一、偶聯(lián)劑 

   1.作用機(jī)理偶聯(lián)劑因其分子結(jié)構(gòu)中具有2種性能截然不同的基團(tuán)，這2種基團(tuán)分別和有機(jī)物、無(wú)機(jī)物結(jié)合，在界面間形成一種“橋梁”，使無(wú)機(jī)物、有機(jī)物二者能夠通過(guò)“橋梁”緊密的結(jié)合在一起而得名。偶聯(lián)劑的加入，使膠接面更耐介質(zhì)、耐水、耐老化、綜合性能更佳。

   以硅烷偶聯(lián)劑為例說(shuō)明偶聯(lián)劑的反應(yīng)機(jī)理。硅烷偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)中一般都帶有R′-Si-（OR)3的化學(xué)通式，R′代表親有機(jī)的基團(tuán)，可以是乙烯基、甲基丙烯氧基、烷基氨基、烷基硫醇基、烷基環(huán)氧基等，Si（OR)3代表親無(wú)機(jī)的基團(tuán)，其中（OR)3可以是烷氧基、乙酰氧基等，它們是可以水解的基團(tuán)。R′基團(tuán)能夠和環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，（OR）基團(tuán)可以和無(wú)機(jī)物如玻璃纖維、陶瓷、無(wú)機(jī)粉末填料相結(jié)合（化學(xué)的或物理的）如圖6-1所示。

   2.品種和性能

   偶聯(lián)劑是新發(fā)展起來(lái)的一種新型復(fù)合材料用助劑。通常情況下，只需加入基料量（質(zhì)量）的1%～3%就可使各種復(fù)合材料的物理、化學(xué)性能得到明顯的改進(jìn)提高。所以，自20世紀(jì)70年代起，它就引起國(guó)內(nèi)外的重視。

   偶聯(lián)劑按其分子構(gòu)成可分為：硅烷偶聯(lián)劑，可用于許多無(wú)機(jī)填料，其中在含硅酸成分多的玻璃纖維、石英粉及白碳黑中效果最好，在陶土和水合氧化鋁中次之，對(duì)不含游離水的碳酸鈣效果欠佳；鈦酸酯偶聯(lián)劑，與硅烷系偶聯(lián)劑相比，鈦酸酯偶聯(lián)劑具有價(jià)格便宜、使用范圍廣、多功能性等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。鈦酸酯用量很少，卻能賦予涂料各種功能，以滿(mǎn)足各方面性能要求：它既是偶聯(lián)劑，又兼有分散劑、潤(rùn)濕劑、粘結(jié)促進(jìn)劑、固化催化劑、交聯(lián)劑、防銹劑和阻燃劑等多種功效；鋁酸酯偶聯(lián)劑和脂肪酸氯化鉻絡(luò)合物、含磷化合物等。

   環(huán)氧樹(shù)脂用主要的偶聯(lián)劑見(jiàn)表6-1。

   3.偶聯(lián)劑的選用原則

   在選用偶聯(lián)劑時(shí)，主要由偶聯(lián)劑中所含的兩個(gè)性質(zhì)不同的基團(tuán)對(duì)被粘物表面及膠液本身的作用情況來(lái)決定。如X為氨基時(shí)，可以加入到環(huán)氧樹(shù)脂等膠粘劑，但不可用于聚酯膠。對(duì)于R基團(tuán)也同樣要有選擇，如R為無(wú)反應(yīng)性基團(tuán)的烷基或芳基時(shí)，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂僅起物理作用。選用時(shí)還要注意價(jià)格與穩(wěn)定性，以達(dá)到更好效果。 

   4.偶聯(lián)劑的使用方法

   （1）偶聯(lián)劑可直接加入到膠液的配方里面，使之在混合均勻后，在施膠與固化中發(fā)揮其偶聯(lián)作用，此法又叫遷移法。

   （2）填料表面處理法，即事先用配置成較稀的偶聯(lián)劑溶液，對(duì)填料進(jìn)行表面化學(xué)處理，此時(shí)偶聯(lián)劑會(huì)在被處理的填料上進(jìn)行親和取向，當(dāng)其加入膠粘劑中后發(fā)揮偶聯(lián)作用。

   兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。效果也相差不大?？筛鶕?jù)實(shí)際用途與條件加以選擇。 

   二、填充劑 

   1.加入填料的目的

   填充劑也稱(chēng)為填料。一般是指添加到環(huán)氧樹(shù)脂膠液中作為其中組分，以改變：環(huán)氧樹(shù)脂膠液的性能和降低成本的物料。

   在環(huán)氧樹(shù)脂中使用填料的目的有以下幾個(gè)方面：

   （1）降低成本。

   （2）抑制反應(yīng)熱。

   （3）延長(zhǎng)樹(shù)脂混合物的適用期。

   （4）降低樹(shù)脂固化物的收縮性。

   （5）改善樹(shù)脂固化物的耐熱性。

   （6）降低樹(shù)脂固化物的熱膨脹系數(shù)。

   （7）降低樹(shù)脂固化物的吸水性，改善固化物的耐老化性及耐化學(xué)品性。

   （8）提高樹(shù)脂固化物的抗壓強(qiáng)度，但抗拉強(qiáng)度及抗沖韌性會(huì)降低。

   （9）改善樹(shù)脂固化物的耐電弧性及提高其它電性能。

   （10）改善樹(shù)脂固化物的耐磨損性。 

   2.選用原則

   使用填料時(shí)，必須根據(jù)使用要求加以選擇。應(yīng)從以下方面加以考慮：

   （1）從化學(xué)角度來(lái)看，填料必須是中性或弱堿性的，不含結(jié)合水，對(duì)環(huán)氧基和固化劑為惰性，對(duì)液體或氣體的吸附性要很低。

   （2）從操作應(yīng)用角度看，填料粒度適宜，易于分散，應(yīng)與樹(shù)脂等有良好的親和性，以保證粘接強(qiáng)度的改善，必要時(shí)要進(jìn)行粒度搭配，在膠液中沉降性小。

   （3）填料應(yīng)經(jīng)過(guò)干燥和清洗，不得有水、油污、雜質(zhì)等，特殊的需要經(jīng)過(guò)表面處理（如偶聯(lián)劑的處理）。

   （4）填料應(yīng)是無(wú)毒、不易分解、非易燃易炸的勻質(zhì)固體物。

   （5）來(lái)源容易，價(jià)格低廉。 

   3.填料用量及對(duì)粘接強(qiáng)度的影響

   輕質(zhì)填料因體積大，用量一般為10～25PHR；中質(zhì)填料，如氧化鋁、氧化硅，一般在200PHR以下；重質(zhì)填料，如鐵粉有時(shí)高達(dá)800PHR。填料用量范圍相當(dāng)寬，須根據(jù)具體情況而定。

   填料的加入，不僅由于在固化過(guò)程中降低了放熱峰、減少了收縮率、降低了熱應(yīng)力，從而使膠接接頭（膠層）的缺陷減少，極大地保證了膠接接頭的質(zhì)量，從而提高了粘接強(qiáng)度。而且還因?yàn)槟z接接頭在載荷作用下，填料的存在有較好物理機(jī)械性能來(lái)承受，一旦處于超負(fù)荷作用時(shí)，出現(xiàn)了裂紋，加填料的膠層還能阻止裂紋擴(kuò)展，而提高膠接接頭的壽命。如環(huán)氧樹(shù)脂膠用于金屬粘接，加適量鐵粉可提高剪切強(qiáng)度。此外填料加人還減少水分對(duì)膠接接頭的浸入而延長(zhǎng)耐老化壽命。表6-2列舉了填料對(duì)固化物性能的影響。 

   4.填料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂固化物性能的影響

   在澆鑄、灌封材料的實(shí)際應(yīng)用中往往加入大量的填料，而填料對(duì)增韌環(huán)氧樹(shù)脂體系的沖擊韌度、斷裂韌性等性能有什么影響，在拉伸狀態(tài)下填料界面的殘余應(yīng)力處會(huì)有什么行為發(fā)生？都是人們十分關(guān)注的問(wèn)題。

   趙世琦、孫以實(shí)系統(tǒng)地研究了活性硅微粉、硅灰石等填料加入到含有自制的奇士增韌劑A、B、N增韌環(huán)氧樹(shù)脂體系中，對(duì)力學(xué)、介電性能的影響見(jiàn)表6-3～表6-5。表6-6為填料對(duì)提高環(huán)氧樹(shù)脂吸水率的影響。

   表6-3至表6-6數(shù)據(jù)表明，在增韌環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄料中，加入上述填料，楊氏模量提高，缺口沖擊韌度有所下降，介電常數(shù)稍有增大，介電損耗、體積電阻率和純樹(shù)脂的吸水率略有下降。而令人關(guān)注的增韌環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂韌性則不受填料加入的影響。

   綜上所述，用奇士增韌劑改性的環(huán)氧樹(shù)脂，加入上述大量填料后，仍有優(yōu)異的綜合性能，尤其是斷裂韌性的大幅度提高不受填料的影響最具有重要意義。生產(chǎn)應(yīng)用已證明這一填充增韌環(huán)氧體系是解決環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄料開(kāi)裂問(wèn)題的強(qiáng)有力的手段。