高耐热单组份环氧胶粘剂的制备方法及其性能

 环氧树脂胶粘剂具有一系列优异的性能，使其在各个行业都深受欢迎。随着近年来化学工业的迅猛发展，环氧树脂胶粘剂的性能、应用和种类都有很大发展。目前，常用的胶粘剂一般为多组份环氧树脂胶粘剂，但存在贮存困难的缺点，此外在制备多组份胶粘剂时，容易引起计量误差和混合不均，继而影响胶粘剂的性能。作为新型高强度结构胶的单组份环氧胶粘剂，相对于多组份环氧胶粘剂，具有使用方便、使用期长、绿色环保、成本低廉等优点[1-5]。但未改性的单组份环氧也存在耐热性差、吸水率高等问题，必须对环氧胶粘剂进行改性，并选择合适的配方，以达到工业要求。


一般来说，要获得高性能的环氧树脂胶粘剂可以采用以下方法：①开发新型高性能环氧树脂；②利用共混或共聚的方法对现有环氧树脂进行改性。吴敏等[1]采用芳香族二元胺（自制）对环氧树脂进行改性，制得一种高强度单组份环氧树脂胶粘剂，其剪切拉伸强度最大可达20.55MPa，初始热分解温度为390℃，898.8℃时的残炭率为8.17%，表观活化能为183.3kJ/mol。

通过使用自制的具有芳香结构和亲水基团的单体——3,5-双（4-氨基苯氧基）苯甲酸（35BAPBA）对环氧树脂胶粘剂进行改性，研制出一种性能优异的新型环氧树脂胶粘剂。该胶粘剂在不影响其他性能的基础上，成功的引入了功能性基团羧基，使得分子链结构发生变化，环氧胶的粘接强度得到提高。单组份环氧胶粘剂的这些特性使其在电子、微电子等高科技领域中具有一定的潜在使用价值及应用前景。
1 实验

1.1原料

3,5-双（4-氨基苯氧基）苯甲酸（35BAPBA）：分子量412，白色晶体，熔点240℃，实验室自制；环氧ES216（环氧值0.225mol/100g）、端羧基丁腈橡胶（CTBN）、潜伏性固化剂、稀释剂：上海EMST电子材料有限公司。

1.2高强度单组份环氧胶粘剂的制备

将3,5-双（4-氨基苯氧基）苯甲酸（35BAPBA）与环氧ES216在一定的温度下反应制得透明粘稠的树脂，再在室温下依次加入端羧基丁腈橡胶、稀释剂、潜伏性固化剂，搅拌均匀即得单组份环氧胶粘剂。然后在DGG-9240BD型电热恒温鼓风干燥箱中对单组份环氧胶粘剂进行固化，固化工艺为100℃×1h+150℃×2h+175℃×3h。

1.3测试仪器与方法

红外光谱：采用Varian640-IR红外光谱仪对固化后的胶粘剂进行红外光谱扫描。

拉伸剪切强度：根据GB/T7124-2008《胶粘剂拉伸剪切强度测定》（刚性材料对刚性材料）在万能材料测试仪上进行测试。

凝胶化时间：采用正业电子有限公司ASI-DA-NJ11A型凝胶化时间测试仪进行测试。

接触角θ与表面能γ：将胶粘剂均匀涂于4cm×2cm的标准玻璃片上，固化后在恒湿恒温条件下利用承德鑫马测试仪器有限公司生产的JY-82型接触角测试仪对胶粘剂进行接触角测试，测试液选用去离子水、甘油、乙二醇以及一溴代萘，每次测试时测试液的用量大约为5μL左右。

热性能：利用德国耐弛仪器有限公司的TG-209F1型测试仪对胶粘剂的热性能进行测试，氮气氛围，升温速率为10℃/min。

吸水率：制作50mm×50mm×10mm的铝箔槽，并将单组份环氧胶粘剂浇铸均匀于铝箔槽中，根据固化工艺进行固化，制得尺寸为50mm×50mm×10mm的固化物试样，测其吸水前的干重，然后在25℃的去离子水中浸泡72h，测量其吸水后的湿重，根据吸水率公式计算。

2 结果与讨论

2.1傅里叶红外光谱

固化后胶粘剂的傅里叶红外光谱图如图1所示。从图1可以看出，914cm-1左右的吸收峰已基本消失，说明环氧基已固化反应完全。在3397.79cm-1处有一宽峰，为羧基的-OH伸缩吸收峰，在1721.31cm-1有一尖锐峰，为羧基的C=O振动吸收峰，说明固化后胶粘剂保留了羧基基团。在1241.55cm-1处出现的尖锐吸收峰对应为苯醚键的C-O振动吸收峰，1183.07cm-1处为C-N的伸缩振动吸收峰。环氧胶粘剂经改性后，原来的伯胺已转变为叔胺。