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环氧树脂20世纪40年代出现以来,日益受到人们的广泛重视,目前已广泛应用于塑料、涂料、机械、国防等许多领域。近年来其应用扩展到结构胶粘剂,及半导体封装、纤维强化材料、层压板、铜箔、集成电路等领域。环氧树脂具有优良的力学性能、电气性能、粘接性能、耐热性、耐溶剂性,以及易加工成型、成本低廉等优点然而由于其三维立体网状结构、分子链间缺少滑动,碳-碳键、碳-氧键键能较小表面能较高,带有的一些羟基等使其内应力较大,发脆、高温下易降解、易受水影响。有机硅具有热稳定性好、耐氧化、耐候,低温性能好、表面能低、介电强度高等优点,但是其制造成本较高,力学性能、附着力、耐磨性、耐溶剂性较差。有机硅改性环氧树脂是近年来,发展起来的既能降低环氧树脂内应力,又能增加环氧树脂韧性、耐高温等性能的有效途径。目前有机硅改性环氧树脂,方法主要有共混与共聚两类。共聚是利用有机硅上的活性端基,如羟基、氨基、烷氧基与环氧树脂中,环氧基、羟基进行反应生成嵌段高聚物,从而解决相容性的问题,并在固化结构中引入稳定和柔性的Si-O链,提高环氧树脂的断裂韧性;但与环氧基反应引入有机硅链段,不但消耗了环氧基使固化网络交联度下降,且大分子柔性链段的引入,也降低了环氧树脂的刚性,因此增韧的同时伴随着耐热性(Tg)的下降。
(二)环氧树脂固化体系中应用与功效 1、CTBN环氧酯增韧剂应用 在环氧固化体系中引入新型CTBN改性环氧增韧剂,可以提高固化产物的剪切强度、冲击强度、弯曲强度等性能。剪切强度、冲击强度性能比较见表3。
表3改性增韧剂对环氧树脂力学性能的影响
项目
环氧树脂E-51
固化剂651#
未改性1300*13
改性环氧增韧剂1300*13
改性环氧增韧剂1300*8
剪切强度/Mpa
冲击强度/(kN·m-1)
1
100
45
0
0
0
3.45
10.0
2
85
40
15
-
-
3.34
18.0
3
85
40
-
15
-
19.31
26.5
4
85
40
-
-
15
18.62
24.5
从表3可以看出,加入未改性的1300*13的CTBN及改性环氧增韧剂1300*13或1300*8后,制品的剪切强度及冲击强度较未加入增韧剂比较,加入未改性的1300*13CTBN15份,冲击强度较增韧前有明显的提高,但剪切强度未有明显提高;而加入等量的改性环氧增韧剂1300*13或1300*8后,其剪切强度及冲击强度均有较大的提高,并且以型号1300*13CTBN改性环氧增韧剂为最佳。 3、CTBN环氧酯增韧剂应用实例 在环氧固化体系中加入不同量的新型CTBN改性环氧增韧剂后,制品的性能有所不同,改性增韧剂用量对性能影响如下表4。从表4可以看出,环氧固化体系中加入CTBN改性环氧增韧剂后,制品的综合性能较未加入前均有提高,测试结果表明,在改性增韧剂加入量为0~15份范围内。 随着增韧剂用量的增加,制品的各项性能参数也随着提高,但加到一定量时,其制品的某些性能参数增势缓慢,某些性能反呈下降趋势。可见,采用CTBN改性环氧增韧剂增韧环氧树脂性能应有一个适当的用量。综合各项件能指标参数,在环氧固化体系中加入CTBN改性环氧增韧剂的加入量以15%为最佳。
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