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【胶黏剂】佳百特胶黏剂 优化活性液态聚合物的使用,增强环氧化物的韧性

2015/8/12 10:37:40| 次阅读| 来源欧洲涂料杂志| 作者杰里米·帕萨塔

摘要:尽管环氧胶黏剂性能良好,但由于交联密度较高,使得胶黏剂本身出现脆性。为增强韧性,通常加入活性液态聚合物(RLP)。选择合适的活性端基至关重要。加入新型RLP可提高常温和低温环境中环氧胶黏剂的应用性能,本文探讨了新型RLP的化学性能。

双组分环氧胶黏剂中RLP的选择

以上论述了在单组分环氧胶黏剂中端环氧基RLP 的使用。在双组分胺固化环氧胶黏剂中,发现RLP可与胺类固化剂结合,也可与配方中的环氧部分结合。因此,恰当选择活性端基对于增韧效果至关重要。

如果将RLP加到胺类固化剂中,那么得到的端胺基丁腈橡胶(ATBN)共聚物将使韧性达最佳。如果将 RLP加到配方中的环氧组分中,那么端环氧基丁腈橡胶 (ETBN)也将使韧性达最佳。究竟是将RLP加入胺类固化剂中,还是加入到环氧树脂中,取决于下面几个因素,包括RLP与所选胺类的相容性、黏度限制及胶黏剂的最终韧性等。若考虑与胺类固化剂的相容性,应选择端胺基丁腈橡胶;一般来说,端胺基丁腈橡胶与脂肪胺不相容。

如果端胺基丁腈橡胶与所选胺类固化剂不相容,应在配方加入环氧加成物或缩水甘油酯端环氧基丁腈橡胶。RLP加入配方中的任一组分都会增加黏度。因此,RLP可以加在配方的任一组分中,这扩大了黏度增加的空间。加入浓度相似的端胺基丁腈橡胶或者环氧加成物,并非总能达到相同的增韧效果。相分离动力学对于增韧过程中提供最佳形态至关重要。

确认助剂的不同功效

将改性脂肪胺加成物与聚酰胺进行混合,对标准的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂进行固化,固化剂中包含25份(份/100份树脂)含18%丙烯腈的端胺基丁腈橡胶,或25份含18%或26%丙烯腈的环氧加成物[8](第一个体系)。在对第二个体系进行的评估中,仅使用一种脂肪胺类固化剂,对标准双酚A二缩水甘油醚环氧树脂进行固化,固化剂中包含与第一个配方完全相同的橡胶配比15份(份/100份树脂)。

图8为在冷轧钢上T剥离强度试验结果,结果表明,在配方中加入端胺基丁腈橡胶或环氧加成物,并使用改性脂肪胺加成物和聚酰胺混合物进行固化,可产生极佳效果,而仅使用脂肪胺进行固化的配方,端胺基丁腈橡胶未能起到任何增韧效果。

图8 加入端氨基丁腈橡胶或环氧加成物的双组分胺固化环氧胶黏剂的增韧性

这是因为,如上所述,端胺基丁腈橡胶与脂肪胺不相容,且它在配方中反应缓慢,使其没有机会进行相分离,从而无法为增韧提供恰当的第二相形态。数据还表明,环氧加成物中丙烯腈的含量与固化剂体系有关,需要对不同丙烯腈含量的加成物进行检测,以确保达到最佳效果。

RLP可以用于配制自由基固化胶黏剂

使用RLP增加胶黏剂韧性的方法,也可推广到其他类型的体系中,如丙烯酸类、自由基固化类或紫外固化类体系。恰当选择活性端基化学方法,对这些体系达到最佳效果至关重要。甲基丙烯酸酯(乙烯基)端基的 RLP可有效介入这些胶黏剂体系的配制,并为增韧提供恰当的相形态。甲基丙烯酸酯端基RLP的使用量接近环氧胶黏剂中的使用量,一般为15份(份/100份树脂)。除了端基功能外,含有丙烯腈的甲基丙烯酸酯端基的RLP 在其聚合物链主链上也含有类似的活性丙烯酸甲酯基侧基,沿主链分布。这进一步确保了甲基丙烯酸酯端基的RLP可有效植入这些胶黏剂中。

仔细甄选助剂,使性能达到最优化

无论是采用断裂韧性试验、T剥离强度试验,还是搭接剪切试验,结果均表明,在环氧胶黏剂中使用RLP 能够极大提高胶黏剂的韧性。选择恰当的RLP,对于实际应用达到最佳性能至关重要。要使韧性最大化,需要考虑选择合适的活性端基化学组成和丙烯腈含量。

对于单组分环氧树脂,应使用端环氧基丁腈橡胶,以环氧加成物的形式或以缩水甘油酯的形式使用均可。而专为低温环境开发的环氧加成物在-40 ℃下具有独特的低温性能。

对于双组分环氧树脂,可使用端胺基丁腈橡胶或端环氧基丁腈橡胶,且必须考虑与配方中成分的相容性,以避免发生相分离。因此,在增强胶黏剂韧性方面,配方设计人员有多种选择。

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