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。

618# %

100

100

100

100

100

100

100

端羧基丁腈

35

20

35

35

20

35

25

2-乙基4-甲基咪唑

10

 

 

1

 

1

2

双氰双胺

 

9

 

 

 

 

 

4,4´-三氨基二苯砜

 

 

40

30

14

12

11

间苯二胺

 

 

 

 

14

12

11

固化条件

120℃3H

160℃3H

160℃3H

160℃3H

120℃3H

120℃3H

120℃3H

反应程度%

100%

97%

72%

97%

20%

81%

93%

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。