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1、耐高温有机胶黏剂研究进展,物研292070304001 穆丽珀,目录,背景聚酰亚胺类胶黏剂的合成研究结语,背景,近年来,有机胶黏剂有了越来越广泛的应用,胶接技术亦已发展成熟,并成为胶接、焊接、机械连接当代三大连接技术之一。为了提高电信号的传播速度,电子零件的密集安装使印刷电路控制板发热量增大,因而要求必须使用耐高温有机胶黏剂。此外,耐高温有机胶黏剂也是制备某些航天器的零部件,汽车、坦克和装甲车的密封圈及耐磨件必要的原材料之一。,耐高温有机胶黏剂的一些图片,聚酰亚胺类胶黏剂,聚酰亚胺（polyimide,简称PI）是在分子主链中含有酰亚胺环状结构的环链高聚物。现在聚酰亚胺已成为较为常见的商业化耐
2、高温高聚物之一。聚酰亚胺胶粘剂的性能和分类 优良的综合性能。特有的官能团结构赋予聚酰亚胺许多功能性，如掺杂后用作导电分子。与其他杂环高分子相比，分子设计和进行化学改性较易，PI所用单体比较简单合成方便、成本低。,按照合成及加工成型方法，可将聚酰亚胺分成三类：缩合型聚酰亚胺胶粘剂：是以聚酰胺酸形式加工成型，然后用化学方法或物理方法脱水环化形成聚酰亚胺即酰亚胺化。热塑性聚酰亚胺胶粘剂：这类材料可溶，是以聚酰亚胺形式按热塑性塑料的加工方式成型的。加成型聚酰亚胺胶粘剂：这类材料通常以含有潜在活性基团的酰亚胺预聚体加工成型，然后在加热时，通过活性基团的化学反应使分子链增长，通常得到热固化聚酰亚胺,中国科
3、学院化学研究所针对航空航天技术发展对耐高温粘接材料的需求,系统研究了聚酰亚胺的主链结构、封端基团、相对分子质量、固化条件等对胶黏剂的粘接性能、耐热性能以及工艺性能的影响规律。在此基础上开发了KHPIA系列耐高温聚酰亚胺胶黏剂。,合成过程：主要原料：四官能团环氧树脂(TGDDM)，AG80；聚醚酰亚胺(PEI)，实验室合成，其结构式为：,用不同摩尔比的双酚A醚酐(B1SADA)和二胺(BISP)得到不同分子质量的聚醚酰亚胺。,胶粘剂的制备将环氧树脂、聚醚酰亚胺按一定比例搅拌混合均匀，然后加入固化剂DDS以及溶剂，备用。固化工艺为1502 h+1802 h+200lO h。固化后将试样在室温存放1
4、6 h以上，然后进行性能测试。,结果与讨论,聚醚酰亚胺用量的影响 从表4可以看出，随聚醚酰亚胺含量的增加，胶粘剂的力学性能变好。这是因为聚醚酰亚胺含量为5份时，聚醚酰亚胺是呈现分散相结构；而含量,为20份时，体系为双连续结构，聚醚酰亚胺成为了连续相，因此剪切强度大幅度提高。再增加聚醚酰亚胺的用量，体系过渡到反转相结构，过高的聚醚酰亚胺含量却增加了胶粘剂的黏度，降低了对基材的湿润性。因此当聚醚酰亚胺含量为2025份时，胶粘剂的力学性能较好。,固化温度的影响不同的起始固化温度会影响胶粘剂中环氧树脂的固化相结构，从而影响胶粘剂的性能，表5是不同固化温度与剪切强度的关系。结果表明胶粘剂的粘接强度随固化
5、温度的上升而提高。,胶粘剂的耐温性 表7所列为几种不同分子质量的聚醚酰亚胺改性体系在不同温度下固化后，再经后固化的最终玻璃化温度。对环氧树脂富集相，分子质量及固化温度的影响不大，都较纯环氧体系的玻璃化温度高，固化温度,对其影响不太明显。而聚醚酰亚胺富集相的玻璃化温度却随其分子质量及固化温度的升高而增大。即随固化温度的升高，分相越趋于完全，聚醚酰亚胺富集相所包含未固化的环氧树脂越少。表7还表明使用PEI改性的TGDDM的胶粘剂的t比纯TGDDM体系的提高10以上。,图2所示为PPEI(o49)改性环氧体系在150固化5h后断裂面的SEM相片。PEI微球规整地分散于环氧连续相中，在PEI微球之间可
6、以看到一条条剪切带，它们穿过或终止于PEI微球之中。而其他几种具有较高分子质量(特性黏度分别为o58、o61、O67),PPEI改性体系的sEM照片却都显示出双连续相结构。在此结构之中，部分区域为环氧富集相，而其余部分则为反转相。各连续相的尺寸可达到百微米以上，在其中又各自包含直径是14肛m的球形粒子。环氧树脂富集相中所包含的PEI粒子与PEI(o39)改性体系的相结构较为相似。在反转相之中，环氧树脂微球被PEI所包裹，微球之间以聚醚酰亚胺丝带相连，蚀刻后环氧树脂粒子则以较孤立的微球形式出现。随PEl分子质量的增大，分散粒子尺寸逐渐减小。,在研究了PEl分子质量、PEI用量、PEI端基、固化温
7、度等因素对环氧改性体系性能影响的基础上，通过利用聚合诱导相分离技术，研制出以少量的热塑性塑料为连续相(双连续或相反转结构)的耐高温高强度环氧树脂胶粘剂，其剪切强度提高1倍左右，200高温剪切强度仅下降10，不均匀扯离强度提高15倍，玻璃化温度256。该胶粘剂有望应用于航天航空及微电子等高科技领域。,结语,近年来,随着耐高温有机胶黏剂的应用越来越广泛,对其性能的要求也愈加苛刻。尽管耐高温胶黏剂新产品、新用途不断被报道,但限于胶黏剂本身固有的缺陷,其性能很难有根本上的突破,这在很大程度上限制了其在更多领域内的应用。耐高温有机胶黏剂今后的发展趋势将体现在以下几个方面：,(1)开发新型的有机耐高温树脂,制备出耐高温、力学性能好及高耐久性的胶黏剂。(2)对现有的耐高温胶黏剂进行改性,提高其综合性能,扩大其应用范围。(3)研究和开发兼具无机胶黏剂和有机胶黏剂优点的复合型胶黏剂。(4)利用纳米材料等新型材料的特殊性能制备出高性能和新功能的复合胶黏剂,以满足航空、航天、兵器、电子、汽车和能源等高新技术领域发展的需要。,谢谢！,
