高分子材料实验实验二环氧粘合剂的固化反应.docVIP

实验报告 课程名称： 高分子材料实验 指导老师：_ _王幽香____ _成绩：__________________ 实验名称：环氧粘合剂的固化反应 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．了解环氧树脂固化反应的基本原理 初步掌握拉力试验机的结构和使用方法 测定环氧树脂——二乙烯三胺粘合剂剪切强度环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 环氧树脂有“万能胶”之称，它对各种金属材料和非金属材料如铝、钢、铜、木材、玻璃、混凝土、热固性材料如酚醛等具有优良的粘结性能，但对聚烯烃类塑料如聚乙烯、聚丙烯等的粘结性能不好。 环氧树脂实际上是具有反应性基团的低聚物，而作为粘合剂，必须使用固化剂，经过固化交联后形成大分子网络结构。因此能使线性树脂变成网状结构的物质称为固化剂。对于环氧树脂而言，固化剂的种类有很多，如脂肪族多元胺类，芳香族多元胺类及各种胺类改性物，各种有机酸及酸酐，一些合成树脂如聚酰胺、酚醛树脂等。固化剂是通过其官能团与环氧树脂分子发生反应而形成网状结构的，固化剂的种类不同，其固化反应的机理也不相同。本实验采用二乙烯三胺作固化剂，其固化反应方程式如下： ?反应时，在第一阶段伯胺和环氧基反应，生成仲胺，在第二阶段生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成的羟基亦能和环氧基反应，具有加速反应进行的倾向，结果生成一个巨大的网络结构。 ? 实验表明，在固化体系中加入含有给质子基团的化合物如苯酚，就会促进胺类的固化，这可能是一个双分子的反应机理，有利于胺类化合物的氮原子对环氧基C+原子的亲和进攻，同时完成氢原子的加成。本实验采用的促进剂是2，4，6-三[（二甲基氨基）甲基]苯酚 （DMP30）。 本实验用的双酚A型环氧树脂E44（其中E44代表其环氧值为0.44），它是双酚A与环氧氯丙烷在碱催化的低分子量缩合产物。?每100克环氧树脂的所需的二乙烯三胺用量，计算方法如下： ????二乙烯三胺的用量计算如下： ??????? 粘合剂胶结强度的测试时十分重要的，常规的测试方法有剥离法和剪切法两种，本实验采用剪切法。剪切强度测试按照国家标准GB1742-79进行。剪切强度亦称抗剪强度，是指胶结头在单位面积上能承受平行胶面的最大负荷。仪器设备：拉力试验机；天平；游标卡尺；铝试片 试剂：双酚A型环氧树脂E44，二乙烯三胺，4，6-三[（二甲基氨基）甲基]苯酚 （DMP30） 测定步骤 将已切割成标准状的20片铝试片用砂纸打磨干净，之后用丙酮擦净试片表面，用铅笔划出1.5×2.0cm的胶合面。 用一个表面皿称取1g环氧树脂E44，滴加3滴二乙烯三胺（约0.1g），用玻璃棒均匀搅拌，将胶均匀地涂在试片的胶合面上，每两片的胶合面中粘贴组成一个试件，用铁夹夹紧，共制备五个试件。将试件平放入90℃烘箱中烘半个小时，降温取出，冷却到室温，去掉夹子。 另取一个表面皿，称取1g环氧树脂E44，滴加3滴二乙烯三胺（约0.1g），用玻璃棒均匀搅拌，制备五个试件，操作步骤同上。 将制备好试件在拉力试验机上进行剪切试验，试件的纵轴与拉力方向相同，控制拉伸的速度为2 mm/min，当试件破坏后，记下指针读数，测量并计算胶合面积 计算方法及精确度 粘合强度（X）/厘米按下式计算： 其中：? f ——胶合试件破坏负荷，；s ——胶合面积，厘米。 平均测试五个试件，取其中相近的三个测试结果的算术平均值，每个结果与平均值之差不大于平均值的5％。 比较两组试件的数据，观察促进剂DMP30对双酚A型环氧树脂E44和二乙烯三胺固化速度的影响。? 实验数据记录和处理 655.81 679.05 701.90 554.86 X取3个相近结果平均值 678.92 序号 6 7 8 9 10 最大载荷N 1965.71 1669.14 1979.43 1786.86 1710.29 面积cm2 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 粘合强度X（N/cm2） 655.24 556.38 659.81 595.62 570.10 X取3个相近结果平均值 574.03 实验证明加入促进剂DMP30后，胶黏剂的固化速度变快了，但是同等胶黏面积下的粘合强度却变小了