环氧树脂胶粘剂的组成
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《塑料粘接技术手册》第43页（3904字）
环氧胶系由环氧树脂为基材，另加固化剂、增塑剂、增韧剂、稀释剂和填充剂等组成。其配方繁多，但有某些共通规则，应根据用途，选用成品胶粘剂或自行设计环氧树脂胶粘剂的配方。
1．固化剂
环氧树脂本身是热塑性线形结构的大分子或低分子环氧化物，在200℃以下的温度是稳定的。一般不能单独做为胶粘剂使用，必须向树脂中加入固化剂，并在一定条件下进行交联固化反应，生成体形网状结构的固化物，才能获得足够的粘接强度和良好的性能。固化剂用量太少则固化不完全，用量过多将使胶层中残存低分子游离胺，影响胶层的性能。
固化剂品种繁多，可以根据它所要求的固化温度大致分为：室温固化剂、中温固化剂和高温固化剂。一般说来，脂肪族多元伯胺、仲胺、低分子聚酰胺等可以室温固化。芳族多元伯胺及叔胺类、咪唑类为中温固化剂、酸酐类则为高温固化剂。
(1)胺类固化剂
①反应型胺类固化剂：多元胺中的伯胺、仲胺都属于反应型胺类固化剂，伯胺和仲胺均含有活泼氢，可与环氧基反应，使环氧基开环生成网状大分子。这类固化剂的理论用量可用下式计算
式中 G——固化100g环氧树脂所需胺的克数
M——胺的摩尔分子量
Hm——胺基上活泼氢原子总数
E——环氧树脂的环氧值
－活泼氢当量
②催化型胺类固化剂：催化型胺类固化剂不是通过胺分子中活泼氢与环氧基的反应，而是通过叔胺的催化作用，使环氧基本身聚合起来。
这类固化剂的用量，不能通过计算，一般都是根据实验结果求得的，通常为5～15%，但很少单独使用，主要用作固化促进剂。
③常用胺类固化剂的种类及特征
a．脂肪族胺类：这类固化剂的特点是固化速度快，放热量大，使用期限短，有一定的毒性，固化后胶层的力学强度和耐热性较差，脆性也较大。它的优点是粘度低，大多数是液体，使用方便，可以室温固化，也可以加温固化。常用脂肪族胺类固化剂列于表2－2。
表2－2 脂肪族胺类固化剂
b．芳香族胺类：这类固化剂固化时，一般需要在较高的温度下进行，使用期限较长，固化后树脂的耐热性较好。常用芳香族胺类固化剂如表2－3所示。
表2－3 芳香族胺类固化剂
(2)咪唑类固化剂
咪唑类固化剂具有加成反应和催化反应双重作用，用量少，无毒或低毒，固化后的胶层耐热、耐溶剂性能较好，其它性能与芳香族类固化剂基本相同。咪唑类固化剂常用的品种见表2－4。
表2－4 咪唑类固化剂
(3)酸酐类固化剂
酸酐类的固化反应速度要比胺类固化反应小得多，所以通常要在较高的温度下进行，酸酐类固化剂的特点是固化后的产品性能好，如力学强度和耐热性等均比脂肪族胺类的要高，毒性也比胺类小，适用期长。它的缺点是，固化后的产物中含有酯键易受碱的侵蚀，另外，酸酐一般为固体，要加热混溶，使用较不便。
酸酐用量的计算：
G=M×E×K
式中 G——每100g环氧树脂的酸酐用量，g
M——分子量
E——环氧树脂的环氧值
K——经验数据，通常在0．85～1．1，一般取0．85常用的酸酐类固化剂见表2－5所示。
表2－5 常用的酸酐类固化剂
(4)高聚物固化剂
高聚物固化剂的特点是不易挥发和升华，无毒或低毒，用量范围较宽，并可以改善固化产物的韧性。此外，它含有极性基团，增加胶层的粘接性能。这类固化剂有低分子量聚酰胺树脂、线形酚醛树脂、糠醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯树脂与有机硅树脂等。目前，应用最多的为低分子量聚酰胺树脂。聚酰胺的含量越高，固化后产物的韧性、弹性越好，但耐热性和耐化学药品性下降。国产低分子量聚酰胺树脂见表2－6。
表2－6 低分子量聚酰胺树脂
2．增塑剂和增韧剂
环氧树脂胶中常常加入增塑剂和增韧剂来改善它的抗冲击性能，提高其韧性与耐低温性能。增塑剂不参与环氧树脂的固化反应，仅仅是机械的混合，但它降低了次价力，使固化后的环氧树脂交联密度降低。
常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DCP)、癸二酸二丁酯、磷酸三苯酯等。其用量通常为环氧树脂的10～20%。
增韧剂的基团能与环氧树脂起反应，组成硬化系统网状结构的一部分，增加环氧树脂的韧性，提高弯曲及冲击强度，而且保持电的性能及其它物理性能，常用的增韧剂有热塑性的聚酰胺树脂、聚硫橡胶、丁腈橡胶、不饱和聚酯等。
增塑剂与增韧剂的用量应根据使用要求合理选取，一般说来，随着用量增加，胶层的耐冲击性、耐低温性可以提高，耐热性、耐溶剂性却要降低。
3．稀释剂
稀释剂的主要作用是降低环氧树脂的粘度，便于使用，并可延长使用寿命，非活性稀释剂是指分子结构中不含环氧基，但能溶解环氧树脂，并易于从胶粘剂中挥发出来的溶剂。常用的有丙酮、甲乙酮、甲苯、二甲苯等。活性稀释剂是指分子结构中含有环氧基的低分子有机化合物，在树脂固化过程中参与反应。常用的活性稀释剂有环氧丙烷丙烯醚、环氧丙烷正丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二缩水甘油醚、甘油环氧树脂等。
稀释剂的用量应控制在5～10%，最好是不用，加入稀释剂将增加收缩率，降低粘附力等。
4．促进剂
凡是能够降低固化温度或提高固化速度的化合物都称为固化促进剂，如叔胺类、酚类、硫二甘醇、咪唑类等。应用最多的是三乙胺、苄基二甲胺、二甲胺基代甲基苯酚(DMP10)、2，4，6－三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP－30)等。DMP－30加入0．3～3%可促进伯胺固化，加入5～10%可促进酸酐固化。用量过多会影响胶层的耐高温性能。
5．偶联剂
偶联剂又称表面处理剂、增粘剂。偶联剂分子结构中含有两个化学性质不同的基团，一个是亲有机物的基团，它能与环氧树脂起反应或互溶；另一个是亲无机物的基团，易与无机物起化学反应，形成牢固的化学键，因而可提高环氧树脂胶粘剂的粘接力，而且，还能使树脂与填料间发生偶联作用，并可提高胶层的硬度、抗湿性与耐老化性。
偶联剂一般多为流动性好、表面张力低、润湿性良好的有机硅烷，如γ－氨基丙基三乙氧基硅烷(KH－550)、γ－(2，3－环氧丙氧基)、丙基三乙氧基硅烷(KH－560)、γ－(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH－570)、苯胺甲基硅烷(南大－42)等。
偶联剂的用量一般由试验确定，通常为0．1～5%。
6．填充剂
填充剂加入胶粘剂后，由于填料对树脂的体积充填，而降低了胶的收缩率，也降低了胶粘剂的热膨胀系数，使得胶在固化过程中或在温度变化的过程中所产生的内应力较小。加入填料可以起到增稠作用，调节胶的粘度。同时，填料的加入使胶部分地具有填料的性能，如导电性、导热性等。填料粒度应在0．01～0．1μm左右，与树脂亲合性好。填料的用量对粘接强度影响很大，应通过试验选定最佳配比。常用填料的类型及作用见表2－7。
表2－7 常用填料的类型及作用
