聚丙烯酸酯液体橡胶增韧环氧树脂/间苯二甲胺体系研究

摘要

环氧树脂胶粘剂具有优异的机械、电气和耐热性能,因此被大量应用于汽车蓄电池的密封。为了保证蓄电池的可靠性,对环氧树脂胶粘剂的力学、电气和耐热性能有严格的要求。其中双酚A二缩水甘油醚(简写EP828)/间苯二甲胺(简写mXDA)为主体成份的胶粘剂材料是汽车蓄电池的常用的密封材料,因此提高EP828/mXDA体系的韧性一直是化学工程师的热点研究方向。添加活性稀释剂是常规的增韧手段,这些方法存在有大幅度降低耐热性的缺点。采用反应诱导相分离增韧方法,可以克服耐热性不足的弊病。从收集到的相关文献得知,采用反应诱导相分离增韧方法改性EP828/mXDA体系尚未见相关报道,是一种有潜在应用价值的改性手段,为此,我们合成了聚丙烯酸酯液体橡胶,并首次将反应诱导相分离方法应用于增韧EP828/mXDA体系,从多个角度调查聚丙烯酸酯液体橡胶增韧EP828/mXDA体系的可行性,研究了聚丙烯酸酯液体橡胶的添加用量、分子量、侧基结构等因素对改性体系力学性能的影响,为将来进一步提高或改善EP828/mXDA环氧树脂胶粘剂的韧性收集科学试验数据。
　　本研究从分子结构设计原理出发,开展了丙烯酸酯液体橡胶的研究,从四个方面对EP828/mXDA体系进行改性研究,首先固定丙烯酸酯液体橡胶的分子量,考察了液体橡胶添加用量对改性环氧树脂体系的影响;其次,在添加用量相同的条件下,改变液体橡胶的分子量考察;再次,通过改变影响丙烯酸酯液体橡胶中侧基结构的丙烯酸缩水甘油酯(简写GMA)单体含量的变化,考察了改性体系的性能变化;最后添加丙烯酸羟乙酯(简写HEA)单体,改变侧基结构中的羟乙基与环氧基的比例使得液体橡胶的侧基结构发生变化,考察了环氧树脂改性体系的冲击强度、弯曲强度、玻璃化温度和断裂面的电镜照片。
　　研究结果证实:丙烯酸酯液体橡胶的引入,固化体系均呈现两相结构,连续相为环氧树脂,分散相为聚丙烯酸酯液体橡胶,改性体系中分散的橡胶粒子起到吸收应力的作用,有助于增加共混物的韧性;随着液体橡胶用量从Opbw增加15pbw,生成的橡胶粒子增加了共混物的冲击强度,液体橡胶从Opbw增加10bw,改性体系的弯曲强度达到最大,当液体橡胶用量增至20pbw时,橡胶粒子过多,力学强度呈下降趋势;随着液体橡胶分子量的增加,液体橡胶与环氧树脂基体的相容性下降,使得改性体系的力学性能下降;当液体橡胶中GMA的增加,液体橡胶中环氧基与环氧基材中环氧基相容作用使得改性体系的力学性能出现先下降后增加的趋势;当液体橡胶中羟乙基含量的增加,羟乙基与环氧基的比例增加,两相间的相容性降低,相分离驱动力加大,使得体系的力学性能呈现逐渐增加趋势。同时,液体橡胶的引入,改性环氧树脂体系的玻璃化转变温度普遍降低,体系呈现两相结构。
　　总之,聚丙烯酸树脂液体橡胶改性828环氧树脂/mXDA固化剂体系是一种较好的方法,与未改性的环氧树脂相比较,本研究报告中最典型的丙烯酸酯液体橡胶改性EP828/mXDA体系冲击强度为从14.22KJ/m2提高到35.81KJ/m2,提高了151.8％;弯曲强度为118.58MPa,提高了27.6%;改性体系固化物的Ts为104.8°C,仅仅降低了16%。

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第一章文献综述

§1.1 引目

§ 1 .2环氧树脂及其应用概况

§ 1.3丙烯酸酯橡胶（ACM )简介

§ 1 .4丙烯酸酯液体橡胶的合成方法

§ 1 .5丙烯酸酯液体橡胶改性环氧树脂的影响因素

§ 1 .6反应诱导相分离简介

§ 1 .7立题依据及研究内容

第二章聚丙烯酸酯液体橡胶的合成

§ 2 .1实验原料和仪器设备

§ 2 .2合成工艺及配方

§ 2 .3聚丙烯酸酯液体橡胶的表征

第三章聚丙烯酸酯液体橡胶用量对增韧环氧树脂研究

§3.1 引g

§ 3 .2丙烯酸酯液体橡胶增韧环氧树脂性能测试方法

§3.3 EP828/mXDA/液体橡胶共混

§ 3 .4聚丙烯酸酯液体橡胶改性EP828/mXDA体系的增韧表征

§3.5 小结

第四章聚丙烯酸酯液体橡胶分子量对环氧树脂韧性影响

§4.1 引g

§4.2 EP828/mXDA/液体橡胶共混

§ 4 .3增韧EP828/mXDA体系性能测试

§ 4 .4小结

第五章环氧侧基含量对环氧树脂体系韧性的研究

§5.1 引g

§5.2 EP828/mXDA/液体橡胶共混

§ 5 .3增韧EP828/mXDA体系性能测试

§5.4 小结

第六章羟乙侧基与环氧侧基比例对环氧树脂韧性的协同影响

§6.1 引g

§6.2 EP828/mXDA/液体橡胶共混

§ 6 .3增韧EP828/mXDA体系性能测试

§ 6 .4小结

第七章结论

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果