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酚醛胺/环氧树脂胶粘剂耐化学介质性研究

 

由图2可知：试样浸泡在10%NaOH或2%NaCl溶液中，开始15h内试样的剪切强度随浸泡时间增加而显著下降，随后缓慢减小，浸泡48h后剪切强度分别为4.66、5.12MPa，强度保留率分别为61.97%、68.09%；试样在水中浸泡初期，其剪切强度随浸泡时间增加而缓慢减小，浸泡48h后剪切强度为6.61MPa，强度保留率为87.90%。综上所述，自制酚醛胺/EP胶粘剂耐水、NaOH和NaCl溶液性能较好。

试样在NaOH溶液中浸泡时，受-OH的作用，整个体系发生了分子结构的破坏，从而使胶粘剂的强度有所下降，其原因可能是酯基在强碱性NaOH溶液作用下发生水解反应所致[7，10]。另外，胶粘剂浸泡在NaOH介质中，NaOH水溶液中的小分子能够很快渗入到胶粘剂的内部，从而导致胶粘剂发生膨胀、腐蚀，在腐蚀的同时由于NaOH离解出的Na+水合后能阻碍小分子继续向胶粘剂中扩散，因而降低了NaOH溶液的腐蚀性[8]。Cl-含量大小对EP的耐介质性能有较大的影响[2]，在NaCl、BaCl2溶液中，由于Cl-破坏作用大，使胶粘剂内部出现微裂纹，但这种破坏要小于酸碱的化学裂解。Na2CO3溶液中有类似现象。

酚醛胺作为一种改性胺类固化剂，既具有脂肪胺类的活泼氢，又具有能起催化作用、促进EP固化的羟基等基团。作为一种水下固化剂，其耐水性、耐潮湿性能较好，所以该酚醛胺/EP胶粘剂在水中的耐蚀性能优于其在其它化学介质中的耐蚀性能。当试样浸泡在水中时，胶中亲水基团羟基、醚键和极性基团等与水接触后形成氢键，耐水性缓慢下降。当试样在水中的浸泡时间超过24h时，耐水性达到平衡。另外，由于EP基体中双酚A具有疏水性，两个苯环的刚性屏蔽了亲水的羟基、醚键，因而保持了胶粘剂的耐水性。

2.2.3苯和丙酮对胶粘剂耐久性的影响

苯和丙酮对胶粘剂耐久性的影响如图3所示。

 

 

由图3可知：试样在苯中浸泡前10h时，其剪切强度随浸泡时间增加而缓慢下降，其后基本不变；试样在丙酮溶剂中浸泡时，其剪切强度显著下降；在苯和丙酮溶剂中浸泡48h后，试样的剪切强度分别为6.38、1.85MPa，剪切强度保留率分别为84.84%、24.60％。

试样在环己烷、苯、甲苯、丙三醇和甲酰胺溶剂中浸泡后，其剪切强度下降（特别是甲酰胺溶剂，浸泡72h后已完全脱开）。由于有机溶剂大部分属于小分子物质，对胶粘剂不但具有增塑作用，而且因胶粘剂固化后形成不溶不熔的三维交联网络结构，小分子溶剂只能在其内部溶胀；随着小分子溶剂的增多，增塑作用不断增强，胶粘剂强度下降。胶粘剂三维交联网络结构在丙酮等溶剂作用下发生溶胀，这些溶剂渗入胶粘剂体系内部使其体积膨胀，导致网络分子链向三维空间伸展，三维网络受到应力作用产生回弹收缩；当这两种相反的倾向相互抗衡时，达到了溶胀平衡。另外，丙酮易挥发，并且其挥发后可能以气泡形式存在于粘接结构内部，产生气囊，导致体系应力集中，并使粘接面积减小，胶粘剂强度（即剪切强度）大大降低。而在苯溶剂中，由于苯环结构体积大，难以渗透到胶粘剂中，并且苯不易挥发，故苯溶剂对胶粘剂影响较小（剪切强度变化不大）。甲酰胺的腐蚀作用有待于进一步研究。

2.2.4汽油和柴油对胶粘剂耐久性的影响

汽油和柴油对胶粘剂耐久性的影响如图4所示。
 

酚醛胺/环氧树脂胶粘剂耐化学介质性研究

 

由图4可知：试样在汽油中浸泡时，其剪切强度随浸泡时间增加呈先增后减态势；而试样在柴油中浸泡时，随浸泡时间延长，其剪切强度先减小再增大然后又减小；浸泡48h后试样在汽油和柴油中的剪切强度分别为5.80、6.05MPa，强度保留率分别为77.13%、80.45%，说明该EP胶粘剂耐汽油和柴油性能较好。

汽油和柴油由小分子烯烃组成，其对胶粘剂固化物结构具有增塑作用，可提高胶粘剂的扩散能力，增加粘合力，提高剪切强度。随着胶粘剂体系在汽油、柴油中浸泡时间的增加，固化不完全（部分未交联反应）的EP和其它有机组分能溶于其中而失去原有的性能，并且有更多的小分子进入到胶粘剂体系内部，导致胶粘剂内聚强度降低；另外，汽油、柴油中低分子烯烃较多，也是胶粘剂粘合力和剪切强度下降的原因之一。

2.2.5不同介质对胶粘剂耐久性的影响

在空气中，胶粘剂剪切强度下降最小，而浸泡在化学介质中时，可能由于酚醛胺/EP胶粘剂分子结构交联度不够高[10]，胶粘剂剪切强度均有不同程度降低。其中水对胶粘剂强度影响最小，其次分别是有机溶剂（丙酮除外）、NaCl溶液、NaOH溶液和酸溶液。

3·结论

（1）酚醛胺EP固化剂由于包含-OH、-NH-或-NH2等多种功能基团，所以具有优良的固化性能。

（2）酚醛胺/EP复配的胶粘剂粘接不锈钢片试样时，其剪切强度为7.52MPa；该试样在水、浓H2SO4、浓HCl、NaOH溶液、NaCl溶液、苯、丙酮、汽油和柴油中浸泡48h后，其剪切强度分别为6.61、2.17、1.41、4.66、5.12、6.38、1.85、5.80、6.05MPa，强度保留率分别为87.90%、28.86%、18.75%、61.97%、68.09%、84.84%、24.60%、77.13%、80.45%。因此，该胶粘剂具有较好的耐水性、耐碱性、耐盐性、耐苯、耐汽油和耐柴油性能，但耐浓H2SO4、浓HCl和丙酮性能较差。

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ProgressinOrganicCoatings，2007，58（1）：13-22.（责任编辑：陶建英）