甲基丙烯酸改性环氧树脂改进环氧胶膜性能研究

刘龙江

摘要：甲基丙烯酸（MAA）和环氧树脂（EP）进行反应后，添加偶氮二异丁腈（AIBN）和丙烯酸异辛酯，合成的含有丙烯酸树脂链段的环氧树脂作为增韧剂，制备成环氧胶膜。改性后的环氧树脂胶膜剪切强度及剥离强度明显提高，DSC测试显示体系的耐热性能损失不大，用红外光谱分析了固化过程及其改性过程中的反应情况。结果表明，改性后的EP制备出的树脂固化物具有良好的力学及耐热性能。

关键词：增韧；环氧胶膜；甲基丙烯酸

中图分类号：TQ433.4+37 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）06-0072-02

环氧树脂是综合性能良好的热固性树脂，它具有优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点，广泛应用于涂料、胶粘剂、轻工、建筑、机械、航天航空、电子电气绝缘材料、先进复合材料基体等各个领域[1] 。

但环氧树脂存在质脆、冲击韧性差等缺点，难以满足工程应用的需要。目前的增韧技术如有机硅改性[2]、聚氨酯改性[3]、丁腈橡胶改性[4，5]，均可通过诱导剪切变形，诱发基体的耗能过程，终止、分枝裂纹，从而提高环氧树脂的断裂韧性，但对耐热性影响较大。本文通过丙烯酸与环氧树脂反应接入柔性链段得到增韧树脂，再经过复配压膜成型得到胶膜体系并进行力学性能及耐热性能测试，同时用FT-IR对丙烯酸及环氧树脂的反应进行表征。

1 实验部分

1.1 试验主要原料

环氧树脂E51、E44、E20，工业级，无锡蓝星新材料股份有限公司；双氰胺，工业级，空气化工产品有限公司；偶氮二异丁腈（AIBN），化学纯，常州市一耕化工有限公司；甲基丙烯酸，工业级，上海化学试剂有限公司。

1.2 试验设备及测试方法

用瑞士梅特勒-托力多公司820型差热分析仪（DSC）测定浇注体TG。

用傅立叶变换红外光谱Varian640表征甲基丙烯酸和环氧树脂反应情况。

剪切强度按照GB/T 7124—2008测试、高温拉伸剪切强度按照GJB 444—1988测试、常温90°剥离强度按照GJB 446—1988测试。

1.3 增韧剂的制备

60 g E51环氧用0.05 g三苯基膦（ph3p）作为催化剂，与1.2 g甲基丙烯酸在110 ℃下进行反应1.5 h，而后升温到130 ℃（升温30 min），滴加2 g E51和0.24 g偶氮二异丁腈及8 g异辛酯的混合物，加热到130 ℃保温1.5～2 h，再补加偶氮二异丁腈50 g继续反应30 min，合成的增韧剂结构见图1。

1.4 环氧胶膜的制备

将环氧树脂E44 15 g、E20 45 g、增韧剂25 g，按比例混合并加热至50～60 ℃，分散搅拌速度为300 r/min，然后分别加入固化剂9 g、偶联剂2 g、流变助剂2 g、促进剂1 g、气相二氧化硅1 g搅拌均匀后压膜成型。

2 测试及分析

2.1 力学性能分析

由表1可见，改性后常温及高温剪切强度比改性前提高10%～15%，改性后体系韧性较好。

2.2 丙烯酸改性环氧树脂FT-IR表征与分析

从图2可见，3 494 cm-1处羧基上的羟基峰明显减弱说明丙烯酸上的羧基已经反应，915 cm-1处为环氧吸收峰，改性后吸收峰减弱，也说明环氧基团与羧基反应了。

3 结论

通过丙烯酸与E51环氧树脂反应得到增韧树脂，再经复配压膜成型得到胶膜体系，研究了改性环氧树脂对胶膜体系力学性能及耐热性能的影响。改性后的环氧树脂胶膜剪切强度及剥离强度明显提高，而耐热性能损失不大，满足环氧胶膜在结构粘接方面的要求。

参考文献

[1]杨双春，赵慧燕，刘晓旭.改性环氧树脂研究现状及分析[J].当代化工，2012，41（10）：1085-1097.

[2]周宁琳，周红.有机硅改性环氧树脂[J].热固性树脂，1996（3）：25-26.

[3]YING I，SUFEN MAO.Study on the properties and application of epoxy pesin/polyurethane Semi-interpenetrating polymer networks[J].J.of App1.Poly.Sei，1996，（61）：2059.

[4]李晓强，唐斌，成奖国.羧基丁腈橡胶的性能研究[J].橡胶工业，2004，51（5）：69-73.

[5]马天信，姜波.增韧剂对环氧树脂性能的影响[J].热固性树脂，2003，18（3）：7-9.