环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基,因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料,尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力,同时环氧固化物的内聚强度也很大,所以其胶接强度很高 。环氧树脂固化时基本上无低分子挥发物产生 。胶层的体积收缩率小,约1%~2%,是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一 。加入填料后可降到0.2%以下 。环氧固化物的线胀系数也很小 。因此内应力小,对胶接强度影响小 。加之环氧固化物的蠕变小,所以胶层的尺寸稳定性好 。环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多,可通过合理而巧妙的配方设计,使胶粘剂具有所需要的工艺性(如快速固化、室温固化、低温固化、水中固化、低粘度、高粘度等),并具有所要求的使用性能(如耐高温、耐低温、高强度、高柔性、耐老化、导电、导磁、导热等) 。与多种有机物(单体、树脂、橡胶)和无机物(如填料等)具有很好的相容性和反应性,易于进行共聚、交联、共混、填充等改性,以提高胶层的性能 。能耐酸、碱、盐、溶剂等多种介质的腐蚀 。
根据所选用的固化剂种类不同,环氧胶粘剂可分别在常温、中温或高温下固化 。一般固化时只需要接触压力0.1~0.5MPa,大部分环氧树脂胶粕剂不含溶剂,操作方便 。一般环氧胶的施工粘度 。适用期限和固化速度可通过配方调节,满足各种要求 。这不但易于保证粘接质量,也简化了固化工艺及设备 。环氧树脂固化后,可获得良好的电绝缘性能;击穿电压>35kV/mm体积电阻>1015Ω.cm,介电常数3~4(50Hz),抗电弧100~140s 。环氧树脂胶粘剂改变其组成(固化剂、增韧剂、填料等),可以得到一系列不同性能的胶粘剂配方,以适应各种不同的需要,且和许多改性剂混合而产生各种性能不同的品种 。一般双酚A型环氧树脂的使用温度从-60~175℃有时短时间达200℃,若采用耐高、低温的新型环氧树脂,使用温度可更高或更低,而且环氧树脂的吸水性小 。
通用型环氧树脂、固化剂及添加剂的产地多、产量大,配制简易,可接触压成型,能大规模应用 。环氧胶粘剂的主要缺点:不增韧时固化物一般偏脆,抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差;对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯等)粘接力小 。必须先进行表面活化处理;有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和 *** 性 。设计配方时应尽量避免选用,施工时应加强通风防护 。
上述可见,环氧树脂具有良好的综合力学性能,特别是高度的粘合力、很小的收缩率、很好的稳定性、优异的电绝缘性能,作为粘合剂、复合材料基质、粉末涂料等制品提供了物质基础 。
4.环氧胶粘剂应用技术进展
耐热环氧树脂胶粘剂是采用改性环氧树脂配制而成的一种胶粘剂,可在250℃下间歇使用,甚至可在400℃下长期使用,460℃下短期使用 。这种胶粘剂的基体树脂一般是引入较多的刚性基团或提高固化物的交联密度 。比如带芴基、萘环环氧树脂和多官能团环氧树脂,或者用马来酰亚胺、有机硅改性的环氧树脂胶粘剂粘接的均能达到460℃短期耐高温、高强度的要求 。近年来随着电子电器和宇航工业的发展,对耐高温、耐烧蚀性能要求越来越高 。当飞行器在大气层中高速飞行时,有时因气动加热温度可达到数千度,即使是最耐热的金属材料也要被熔化 。因此,为了减轻重量,一般采用耐高温复合材料来替代金属材料 。即使是电子电器行业,目前也相继提出了耐350℃高温的密封胶,甚至提出耐500~1000℃的耐火焰绝缘粘合剂 。我国航空总公司开发的F系列环氧固化剂及新近开发的B、H、HE系列环氧固化剂,均可使型环氧树脂耐500℃的高温,并具有优异的阻燃性能、耐烧蚀性能和良好的工艺性能 。
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