密封胶是一个新兴的学科,不仅是高分子材料的一个分支,还与固体密封材料和胶粘剂有着极为密切的联系。密封胶是多用途的密封材料,它既可防止储存的气、液体向外泄漏,又能防止机械震动、冲击损伤或达到隔音、隔热的效果,且密封件现状不受局限,并具一定的粘接性。ＣＴ 1型密封胶粘剂是用于一般空气净化器等密封性粘接的新型特种材料。已往该类密封胶在使用时往往需加热固化且脆性高易脱胶,ＣＴ 1型密封胶则有使用方便,常温固化,固化时间可调,粘接性能好无脱胶现象等优点,其毒性小,消除已往胶对皮肤过敏现象,并具有一定的抗振性,耐酸碱、耐温120℃,适用于各类材料的过滤器密封。

1　 实验部分

1.1  原料　

环氧树脂;聚酰胺;三元芳香叔胺;ＫＨ-550;钛酸酯偶联剂;颜、填料(碳酸钙、高岭土等)。

1.2　仪器设备　

旋转式粘度剂;涂-4杯;5Ｌ开口高速搅拌混合机。

1.3　制备工艺

将双酚型液态环氧树脂加入带搅拌器、温度剂的圆底烧瓶中,加热至70-80℃,使之成易流体,再加入一定比例的特制混合稀释剂及增韧剂,充分搅拌均匀,最后加入混有防沉剂的部分颜、填料,高速搅拌至不分层、不凝胶即可得Ａ组分。同样将一定量溶剂和混合固化剂,搅拌均匀,然后将计算好的改型剂及固化促进剂、偶联剂等一并加入混匀,最后加入剩余部分颜、填料,充分搅拌均匀即可得Ｂ组分。固化(应用)方法:将Ａ组分和Ｂ组分按1∶1重量比混合,混合均匀后即可灌胶,观察固化情况。

1.4   中试放大试验

该胶的中试放大试验是在150升不锈钢反应釜内进行的,加料顺序和操作条件与小试相同,经近3.5吨批量生产试用,综合性能优良,各项数据稳定可靠,完全合乎使用要求,可以指导大批量生产。

胶料的活性期:A和B两组分按比例充分混合后能够顺利进行施工的阶段成为胶料的活性期,该胶的活性期较长,在50min以内操作十分便利。

2   试验结果与讨论

2.1   树脂的选择

环氧树脂含有环氧基、醚键、多个羟基、氨基等,分子中的醚键可使分子内旋转而易弯曲,羟基可使化学反应的几率上升,同时提高粘接力,环氧基则可与固化剂使用,及分子加长和胶联,是一种粘接强度高、用途非常普遍的粘接材料。然而由于其本身固有的净脆性、弹性模量高、伸长率低,当承受内应力或外加机械力时,就很快形成缺陷区并扩展成裂缝,导致固化物开裂,这点对密封剂来讲是最致命的,必须经过改性才有意义。尽管如此,由于环氧本身含有诸多的极性集团,对多种物质粘接优良,在固化时无小分子放出,收缩率较小,而且它与许许多多物质有良好的相溶性,易反应易改性,即可在室温又可在高温固化、原料易得毒性小等等优良特性,经综合考虑,我们决定采用改性双酚A型液态环氧树脂作为该密封胶粘剂的基胶成分。

2.2   增韧剂的选择

经逐一筛选和大量配方试验,最后我们选定了适量的惰性溶剂作稀释剂,聚醚型二环氧化合物和糠醛-环己酮缩合物以及高沸点酯类的混合增塑系统。

2.3   复合型室温固化剂

经多次试验,我们选用长链低分子聚酰胺作固化剂的主体,因为其分子中含极性羟基、胺基和酰胺基,性质较活泼,除可直接参与固化外,还有一定内增韧作用,毒性低、操作安全,但只在室温下固化,反应缓慢,固化不完全,强度不高,可从单用它固化时环氧基的残留量来说明。

在这一体系中,我们发现:使用单一的固化剂,有许多不足,例:固化速度慢、胶层较脆,粘接密封后,达不到预期要求等,为此,我们采用复合固化剂,即固定一种低毒、广谱的固化剂A不变,在加入另一种固化剂(我们选用一种变性胺固化剂B和三元芳香叔胺为固化促进剂),观察其固化情况,随着B的加入量的变化,固化速度也随之变化,而且抗剪强度成倍提高。

表干:即触摸胶体表面不发粘,本文固化时间均用表干来确定。从表3中,我们看出随着固化剂B加入量的增加,固化所需要时间随之缩短,但固化剂的用量过多胶层的脆性将增大,且胶的成本亦高,一般选择固化剂的加入量为胶基总量的8-15%。固化速度对温度的依赖性也比较大,文献中报导,随温度的升高,固化速度加快,我们选择固化剂A和固化剂B的适当配比,变化其固化温度,我们发现,随着温度的变化,固化速度也随之变化。

2.4   在本密封胶粘剂中偶联剂的作用讨论

偶联剂对于环氧类密封胶粘剂的力学性能有重要的作用,而且还可以增加胶与被粘物的粘接力,在这里,我们选用了三种不同的偶联剂A、B、C做了应用试验,结果列于图1。由图可见,随着偶联剂用量增加,压缩强度上升,而且斜率很大,对于不同的偶联剂几乎在相同的用量时压缩强度达到最大值,此后,再增加用量,变化已不明显,因此用量要适当。另外,在实验中还发现,偶联剂还有促进胶料系统胶凝的作用,加有偶联剂的树脂系统,在贮存中粘度逐渐变稠,这说明,偶联剂的活性基团可以参与环氧体系的固化反应,因此,只能把它与固化系统加在一起。当固化剂用量不足时它还有补足固化剂的作用。

2.5   颜填料的选择

精选的填料能够改进产品的加工性能、应用性能,还可改变热膨胀性、导电性和导热性;颜料增量剂可以减少基料树脂用量,降低成本,改善孔隙填充性和减少裂缝。通过它们的加入使得基料树脂具有稳定性、补强性和耐候性能。我们使用了耐候性好的钛白粉和经过表面处理的可提高胶触变性,改进湿粘附性及控制胶溶剂对胶的收缩现象的瓷土、二氧化硅等数种颜、填料,他们在胶中的含量可在20-45%之间按使用要求调整。

3   结语

采用聚醚型二环氧基化合物和糠醛环己酮的缩合物等混合增韧剂进行改性,得到了一种粘度低,强度高、韧性好的新型密封材料;制备了可室温快速固化,又具内增韧的复合固化剂体系;生产工艺简单、配方合理、无毒无污染,可以商品化。