用有機(jī)硅活性中間體對環(huán)氧樹脂E-44進(jìn)行接枝共聚改性,得到一種具有良好耐熱性和機(jī)械性能的新型改性樹脂。以自制芳香胺固化劑,添加一定量的納米TiO2和丁腈橡膠制得的膠黏劑在30℃、7D基本固化完全,25℃老化100h后,剪切強(qiáng)度仍有15.3MPa。原材料 E-44;有機(jī)硅中間體;丁腈40;納米TiO2(銳鈦礦型);聚酰胺650;復(fù)合芳香胺固化劑,KH-550,鈦酸丁酯;二月桂酸二丁基錫;DMP-30。制備膠黏劑:改性環(huán)氧樹脂的制備 將環(huán)氧樹脂E-44與催化劑放入裝有攪拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口燒瓶中。加熱升溫至一定溫度后開始攪拌。按一定摩爾比緩慢滴加有機(jī)硅的二甲苯溶液,保溫一定時(shí)間。回流冷凝不斷分離出反應(yīng)產(chǎn)生的醇和水等分子化合物,拉絲法測黏度合格即可出料,的棕紅色半透明黏稠狀有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂。固化劑的制備 取100份聚酰胺650與60份自制的芳香胺固化劑混合,加入環(huán)氧樹脂質(zhì)量2%的促進(jìn)劑(DMP-30和二月桂酸二丁基錫),混合均勻即得復(fù)合耐熱固化劑。粘接試樣的制備 取一定質(zhì)量的膠黏劑,按比例加入納米Ti,2和KH-550,少量丙酮稀釋,超聲40min。高速攪拌(7000r/min)20min。使納米TiO2充分分散,然后置于130℃箱中1h,使偶聯(lián)劑充分與環(huán)氧樹脂和納米TiO2反應(yīng).冷卻后,加入丁腈40和固化劑,攪拌均勻,粘接試片。
主要影響因素:催化劑對環(huán)氧值的影響 有機(jī)硅中間體含有活性端羥基,自聚傾向較強(qiáng),需采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┯枰钥刂啤4呋瘎?yīng)優(yōu)先促進(jìn)硅羥基與環(huán)氧基的反應(yīng),合適的催化劑能降低反應(yīng)活化能,從而降低反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時(shí)間。分別用芐基三乙基氯化銨、三苯基膦、鈦酸丁酯以及Ph3P/鈦酸丁酯復(fù)合催化劑催化與E-44的介質(zhì)共聚反應(yīng),將三苯基膦與鈦酸丁酯復(fù)配時(shí)催化效果最好,在相同的原料配比和反應(yīng)條件下所得改性樹脂的環(huán)氧值最低。AIBN與Ph3P單獨(dú)使用制得的改性樹脂久置后又分層現(xiàn)象,說明此時(shí)有部分硅中間體的活性羥基自聚合,沒有與環(huán)氧基反應(yīng)。有機(jī)硅與環(huán)氧樹脂溶解差數(shù)相差較大,從環(huán)氧樹脂相中析出。而復(fù)合催化劑所得到的改性樹脂色澤均勻、穩(wěn)定性、相容性好,靜置半年后未發(fā)現(xiàn)分層。反應(yīng)溫度和時(shí)間的影響 溫度較低時(shí)有機(jī)硅與環(huán)氧樹脂未能充分反應(yīng),而溫度過高改性效果也不好,可能是溫度過高使催化劑失活,有機(jī)硅的活性端羥基基聚合,因此溫度選200℃較好。此溫度反應(yīng)5h后,環(huán)氧值基本不變說明反應(yīng)接近終點(diǎn),再延長反應(yīng)時(shí)間意義不大。有機(jī)硅含量對粘接性能的影響 室溫下未改性樹脂的粘接性能最好,有機(jī)硅改性后與基材的結(jié)合力下降,但在250℃熱老化200h后,改性樹脂的粘接性優(yōu)于未改性樹脂。這是由于改性引入了硅氧鍵,提高了熱穩(wěn)定性。當(dāng)有機(jī)硅與環(huán)氧硅不能與環(huán)氧樹脂交聯(lián)反應(yīng),以物理共混的形式存在于樹脂中,固化時(shí)分析出所致。有機(jī)硅與環(huán)氧樹脂質(zhì)量比為5:10時(shí),改性后的樹脂綜合性能最好。有機(jī)硅含量對熱穩(wěn)定性的影響 有機(jī)硅含量越高固化物耐熱性越好,因?yàn)楣柩蹑I的見恩那個(gè)比碳氧鍵的鍵能大得多,并且硅樹脂是硅原子上連接有機(jī)基團(tuán)的交聯(lián)型半無機(jī)高聚物,對所連接的羥基有屏蔽作用,從而提高了聚合物的氧化穩(wěn)定性。純環(huán)氧樹脂固化后在232℃時(shí)就開始降解,350℃急劇分解,420℃時(shí)基本降解完全。Z6018后起始分解溫度明顯升高,并隨有機(jī)硅比例的增加而升高,起始分解溫度升高到326℃,500℃時(shí)還有55%的質(zhì)量保持率。
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