不同种类环氧树脂对金属基材粘接的影响（三）

4 CTBN改性环氧树脂对金属粘接的影响

随着CTBN改性环氧树脂中E-51含量的增加，环氧胶粘剂对不同金属基材的拉剪强度表现为先升高后下降，在E-51质量分数为20%时达到最大值。对于冷轧钢，胶粘剂一直表现为内聚破坏；对于5052铝合金和6061铝合金，随着CTBN改性环氧树脂含量的提高，破坏形式逐渐得到改善，当CTBN改性环氧树脂含量高于40%时，胶粘剂对5052铝合金和6061铝合金表现为内聚破坏。

5 影响环氧树脂对金属粘接能力的因素分析

测量3种金属基材的表面能，可知金属基材表 面能的达因值依次为：冷轧钢>6061铝≈5052铝，表面能越大，环氧树脂对基材的浸润性和粘接性越好。此外，金属基材的硬度依次为：冷轧钢>6061铝>5052铝 ，硬度越大，测试时基材就越不容易弯曲，胶粘剂的拉剪强度也会越大。

从分子结构层面可以分析不同种类改性环氧树脂对力学性能和粘接影响的差异：PUEP-A是封闭型异氰酸酯增韧剂，受热分解生成异氰酸酯基团柔性链与金属基材起交联作用，而 PUEP-B的聚氨酯基团在分子链上，会形成分子互穿网络，不生成异氰酸酯基团，增韧能力强而与金属基材相互作用较弱。对于CTBN改性环氧树脂，其固化过程中橡胶相析出形成海-岛结构，能吸收部分应变能量，并使裂纹的扩展受阻以增韧，同时体系中的酯基和少许游离的羧基能通过弱相互作用力等吸附于金属表面。就改善粘接能力而言，PUEP-A>PUEP-B>CTBN改性环氧树脂，对力学性能的提升则正相反。

为了进一步探究不同种类改性环氧树脂对粘接的具体影响，本研究测量了胶粘剂固化（固化条件为：170 ℃/40 min）后的Tg，通过Tg的变化了解胶 粘剂本体强度的变化：E-44的加入对胶粘剂的Tg影响不大，而PUEP-A、PUEP-B和CTBN的加入使得胶粘剂的Tg先升高后下降。

前人工作表明，粘接是胶粘剂对基材粘接和胶粘剂内聚综合作用的结果，内聚破坏时体现的是胶粘剂的内聚强度。E-44或E-51同为双酚A型环氧树脂，加入后对胶粘剂本体强度和粘接强度的影响较小，无法改善粘接，*起到调节胶粘剂黏度作用。改性环氧树脂的加入既实现了增韧，又提高了对基材粘接能力，但引入过多的柔性链段也会降低胶粘剂的内聚强度，导致Tg降低。在改性环氧树脂含量低时，胶粘剂内聚强度>胶粘剂与基材粘接强度，改性环氧树脂的加入增强了本体强度和对基材的粘接，破坏形式改善，胶粘剂的力学性能提高，拉剪强度主要表现为对基材的粘接强度；随着改性环氧树脂含量的提高，粘接强度继续提高，而多余的柔性链开始降低胶粘剂的内聚强度，存在某个含量使得胶粘剂的内聚强度与对基材的粘接强度相当，此时胶粘剂的粘接性和力学强度达到平衡，粘接表现比较好；继续提高改性环氧树脂含量，柔性链段的大量加入使得本体强度大幅下降，胶粘剂的内聚强度<胶粘剂与基材的粘接强度，力学强度主要取决于胶粘剂的内聚强度，胶粘剂的力学性能下降。

上述工作证明，存在某个含量使得胶粘剂的内聚强度与对基材的粘接强度相当，此时胶粘剂的粘接性和力学强度达到平衡，粘接表现比较好。通过多多组分体系内各组分比例的精细调节，可制备出粘接性和强度均理想的环氧胶粘剂。