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为了克服环氧树脂(EP)胶粘剂韧性差这一缺点,本文从柔性树脂和柔性固化剂两个方面对其进行增韧改性研究。
首先,本文合成了一类端环氧基聚氨酯(PU),既具有PU骨架固有的低温柔韧性.又兼有EP的反应活性,且与EP有良好的相容性,固化速度匹配。用FT-IR对其结构进行表征。为了解决该柔性树脂室温及以上粘接强度低下的缺陷,将该柔性树脂分别与三缩水甘油基异氰尿酸酯(TGIC)、四缩水甘油基-4,4,-二氨基二苯醚(TGDDE)混合配比,用间苯二甲胺(MXDA)和聚醚胺(D-230)作为混合固化剂固化,研究不同官能度环氧的的协同作用对环氧封端聚氨酯柔性树脂在室温下的粘接性能的影响。结果表明,TGIC的引入能有效地增强该柔性树脂的室温粘接强度,并在MXDA:D-230=3:2固化时,其超低温剪切强度略有增加,而室温剪切强度则增加10多倍以上,充分显示出协同效应对胶粘剂体系力学性能的提升,完全达到了研究的初衷。
其次,本文合成了几种含长亚甲基(-CH2-)链段的柔性固化剂,以此探讨该分子链段对胶粘剂体系在-196℃、室温、60℃下的力学性能和热稳定性。用FT-IR对其结构进行表征。将合成的各固化剂按照7种比例分别与E-44环氧树脂进行混合配胶,然后进行各项性能测试。初步测试显示:双官能度脂肪胺固化剂的性能要优于三官能度的,因此论文工作重点转向双官能度脂肪胺固化剂的研究。结果表明,双官能度脂肪胺固化剂在聚合度n=3,树脂/固化剂=1:0.5,2%KH-560为偶联剂,在60℃固化8 h或80℃固化6 h后,固化体系在-196℃、室温、60℃下的综合力学性能达到最佳,其拉伸剪切强度分别为16.84 MPa、14.73 MPa、13.52M()a;在上述比例下固化物的热稳定性也同时达到最佳,为350℃,高于未改性的己二胺20℃。
最后,针对前面得到的一组最佳配方,本文采用差示扫描量热法(DSC)研究了该固化剂固化时的放热状况,进一步验证并完善固化工艺条件,并对其进行相关的动力学研究。结果表明,该固化剂固化的活化能为86.73 kJ/mol,反应级数为1.24,并由此计算得到其最佳固化温度为66℃,与前面测试得到的数据一致。