端羧基液体丁腈(CTBN)增韧环氧树脂的反应机理
CTBN与环氧树脂的固化过程存在两种反应,即环氧树脂在固化剂作用下的开环固化反应和CTBN与环氧树脂的嵌段反应。
CTBN与环氧树脂的反应是否和环氧树脂的固化反应相同,将直接影响到胶接头的力学性能。如果仅用间苯二胺作固化剂,端羧基与环氧基的反应程度为20%;另添加2%
2-乙基4甲基咪唑,其反应程度为93%,因此2-乙基-4-甲基咪唑是环氧树脂与端羧基的有效催化剂。
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618# % |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
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端羧基丁腈 |
35 |
20 |
35 |
35 |
20 |
35 |
25 |
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2-乙基4-甲基咪唑 |
10 |
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1 |
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1 |
2 |
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双氰双胺 |
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9 |
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4,4´-三氨基二苯砜 |
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40 |
30 |
14 |
12 |
11 |
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间苯二胺 |
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14 |
12 |
11 |
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固化条件 |
120℃3H |
160℃3H |
160℃3H |
160℃3H |
120℃3H |
120℃3H |
120℃3H |
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反应程度% |
100% |
97% |
72% |
97% |
20% |
81% |
93% |
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剪切强度(㎏/cm2) |
474 |
412 |
155 |
440 |
23 |
108 |
361 |
双氰双胺作为固化剂在高温条件下,环氧树脂本身的缓慢固化反应和端羧基与环氧基的反应是协同的,若添加少量2-乙基-4-甲基咪唑(2E4BZ)对双氰双胺固化具有协同加速效应,固化温度可降至150℃以下。
例:KH—802胶
618# 100,
CTBN(E30)# 15—25
双氰双胺(200目)9,
2E4BZ 1
2#SiO2 2,
固化条件:120℃/3H,接触压力
剪切≥300kg/cm2,不均匀扯离强度≥50kg/cm2(Al/Al),用三级胺(如DMP—30、共基二甲胺、三乙酮胺)催化的酸酐固化体系中,环氧树脂固化和CTBN与环氧树脂协同反应较好。
因此,CTBN增韧环氧树脂的特点:
(1)CTBN分子两端有两个活性基团,能和环氧树脂互溶并发生化学反应,从而嵌段在环氧树脂结构中。
(2)CTBN橡胶相随固化反应的进行,并从环氧树脂本体中沉淀出来,形成以环氧树脂为连续相、橡胶粒子为分散的结构。
(3)增韧的环氧树脂对不同速度的外加作用力,都有很好的抗冲击抗开裂性能。