摘　要：在环氧树脂ES216中加入不同含量的新型聚酰亚胺粉末，制得胶粘剂。通过热失重分析、接触角、拉伸强度及凝胶化时间测试研究了聚酰亚胺用量对环氧胶性能的影响。结果表明，随着聚酰亚胺用量增加，环氧胶的耐热性、疏水性提高，拉伸剪切强度下降，表观活化能提高。聚酰亚胺的质量分数为15％时，胶粘剂的起始热分解温度378.4℃，表面能39.0 mJ／m²；拉伸剪切强度20.9 MPa；表观活化能58.5 kJ／mol，综合性能优
良，增韧效果好。
关键词：聚酰亚胺；环氧胶粘剂；耐热；增韧

0　引　言

　　环氧树脂胶粘剂因其优异的粘接性、绝缘性等被广泛应用，但环氧树脂固化物偏脆、耐热性差等不足限制了环氧树脂胶粘剂的应用。环氧树脂增韧的方法很多，传统的有端羧基丁腈橡胶方法，但该方法的缺点在于其固化物耐热性及模量会明显降低。聚酰亚胺作为一种热固性塑料，具有优异的耐热性、低吸湿性、电绝缘性等特点，将其引入环氧树脂胶粘剂，可以很好的改善环氧树脂的耐热性、力学性能及疏水性等。
　　本课题组自制的马来酰亚胺侧基聚酰亚胺作为耐高温增韧剂用于环氧树脂ES216的改性，利用聚酰亚胺优异的热性能、电性能及低吸水性等对环氧树脂进行改性。同时利用聚酰亚胺的侧基双键与环氧树脂进行反应，以期获得性能优异的环氧树脂胶粘剂。

1　实　验

1.1　实验原料
　　新型聚酰亚胺粉末(实验室自制)，环氧树脂ES216(环氧值：0.23)、LCA－30(固体，改性胺类)、稀释剂(环氧类，无色液体，粘度(25 ℃)60 mPa・s)均购买自上海：EMST电子材料有限公司。
1.2　聚酰亚胺－环氧树脂胶粘剂的制备
　　在环氧树脂ES－216加入自制的聚酰亚胺(2，2－双[4－(2，4－二氨基苯氧基)苯基]丙烷、马来酸酐、4，4’－二氨基二苯醚和二苯醚四甲酸二酐)粉末(10％胶粘剂－1；15％胶粘剂－2；20％胶粘剂－3；25％胶粘剂－4)，搅拌至全溶后加入LCA－30和稀释剂，持续搅拌至全溶得到粘稠的环氧树脂胶粘剂。固化工艺为：室温开始，升温至130℃，保温1 h，再升温至150 ℃，保温1 h，后升温至200 ℃，保温1 h。自然冷却得到固化的环氧树脂胶粘剂。
1.3　胶粘剂及胶粘剂固化物性能的测试
　　用ASIDA－NJ11A凝胶化时间测试仪测定胶粘剂的凝胶化时间。
　　胶粘剂固化物的性能测定：德国耐弛的TG209F1热失重分析仪进行热失重分析，在美国Tiniius Olsen公司的H10K－S双臂万能材料试验机测定力学性能。

2　结果与讨论

2.1　热失重
　　系列胶粘剂固化物的热失重曲线如图1所示，数据如表1所示。

　　由表1的数据可见，改性环氧胶粘剂的起始热分解温度高于370℃，分解10％的温度超过330℃。在879℃的残炭率随着聚酰亚胺的含量增加而增加。原因在于聚酰亚胺具有优异的耐热性，因此将其引入环氧树脂胶粘剂中可以很好地提高胶粘剂的热性能，拓展胶粘剂的应用范围。
2.2　接触角及表面能
　　环氧胶粘剂的疏水性对其应用至关重要，通过测试其接触角，利用杨氏方程(YGGF)计算得到胶粘剂固化物的表面能，从而初步判断胶粘剂的疏水性。
　　接触角的测试用4种测试液进行，测试数据如表2所示，将其分别代入YGGF方程，计算得到的表面能数据如表3所示。

　　由表3数据可知，胶粘剂固化物的表面能低于41 mJ／m²，远远低于水的表面能。随着聚酰亚胺含量的增加，胶粘剂固化物的表面能依次降低，说明随着聚酰亚胺含量的增加，胶粘剂的疏水性提高，因为聚酰亚胺的刚性主链结构具有较强的疏水性，因此将其引入胶粘剂可以很好地提高胶粘剂的疏水性。
2.3　吸水率
　　胶粘剂固化物的吸水性计算见式1，其中G2为固化物在去离子水中浸泡72 h后的重量，G1为浸泡前的重量。

　　计算胶粘剂固化物的吸水率结果见表3。由此可见，胶粘剂体系固化物的吸水率低于0.8％，同时随着聚酰亚胺含量的增加，胶粘剂固化物的吸水率呈现降低趋势，聚酰亚胺的加入，引入了疏水的成分，因此胶粘剂体系的疏水性提高，这与表面能的结果相吻合，说明所制备的胶粘剂体系具有良好的疏水性。
2.4　拉伸剪切强度
　　拉伸剪切强度对胶粘剂来说是非常重要的数据。胶粘剂固化物的测试结果见表3。由表3可知，胶粘剂的拉伸剪切强度在12.8～23.7 MPa，随着聚酰亚胺含量的增加，胶粘剂的拉伸剪切强度呈下降趋势。原因在于环氧树脂的粘接能力高于聚酰亚胺，因此随着聚酰亚胺含量的增加，胶粘剂体系的交联密度下降使得拉伸剪切强度下降，但所制备的胶粘剂体系具有良好的的粘接性能。
2.5　凝胶化时间与表观活化能
　　胶粘剂的凝胶化时间及表观活化能对判断胶粘剂的固化过程是重要的数据。因此对所制备的胶粘剂进行不同温度下的凝胶化时间测定，结果如表4所示。由表4结果可见此系列胶粘剂的凝胶化时间随着温度的升高而下降，说明温度越高，胶粘剂的固化越快。根据Flory理论，以ln t_gel对1／T作图(如图2)，根据直线的斜率可以计算胶粘剂的表观活化能，结果见表3。由表3可见，胶粘剂的表观活化能在51.84～64.00 kJ／mol，而且随着聚酰亚胺含量的增加，胶粘剂的表观活化能增大，说明高耐热性聚酰亚胺的加入，对提高胶粘剂的使用温度是有效的。

3　结　论

　　利用含马来酰亚胺侧基的聚酰亚胺改性环氧树脂，得到了性能优异的环氧树脂胶粘剂。结果表明制备的4种胶粘剂都具有良好的耐热性、疏水性、拉伸剪切强度，同时随着聚酰亚胺含量的增加，环氧树脂的耐热性、疏水性提高，拉伸剪切强度下降，表观活化能提高。胶粘剂－2的综合性能较优异，即聚酰亚胺的质量分数为15％时，对环氧树脂胶粘剂的增韧效果好。