由以上可知,胶粘剂中加入一定量的填充剂,可以降低固化过程的收缩率,也能赋予胶粘剂某些特殊性能以适应某些特殊的使用要求。加入填充剂能使胶粘剂增稠,避免其因固化过程中流动而造成缺胶或影响树脂的配比,也能改变环氧树脂的触变性能,以控制胶液的流动性。填充剂粒子的活性表面与某些大分子链结合能形成交联结构,当某条分子链受到应力时可以通过交联点将应力分散传递到其他分子链上,因此当某一链发生断裂其他链仍然能起到作用。加入填充剂同时可以调节固化过程中的收缩率,降低胶粘剂与被粘物之间热
膨胀系数的差别,能阻止裂缝延伸,因此可以显著增强胶接强度尤其是高温下的剪切强度,也就是说增强了胶粘剂的耐热性能。
2.5 固化剂的选择
环氧树脂、固化剂的分子结构以及它们之间相互反应性决定了固化物的热变形温度和热氧化稳定性。固化剂直接影响固化物的综合性能,完善和优化环氧胶粘剂的固化体系是改善耐热胶粘剂性能最为常见的方法之一。通常要求所选用的固化剂或具有多官能度、或具有稳定的化学结构,在与环氧树脂反应后可增加环氧树脂的交联度,提高环氧树脂的热稳定性。这类固化剂分为两类,一是芳香胺族、芳香多胺、改性胺等;另一类是芳香族多官能度酸酐。因此选用耐高温、热稳定性优良的固化剂以及在胶体中加入其它功能性聚合物是改善环氧胶粘剂耐热性的有效途径。
由于环氧树脂本身并不具备良好的机械强度、电气绝缘、耐化学腐蚀等性能,所以不能单独使用,只有和相匹配的固化剂混合后才能起到粘接作用。环氧树脂分子结构中的环氧基团与不同固化剂进行交联,可生成性能优良的固化物[17],一种性能优异的固化剂等于开发出一种新型环氧树脂,所以固化剂占有十分重要的位置。张多太[18, 19]的SP树脂, F系列的固化剂可使环氧树脂具有优异的阻燃性能,耐温达到了500~1 000℃。
芳香胺固化剂比脂肪胺固化的环氧树脂耐热性高,但热稳定性比较差,将芳香胺改性成酰亚胺以提高耐热性已是近年来开发高性能固化剂的方向之一。卢彦兵等[20]以N2对羟基苯基马来酰亚胺(HPM)作为邻甲酚醛
环氧树脂固化剂,这种固化剂能显著提高聚合物的Tg和热分解温度,热分解温度接近400℃。张多太等[21]研制的F系列环氧树脂固化剂,可以使环氧树脂的耐热性提高到300℃,短时可到500℃。其研制的SP树脂,只要加入少量到酸酐类固化剂中,环氧胶粘剂剪切强度、拉伸强度、冲击强度均可明显提高,氧指数也相应提高。
在使用固化剂改性环氧树脂耐热性时,固化剂与环氧树脂的比例对胶粘剂的性能有着重要影响,应尽量控制两者的比例使改性后的胶粘剂性能达到最佳。同时固化温度也是一个很重要的参数,当温度较低时,体系的粘度较小,反应缓慢,甚至固化反应进行得很不完全,线形结构并没有完全转化为网状交联结构,导致胶粘剂性能降低。随着固化温度的升高,树脂的粘度变小,分子的活动性增强,固化反应进行的较完全,体系的交联产物增多,可以加快聚合反应速率,缩短固化反应时间,使胶粘剂的性能得到增强。但考虑胶粘剂本身以及被粘接物的性能等因素,并不是固化温度越高粘结效果越好,应根据具体情况及需要确定最佳固化温度。
·耐高温环氧胶粘剂的发展趋势
尽管耐高温胶粘剂应用日益扩大,新产品、新用途不断被报道,但迄今为止,限于胶粘剂本身的固有缺陷,其性能很难有根本上的突破,这在很大程度上限制了它们的应用。
耐高温环氧胶粘剂今后的研究方向是向高强度、高韧性、高耐久性、耐高温和功能化等方面发展,耐高温胶粘剂研究的总体发展趋势表现在以下几个方面[22]:
(1)加强新树脂单体的研究,开发新型的有机耐高温胶粘剂;
(2)积极开发适用于耐高温树脂的新型固化剂;
(3)利用和开发新型的改性技术对现有的耐高温树脂进行改性;
(4)利用新型功能填料,纳米材料和晶须材料等新
型材料的特殊性能制备出高性能和新功能的复合胶粘剂;
(5)加大力量研制开发配套设备,为用户提供更好的施工手段。
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