性較好，剛性較弱，耐溫性較差，在提升體系的常溫剪切強度方面效果顯著。根據2者的特點，可以對其進行復配，得到一種綜合性能較好的固化劑。

3　結論

實驗初步研究了縮胺105和G-328的性能，結果顯示：縮胺105反應速度較慢，G-328反應速度較快，2種縮胺均克服了MXDA易吸潮成鹽的缺點，均可在室溫下24 h完全固化。其中縮胺105剛性較強、韌性較差，因此耐高溫性能優異，適合用于提升體系的耐高溫性能；G-328韌性較好、剛性較弱，在保證一定耐高溫強度情況下，可提升體系的柔韌性。根據具體工作場合，單獨選用或復配縮胺105和G-328可制得性能較好的雙組分室溫固化耐高溫環氧膠粘劑。

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On application of aliphatic amines containing aromatic ring in RT curable and heat-resistant epoxy adhesive

LUAN Meng, ZHANG Pei-ying, OU Tao, LIU Long-jiang
(Shanghai KangDa New Materials Co., Ltd., Shanghai 201201, China)

The application of two MXDA condensates(Condensed-amine 105 and G-328) in the RT curable and heat-resistant epoxy adhesive was investigated. The storage stability and curing rate of the curing agents, the heat resistance, rigidity and toughness of the cured were measured. The results show that the curing rate of Condensed-amine 105 is slower, the curing rate of G-328 is fast, and both the curing agents can be cured completely at RT for 24 h. For the products cured with Condensed-amine 105, the rigidity is better and the toughness is poor, the heat resistance is excellent, this curing agent is suitable for increasing the heat resistance of the system; for the G-328 system, the toughness is better and the rigidity is poor, so this curing agent is suitable for increasing the system flexibility in the condition of ensuring the definite hightemperature strength.

MXDA condensate; room curing; heat-resistant

TQ433.4+37

A

1001-5922（2016）10-0046-03

2016-06-17

欒猛（1988-），男，中級工程師。從事環氧膠粘劑及樹脂材料方向的研究。E-mail：sdluanmeng@163.com。