用有機硅活性中間體對環(huán)氧樹脂E-44進行接枝共聚改性,得到一種具有良好耐熱性和機械性能的新型改性樹脂。以自制芳香胺為固化劑,添加一定量的納米TiO2和丁腈橡膠制得的膠黏劑在30℃、7d基本固化完全,250℃老化100h后,剪切強度仍有15.3MPa。 (1) 原料:E-44;有機硅中間體Z6018;丁腈40;納米TiO2(銳鈦礦型);聚酰胺650;復合芳香胺為固化劑;KH-550;鈦酸丁酯;二月桂酸二丁基錫;DMP-30。 (2) 制備膠黏劑: ① 改性環(huán)氧樹脂的制備:將環(huán)氧樹脂E-44與催化劑放入裝有攪拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口燒瓶中。加熱升溫至一定溫度后開始攪拌。按一定摩爾比緩慢滴加有機硅的二甲苯溶液,保溫一定時間?;亓骼淠粩喾蛛x出反應(yīng)產(chǎn)生的醇和水等小分子化合物,拉絲法測黏度合格即可出料,得棕紅色半透明黏稠狀有機硅改性環(huán)氧樹脂。 ② 固化劑的制備:取100份聚酰胺650和60份自制芳香胺固化劑混合,加入環(huán)氧樹脂質(zhì)量2%的促進劑(DMP-30和二月桂酸二丁基錫),混合均勻即得復合耐熱固化劑。 ③ 粘接試樣的制備:取一定量的膠黏劑,按比例加入納米TiO2和KH550,少量丙酮稀釋,超聲40min。高速攪拌(7000r/min)20min。使納米TiO2充分分散,然后置于130℃箱中1h,使偶聯(lián)劑充分與環(huán)氧樹脂和納米TiO2反應(yīng)。冷卻后,加入丁腈40和固化劑,攪拌均勻,粘接試片。 (3) 主要影響因素 ① 催化劑對環(huán)氧值的影響:有機硅中間體Z6018含有活性端羥基,自聚傾向較強,需要采用適當?shù)拇呋瘎┯枰钥刂?。催化劑?yīng)優(yōu)先促進硅羥基與環(huán)氧基的反應(yīng),合適的催化劑能降低反應(yīng)活化能,從而降低反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時間。分別用芐基三乙基氯化銨(AIBN)、三苯基膦(Ph3P)、鈦酸丁酯以及Ph3P/鈦酸丁酯復合催化劑催化Z6018與E44的接枝共聚反應(yīng),將三苯基膦與鈦酸丁酯復配時催化效果最好,在相同的原料配比和反應(yīng)條件下所得改性樹脂的環(huán)氧值最低。AIBN與Ph3P單獨使用制得的改性樹脂久置后有分層現(xiàn)象,說明此時有部分硅中間體的活性羥基自聚合,沒有與環(huán)氧基反應(yīng)。有機硅與環(huán)氧樹脂溶解差數(shù)相差較大,從環(huán)氧樹脂相中析出。而復合催化劑所得的改性樹脂色澤均勻、穩(wěn)定性、相容性好,靜置半年后未發(fā)現(xiàn)分層。 ② 反應(yīng)溫度和時間的影響:溫度較低時有機硅與環(huán)氧樹脂未能充分反應(yīng),而溫度過高改性效果也不好,可能是溫度過高使催化劑失活,有機硅的活性端羥基自聚合,因此溫度選200℃較好。此溫度反應(yīng)5h后,環(huán)氧值基本不變說明反應(yīng)接近終點,再延長反應(yīng)時間意義不大。 ③ 有機硅含量對粘結(jié)性能的影響:室溫下未改性樹脂的粘接性能最好,有機硅改性后與基材的結(jié)合力下降,但在250℃熱老化200h后,改性樹脂的粘接性優(yōu)于未改性樹脂。當有機硅與環(huán)氧樹脂比例增加到10:10時,剪切強度急劇下降,這是過量的有機硅不能與環(huán)氧樹脂交聯(lián)反應(yīng),以物理共混的形式存在于環(huán)氧樹脂中,固化時分相析出所致。有機硅與環(huán)氧樹脂質(zhì)量比為5:10時,改性后的樹脂綜合性能最好。 ④ 有機硅含量對熱穩(wěn)定性的影響:有機硅含量越高固化物耐熱性越好,因為硅氧鍵的鍵能大得多,且硅樹脂是硅原子上連接有機基團的交聯(lián)型半無機高聚物,對所連接的羥基有屏蔽作用,從而提高了聚合物的氧化穩(wěn)定性。純環(huán)氧樹脂固化后在232℃時就開始降解,350℃急劇分解,420℃時基本降解完全。Z6018后起始分解溫度明顯升高,并隨有機硅比例的增加而升高,當Z6018:E44=5:10時,起始分解溫度升高到326℃,500℃時還有55%的質(zhì)量保持率。 |