WK-1408艇用胶的合成与性能研究

姚淑玲，谢跃辉，李建业（长沙市化工研究所,湖南 长沙,410007）



WK-1408艇用胶的合成与性能研究

姚淑玲，谢跃辉，李建业
（长沙市化工研究所,湖南 长沙,410007）

摘要：我所传统产品WK-A501具有质脆、固化时间稍快、尤其是过敏性强等不足，我所对该产品进行了技术创新，研制了新产品WK-1408艇用胶，该产品在保留原产品的高硬度（邵氏硬度达81），高强度（钢/钢搭接剪切强度9左右）的优势的基础上，增强了柔韧性，降低了发热量。通过玻璃纤维增强复合材料的力学测试发现WK-1408环氧胶的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、断裂延伸率等都能达到或超过老产品WK-A501。

关键词：环氧树脂；固化；粘接；强度；模量

前言

我所传统芳香族固化剂WK-A501长期以来由于技术没有更新，具有质脆、固化时间稍快、尤其过敏性强等不足，许多客户纷纷改用别家甚至进口的固化剂或环氧胶，因此我们研制了新产品WK-1408艇用胶，该产品在保留原固化剂WK-A501的高硬度（邵氏硬度达81），高强度（钢/钢搭接剪切强度9左右）的优势的基础上，改变了固化剂WK-A501的系列缺点，增强了柔韧性，降低了发热量。通过玻璃纤维增强复合材料的力学测试发现WK-1408艇用胶的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、断裂延伸率等均能达到或超过我们的老产品WK-A501。

现在国内许多赛艇、皮划艇都使用美国亨斯曼的环氧胶或其它进口环氧胶，我们利用本所研发固化剂的优势配制成的新产品WK-1408艇用胶，其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、断裂延伸率等产品性能都能达到或超过国际国内同类产品。WK-1408艇用胶实现了国产化，这样既解决了进口产品垄断国内市场，供应不及时等一系列问题，又可追求更大的利润，方便客户使用，对我国船艇复合材料市场产生积极的社会效益。

1　实验

1.1原材料及配方

1.2组分调整

1.2.1B组分的生成

（1）胺与a（丙烯氰）的加成：WK-A501（自制改性胺类固化剂）属含芳香环脂肪胺，其蒸汽压低长期接触会引起皮炎，对眼刺激性强，易吸收空气中的碳酸气形成发泡[1]。首先改善其韧性，WK-A501 与a发生氰乙基化反应，在WK-A501的两个氨基上引入氰乙基，胺经氰乙基化后，固化变慢、温和，适用期增长，湿度影响变难[2]。随着氰乙基化增加，最高放热温度降低，但相应的固化物的力学性能及电气性能也要低于WK-A501。

（2）胺与b（环氧树脂E51）的加成：为改善WKA501经氰乙基化后造成的某些性能的下降，我们在该固化物中加入少量b，环氧树脂因其主链上含有环氧基，反应活性高[3]，而过量的WK-A501与环氧树脂反应环氧基全部被反应掉，得到含有残留氨基活泼氢的胺加成物，该加成物相对分子质量变大，减少了低挥发性和胺臭味，毒性降低，放热减少，刚性增强。但由于环氧树脂与胺反应生成羟基，加快了固化反应，固化剂黏度增高，适用期变短[4]。

由 1、2两项我们得出一最佳加量：100份WK-A501＋20份a+15份b生成的WK-1408固化剂具有无过敏性、优异的力学性能及一定的韧性、低黏度，并且比WK-A501固化剂有更长的适用期、降低了反应发热温度。

表1　胶黏剂力学性能测试Table 1　Test on adhesive mechanical properties

如表1可见，虽然WK-1408固化剂的过敏性、发热量降低了，但弯曲强度和拉伸强度也大大降低了，不能满足客户的要求，

1.2.2A组分的生成

利用WK-1408固化剂的优点配制成环氧套胶，这样即可以追求更大的利润，又方便客户使用。

（1）环氧树脂M的选择：通过走访客户我们了解到，在长期使用双酚A型环氧树脂过程中，发现E44黏度太大；环氧树脂127黏度小，环氧值有0.54，但分子链短，韧性不够，比不上环氧树脂M。因此我们考虑使用环氧树脂M，在不降低拉伸模量及弯曲模量的指标下，增强拉伸强度、弯曲强度及断裂延伸率。

（2）活性稀释剂的选择：环氧树脂加入活性稀释剂后，有如下几个特点：可有效地降低树脂黏度；有利于控制环氧树脂与固化剂的反应热；降低成本；但多量的使用它们同样会减少固化物交联密度，树脂的固化性能存在降低的倾向，因此选择合适的稀释剂及合适的添加量尤为重要。

a.通常情况下将环氧树脂的作用黏度快速降低，单从稀释效果看，正丁基缩水甘油醚（BGE）在各种稀释剂中是最好的，但其气味偏重，令人不易接受[5]；

b.活性稀释剂的加量一般在5%～15%，综合考虑，10%的加量即可降低树脂黏度，又不至于大幅度拉低树脂性能；

c.经过多次试验，确定在AGE、BGE和PGE中选择。

（3）配比的调整：固化剂未加足时，环氧基反应效率低，但超过时则固化剂反应效率低，结果都是交联密度低，导致固化物未能形成理想的网状交联状态，这在力学测试中已体现出来[6]。经过计算，套胶的最佳配比为30%～35%。

表2　胶黏剂力学性能测试Table 2　Test on adhesive mechanical properties

由表2可以看出配方三的综合数据最好。

1.3制备方法

A组分：将定量的环氧树脂M及活性稀释剂PGE在反应釜中搅拌20min，混匀出料。

B组分：首先将称量好的WK-A501抽入反应釜中，将定量的a与b预先混匀，抽入高位槽中；控制温度不超过70℃滴加到反应釜中，滴加完毕后，开动搅拌,在65～70℃保温2h,出料。

2　结论

由上述数据得出，用WK-1408环氧胶代替WK-A501固化剂，降低了过敏性，延长了固化时间，在保持其刚性强度上增强了韧性，降低了发热

温度。基本能满足客户的需要。

参考文献：

［1］ 叶青萱.胶粘剂［M］.北京：中国物质出版社,1999.

［2］ 恽魁宏.有机化学［M］第二版.北京：高等教育出版社,1993.

［3］ 贺曼罗.环氧树脂胶粘剂［M］.大连：中国石化出版社,2003.

［4］ 孙曼灵.环氧树脂应用原理与技术［M］.北京：机械工业出版社, 2002.

［5］ 胡玉明.环氧固化剂及添加剂［M］.北京：化学工业出版社,2011.

［6］ 黄世强,孙争光,吴军.胶粘剂及其应用［M］.北京：机械工业出版社,2012.

Research on the Synthesis and Performance of Adhesive WK-1408 for Boat

YAO Shu-ling,XIE Yue-hui and LI Jian-ye
（Changsha Institute of Chemical Industry,Changsha 410007,China）

Abstract:The traditional product WK-A501 of our institute has many disadvantages,such as brittle,faster curing time,especially strong allergic.So we have done some technological innovation based on the old product,and a new adhesive WK-1408 for boat was developed.On the basis of the retained high hardness（Shore hardness 81）,the high strength（steel/steel lap shear strength around 9）,the flexibility was enhanced,calorific value was lower.Through the mechanical test of glass fiber reinforced composites,it showed that the tensile strength,tensile modulus,bending strength, bending modulus and elongation at break rate of epoxy adhesive WK-1408 could reach or exceed the WK-A501.

Keywords:Epoxy resin;curing;bonding;strength;modulus

中图分类号：TQ437.4

文献标识码：B

文章编号：1001-0017（2016）03-0225-02

收稿日期：2016-02-19

作者简介：姚淑玲（1974-）,女,湖南醴陵人，工程师，主要从事高分子合成和胶黏剂的研究和营销工作。