作者：杨明平1,　彭荣华1,　李国斌1,　邹晓勇2(1.湘潭工学院化学工程系,湖南省湘潭市411201;2.吉首大学化学系,湖南省吉首市416000)

1　原料及仪器设备
1.1 主要原料
　　二苯基二氯硅烷,二甲基二氯硅烷,硼酸,对苯二酚,正丙醇,甲醇,乙醇,二甲苯,正丁醛,聚乙烯醇,盐酸,环氧树脂Ｅ-20,双氰胺。
1.2 仪器设备
　　玻璃反应器,ＷＤ-1型电子万能实验机,ＬＴ-1000型拉力实验机,ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ热分析仪。
2　实验部分
2.1 有机硅树脂的制备
　　先将二苯基二氯硅烷67.4ｇ、二甲基二氯硅烷13.2ｇ和硼酸7.3ｇ加入玻璃反应器中,在Ｎ2气体保护下,不断搅拌,并将温度控制在85～90℃下反应70ｍｉｎ,然后滴加对苯二酚3.8ｇ和正丙醇8.5ｇ配制的溶液。滴加完毕后,在90℃下恒温反应95ｍｉｎ,最后用15ｇ甲醇稀释,得到浅棕色透明胶体即为有机硅树脂。
2.2 聚乙烯醇缩丁醛(ＰＶＢ)溶液的制备
　　将聚乙烯醇30ｇ、乙醇120ｇ和正丁醛97ｇ加入玻璃反应器中,搅拌并升温至65℃时滴加质量浓度为36%的盐酸。当反应液的ｐＨ值为1.5～3.5时,停止加酸,将温度控制在65～75℃,再反应约3.5ｈ,并不断搅拌,当反应液呈无色透明时即为终点，从而制得聚乙烯醇缩丁醛溶液。
2.3 胶粘剂的制备
　　将制备的有机硅树脂30ｇ加入玻璃反应器中,在不断搅拌的条件下升温至50℃后,依次加入环氧树脂(Ｅ-20)30ｇ与二甲苯30ｇ配制的溶液,聚乙烯醇缩丁醛溶液7.5ｇ,不断搅拌,并将温度控制在50～60℃下反应60ｍｉｎ,得到浅棕色透明粘性液体。降温至室温时加入固化剂双氰胺2.5ｇ,搅拌均匀即得到环氧树脂Ｅ～20胶粘剂。
3　结果与讨论
3.1 环氧树脂分子量及其用量对胶粘剂性能的影响
　　环氧树脂分子量的大小对其与有机硅树脂反应过程和缩聚产物的性能有较大的影响。因环氧树脂分子量越大,缩聚反应越难进行:环氧树脂分子量越小,缩聚产物耐热性能提高的幅度就越小,且受热后容易破坏。这里我们选用了分子量适中的双酚Ａ型环氧树脂Ｅ-20,作为被改性的树脂基料。环氧树脂Ｅ-20在缩聚体中的比例越小,胶粘剂的耐温性能就越好,但粘接强度就越差。如环氧树脂Ｅ-20与有机硅树脂的比例为40∶60时,胶粘剂室温剪切强度为15.4ＭＰａ;比例为50∶50时,粘合剂室温剪切强度达到22.4ＭＰａ。为使胶粘剂既具有良好的耐温性能,又具有良好的粘接强度,我们选用的比例为50∶50。
3.2　固化剂的选择及用量
　　双氰胺ＮＨ2ＣＮＨＮＨＣＮ是一种潜性固化剂,其分子中含有活泼的胺基,能和缩聚体中环氧树脂(Ｅ一20)保留的活泼环氧基进行反应,形成坚硬的固体,在室温或低温下有较长的贮存期,并能使胶粘剂增加抗弯强度。　
　　　对于双氰胺的用量,我们在实验时分别用胶粘剂有效成分的1%、2.5%、5%及8%进行实验,固化温度选择160℃。实验结果表明,固化剂用量越多,胶粘剂的固化速度越快,但固化剂用量增加到一定程度后,胶粘剂的固化速度无明显变化。如2.5%时2ｈ可完全固化;5%时1ｈ可完全固化,8%时固化时间缩短不多。
3.3粘合剂的耐温性能
　　有机硅树脂是由二苯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、硼酸和对苯二酚合成的,该树脂的化学结构可以认为是:

　　

　　

　　在缩聚体的网络大分子结构中,含有硅氧硼键(Ｓｉ—Ｏ—Ｂ)和硅氧烷键(Ｓｉ—Ｏ—Ｃ6Ｈ5),而Ｓｉ—Ｏ键的键能(372.6ｋＪ/ｍｏ1)比Ｃ—Ｃ键的键能(243.8ｋＪ/ｍｏｌ)大得多,要破坏Ｓｉ—Ｏ键,就需要较高的能量,这样就使胶粘剂能耐较高的温度。另外,网络大分子的形成,进一步提高了胶粘剂的耐温性能。
3.4胶粘剂的韧性
　　环氧树脂作为胶粘剂,其树脂基料的主要缺点是胶层较脆,冲击和剥离强度较差,但向环氧树脂固化体系中引入高分子量的弹性体,对于改善胶粘剂的韧性效果最佳[2]。聚乙烯醇缩丁醛就是应用最广的一种弹性体,因其分子量高,提高了胶层的内聚强度,使胶粘剂的韧性增大,冲击强度和剥离强度也大为增强。又因弹性体中含有羟基,能和有机硅树脂与环氧树脂缩聚体中的羟基进一步进行缩聚反应,形成立体网络分子结构,这样除了提高胶粘剂的韧性外,又可提高胶粘剂的耐温性能。
3.5 胶粘剂的用途、粘接条件及性能
　　实验表明,可作为300℃左右长期使用的结构胶,可用于钢、铝、陶瓷、玻璃、塑料、胶木等材料的胶接。固化压力0.05ＭＰａ,固化温度160℃,固化时间1～2ｈ。其主要性能如下。
3.5.1　胶粘剂粘接的剪切强度胶粘剂的剪切强度按ＧＢ7124-86标准进行测试。制备胶粘剂的剪切强度室温下对不同材料的测定结果见表1。



3.5.2　胶粘剂的热失重我们对该胶粘剂的固化试样进行了热失重分析(ＴＧＡ),分析结果见图1。

　　

　　　　由图1可以看出,胶粘剂在30Ｑ℃以前无任何热分解现象。在300～350℃之间是缓慢分解区,350℃时的热分解率为15%,当温度超过350℃时,热分解率迅速增大。
4 结　论
　　环氧树脂(Ｅ-20)用有机硅树脂改性后制备的胶粘剂,既具有环氧树脂良好的机械性能,又具有有机硅树脂的耐高温性能。同时在制备过程中加入聚乙烯醇缩丁醛,改善了环氧树脂的脆性,提高了胶粘剂的韧性。采用本文介绍的方法制备的胶粘剂,室温下剪切强度达20ＭＰａ以上,室温条件使用时各方面性能优良;300℃时的剪切强度为8.8ＭＰａ以上,因而对于被粘接的工件要在300℃左右条件下长期工作,该胶粘剂亦较为适合。另外,该胶粘剂适用面广,可以作为多种材料的结构胶粘剂。