电机用单组分环氧树脂胶粘剂的研制

董艳霞，白乃东，刘  洋，彭  静
(天津市合成材料工业研究所，天津300220)

摘　要：通过剪切强度和剥离强度测试研究了不同环氧树脂配比，不同增韧剂及促进剂对单组分电机胶性能的影响。结果表明，CYD-128环氧与双酚F环氧质量比为80:20，纳米丁腈橡胶粒子VP-501为增韧剂，双氰胺作固化剂，咪唑为促进剂制得的单组分环氧胶25℃和150℃的剪切强度分别达到15.9 MPa，7.3 MPa，可用于电机的低碳钢与磁体的粘接。
关键词：环氧树脂；双酚F环氧；纳米丁腈橡胶；咪唑；单组分胶；剪切强度；电机

0　引　言

　　环氧树脂由于其具有优良的物理力学性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热性及粘接性能，可以用于生产粘接剂、涂料、复合材料等，被广泛应用于化工、机械、电子、汽车及航空航天等工业领域。
　　电机在工作运转时会震动并产生热量，需要胶粘剂具有优良的耐温性和良好的抗冲击性能。因此需要选择适当的固化剂和促进剂以保证胶粘剂的粘接强度和耐温性能。由于双酚A型环氧树脂具有刚性的内部结构，固化物脆性大，耐冲击性能差，因而需要加入增韧材料进行改性，终研制成粘接强度高、韧性好的高性能胶粘剂。同时为了便于操作，保持良好的工艺性能，需要胶粘剂粘度适宜。该胶粘剂采用单组分设计，不需混配，防止双组分胶由于称量不准确或混配不均匀而引起的固化物性能降低。此外，为了环保的需求，该胶粘剂无毒无污染，使用安全。

　　1　实验部分

　　1.1　主要原料
　　双酚A型环氧树脂CYD-128，巴陵石化环氧树脂厂；双酚F型环氧树脂NPEF-170，深圳佳迪达化工有限公司；双氰胺，宁夏大荣氰胺有限公司；咪唑改性促进剂，自制；纳米丁腈橡胶粒子VP501，北京化工大学；气相白炭黑N20，瓦克化学气相二氧化硅(张家港)有限公司；轻体碳酸钙，唐山天盈化工有限责任公司。
　　1.2　样品的配置
　　按比例依次加入环氧树脂、增韧剂、固化剂、促进剂、填料、触变剂等，搅拌均匀，用三辊研磨机碾压均匀。
　　1.3　固化工艺
　　温度、时间：150℃×0.5 h；压力：0.2 MPa。
　　1.4　测试方法
　　铝(LY12-C2)片，纯铝片，使用前先用砂纸打磨，再用丙酮等溶剂擦拭，待溶剂挥发完全后即可用。
　　剪切强度：英斯特朗5582型电子拉力试验机，按照GB／T 7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定方法测定。
　　剥离强度：英斯特朗5582型电子拉力试验机，按照GB／T 2790-1995胶粘剂180℃剥离强度试验方法测定。

　　2　结果讨论

　　2.1　主体树脂的选择
　　由于CYD-128环氧树脂在低温特别在0℃以下，树脂粘度急剧增加，甚至出现结晶现象而无法使用，针对这一现象，同时也为了使环氧树脂的综合性能更加优异，这里选择两种环氧树脂混合使用。表1为不同环氧树脂配比的性能比较，从表1中可见使用CYD-128环氧80份和双酚F环氧20份配合性能佳。

　　2.2　增韧剂的选择
　　 环氧树脂的增韧，其目的在于克服环氧树脂固化物的脆性，改善其机械冲击性，提高剥离强度。环氧树脂增韧技术的进步，使环氧树脂固有的特性在国民经济的各个领域获得更为广阔的应用，环氧树脂胶粘剂可以通过聚氨酯互穿网络改性、液态橡胶和交联橡胶改性、有机硅改性、无机纳米粒子等方法改善韧性。这里我们选择了几种增韧材料进行比较。表2为不同增韧材料的性能比较。其中纳米丁腈橡胶粒子VP-501需预先通过搅拌和研磨的方法，将纳米粒子均匀地添加到环氧树脂中，配置成改性环氧树脂。从表中可见，选择VP-501改性环氧树脂增韧效果佳。

　　2.3　固化剂和促进剂的选择
　　环氧树脂是一种分子内含有两个或两个以上的反应环氧基，并以脂肪族、脂环族或芳香族碳链为骨架的热固性树脂，不能直接做胶粘剂使用，必须加入固化剂并在一定条件下进行固化交联反应，生成不溶不熔的体型网状结构后，才能呈现出一系列优良的性能。因此，固化剂是环氧树脂胶粘剂中必不可少的组分。
　　单组分环氧树脂胶粘剂多选用潜伏型固化剂。潜伏型固化剂一般都具有室温贮存稳定，升温迅速固化的特点，对于潜伏型固化剂的研究主要集中在固化剂体系中添加适当的促进剂。固化剂和促进剂的结构与品质将直接影响环氧树脂的应用效果。
　　我们选择双氰胺为固化剂，对双氰胺／环氧树脂等高温固化体系来说，往往需要加入固化促进剂来降低其固化温度、提高速度，表3为几种促进剂的性能比较，这里我们选择咪唑改性促进剂和其他几种改性胺类促进剂进行性能比较。

　　3　结论
　　通过不同配比的性能比较，选择CYD-128环氧80份和双酚F环氧20份，配合使用作为主体树脂，纳米丁腈橡胶粒子VP-501改性环氧树脂作为增韧剂，双氰胺作为固化剂，配合咪唑改性促进剂作为固化体系，同时配合适当的填料、触变剂，制得性能优异的单组分环氧树脂胶粘剂。25℃剪切强度可达15.9 MPa,150℃剪切强度达到7.3 MPa，现已被厂家大量使用。该胶粘剂在150℃加热0.5 h即可完全固化，固化过程中胶料不流淌，性能全部达到或超过了进口同类产品的水平。