環(huán)氧-丁腈膠黏劑由丁腈橡膠增韌改性環(huán)氧樹脂配合固化劑及助劑而得。丁腈橡膠有固體和液體兩種形態(tài)，都可用于制備環(huán)氧-丁腈膠黏劑。固體丁腈橡膠又分普通型和羧基型，常用的為丁腈橡膠-40（NBR3604），需先將丁腈橡膠及配合物混煉壓成膠片，溶解于適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ绱姿嵋阴ィ┲校蔀橐欢舛龋s20%）的溶液，再與雙酚A型環(huán)氧樹脂和固化劑等混合配成膠液或制成膠膜。也可不用溶劑直接與固體環(huán)氧樹脂和雙氰胺固化劑壓延成膠膜。用于粘接金屬、玻璃鋼等，使用溫度-50～100℃。如果用酚醛環(huán)氧樹脂或氨基多官能環(huán)氧樹脂，最高使用溫度可達(dá)150～180℃。

    液體丁腈橡膠有普通型、無規(guī)羧基和端羧基之分，能配成無溶劑型環(huán)氧-丁腈膠黏劑。普通型液體丁腈橡膠，分子中無活性基團(tuán)，與環(huán)氧樹脂不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在固化過程中沉析出來，固化后環(huán)氧樹脂為連續(xù)相，丁腈橡膠為分散相，起到增韌作用，但效果較差。液體丁腈橡膠用量一般為10～20份，超過20份會(huì)使丁腈橡膠沉析過多，粘接強(qiáng)度反而下降。液體丁腈-40增韌的環(huán)氧膠綜合性能較好，尤其是耐大氣老化和耐濕熱，可中溫固化，120℃以下使用。

    羧基液體丁腈橡膠因含活性基團(tuán)，在高溫或催化劑（叔胺）存在下能與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，而把橡膠柔性鏈段引入環(huán)氧樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)中，起到增韌作用，對(duì)提高沖擊強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度是最有效的。實(shí)際表明，端羧基液體丁腈橡膠的增韌效果優(yōu)于無規(guī)羧基液體丁腈橡膠，剪切強(qiáng)度比后者提高1倍。CTBN的用量一般為15～20份。

    欲要環(huán)氧-CTBN膠黏劑的力學(xué)性能優(yōu)異，關(guān)鍵是CTBN與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)和環(huán)氧樹脂與固化劑的固化反應(yīng)必須相協(xié)調(diào)。若CTBN與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)速度很慢，且大低于環(huán)氧樹脂本身的固化速度，則CTBN與環(huán)氧樹脂缺乏足夠的化學(xué)作用，使粘接強(qiáng)度降低。固化劑對(duì)兩個(gè)反應(yīng)的協(xié)調(diào)性影響很大，如表5-1所示。

    2，4-咪唑是端羧基與環(huán)氧基反應(yīng)的有效催化劑，又是環(huán)氧樹脂的固化劑，兩種反應(yīng)速度協(xié)調(diào)。另外，三乙醇胺、DMP-30、芐基二甲胺、三苯基膦、N-甲基嗎啉、醋酸鉀等都能催化端羧基與環(huán)氧基的反應(yīng)。

    叔胺催化的酸酐為固化劑的環(huán)氧-CTBN體系，2種反應(yīng)速度的協(xié)調(diào)性較好。

 

 

    為使端羧基與環(huán)氧基反應(yīng)和環(huán)氧樹脂固化兩種反應(yīng)的協(xié)調(diào)，比較有效的方法是先將CTBN與環(huán)氧樹脂進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，即將環(huán)氧樹脂和CTBN按一定比例在氮?dú)獗Ｗo(hù)下混合加熱到100～120℃，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后加入適量的三苯基膦催化劑，保溫1h，進(jìn)行預(yù)酯化反應(yīng)（PER），制得含CTBN嵌段鏈的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物，再與固化劑和其他助劑配成環(huán)氧膠黏劑。經(jīng)此預(yù)酯化反應(yīng)可使粘接強(qiáng)度由37.3MPa提高到41.2MPa，因?yàn)楣袒^程不會(huì)發(fā)生橡膠的界面富集，還可降低固化溫度，加速固化。采用PER方法，當(dāng)CT-BN含量為20%時(shí)，可獲得K_IC最大值（K_IC=1.45MPa·m^1/2）。

    CTBN的氰基（-CN）含量和相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)粘接強(qiáng)度影響較大，-CN含量少，粘接強(qiáng)度低，-CN含量為20%～30%時(shí)粘接強(qiáng)度最高，超過30%急劇下降。雙酚A型環(huán)氧樹脂宜選用-CN含量偏下限的CTBN，此時(shí)因-CN含量為20%～25%的CTBN溶解度參數(shù)與E-51環(huán)氧樹脂相近。高活性環(huán)氧樹脂宜選擇-CN含量偏上限的CTBN。

    環(huán)氧-丁腈膠黏劑，尤其是環(huán)氧-CTBN（或ATBN、HTBN、MTBN、ETBN）是目前最好的結(jié)構(gòu)膠黏之一，具有高強(qiáng)度、高韌性、耐熱、耐油、耐疲勞、耐老化、較耐久等特點(diǎn)。但環(huán)氧-CTBN膠黏劑耐久性不如酚醛-縮醛膠和酚醛-丁腈膠，且隨溫度升高熱變形溫度降低較多，也不能用于海洋和長期浸水環(huán)境。

    環(huán)氧-丁腈膠黏劑的典型配方（質(zhì)量份）如下。

    ①E-44環(huán)氧樹脂                     100

    丁腈橡膠混煉膠                      139

    醋酸乙酯                            600

    雙氰胺                              12

    丁腈橡膠混煉膠配方：

    丁腈橡膠（NBR3604）                 100

    氧化鎂                               35

    過氧化二異丙苯                       4

    固化條件：壓力0.37MPa，170℃/2h。

    粘接鋁合金（化學(xué)處理）的室溫剪切強(qiáng)度≥28MPa，不均勻扯離強(qiáng)度≥60kN/m，剝離強(qiáng)度（90°）9～10kN/m。

    ②A組分   E-51環(huán)氧樹脂                 75

                F-44環(huán)氧樹脂                 25

                液體丁腈橡膠-40               10

                石英粉（270目）               50

    B組分     2-乙基-4-甲基咪唑               6

                KH-560                         1

        A:B=100:4,4（質(zhì)量比）。70℃/3h+120℃/4h固化。

    剪切強(qiáng)度室溫17～19MPa；150℃時(shí)9～11MPa。

    ③單組分   E-51環(huán)氧樹脂                 100

                CTBN                        15～25

                雙氰胺（/11目）               9

                氣相法白炭黑                  2

                2-乙基-4-甲基咪唑             1

    120℃/3h固化。粘接碳鋼的剪切強(qiáng)度室溫39.2MPa；100℃時(shí)14.7MPa。

    ④E-51環(huán)氧樹脂                           100

    無規(guī)羧基液體丁腈橡膠（3704）              20

    間苯二胺                                  14

    2-乙基-4-甲基咪唑                        0.5

    80℃/2h+120℃/3h+150℃/2h固化。

    將E-51、3704和2，4-咪唑在150℃/2h預(yù)酯化配膠，粘接鋁合金的室溫剪切強(qiáng)度47.0MPa，而未預(yù)酯化為43.2MPa。

    ⑤E-44環(huán)氧樹脂                          100

    液體丁腈-40                              10

    苯酚-甲醛-間苯二甲胺                     35

    芐基二甲胺（BDMA）                        5

    室溫/4～6h固化。

    粘接金屬的剪切強(qiáng)度（室溫）為鋼28MPa、鋁18.5MPa、黃銅17.0MPa；拉伸強(qiáng)度為鋼40MPa；不均勻扯離強(qiáng)度鋁20kN/m。使用溫度-50～150℃。粘接各種激光制品，經(jīng)15年工程應(yīng)用穩(wěn)定可靠，未有出現(xiàn)開裂或脫膠。