（1）原材料與配方（質(zhì)量份）
混合環(huán)氧樹脂（shell-828，環(huán)氧值為052；shell-1001，環(huán)氧值為0.51；F-51，環(huán)氧值為0.51）：100
594固化劑，2（β-二甲氨基乙氧基）-1，3，6，2-硼雜三噁辛環(huán)：12
593固化劑（RCH2CHOHCH2NHR1NH2）：3
三乙醇胺（TEA）：2
混合填料：適量
（2）組分調(diào)整
①配方的篩選 實(shí)驗(yàn)選用的固化劑594#是一種硼酸酯類的硼胺配合物，其結(jié)構(gòu)為：
它是一種潛伏型環(huán)氧樹脂固化劑。與其他固化劑相比，具有適用期長、揮發(fā)性小、沸點(diǎn)高、毒性小、黏度低、不易水解、與環(huán)氧樹脂混溶性好、固化物力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對金屬無腐蝕作用，符合單組分膠黏劑體系對固化劑的要求，但單純的594#固化劑固化溫度太高會對電子元件造成損害，限制了其在電子領(lǐng)域中更廣泛的應(yīng)用。而且一般的胺類固化劑很難對594#體系產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用。
選擇三種配方。第一種是594#作為固化劑；第二種是594#作為主固化劑，EMI-24為促進(jìn)劑；第三種是594#為主固化劑，TEA、593#為促進(jìn)劑，分別與事先制備好的混合環(huán)氧樹脂及填料混合。對以上三種配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比，測定在150℃下的凝膠時(shí)間和固化時(shí)間。結(jié)果如表1-12所示。
表1-12 不同固化劑組合對環(huán)氧樹脂體系固化過程的影響
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固化劑體系 |
添加量①/質(zhì)量份 |
凝膠時(shí)間/min |
膠層固化時(shí)間/min |
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594# |
9 |
57 |
176 |
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594#+EMI-24 |
9+0.5 |
72 |
195 |
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594#+TEA+593# |
9+3+2 |
19 |
30 |
①100質(zhì)量份樹脂中的加入量，固化溫度為150℃。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與采用單純的594#固化劑相比，以EMI-24作為促進(jìn)劑的固化劑體系的凝膠和固化時(shí)間延長，且實(shí)驗(yàn)中觀察到其貯存性能不佳。提高體系中EMI-24的含量，雖能縮短凝膠和固化時(shí)間，但其貯存期也大幅縮短。添加有促進(jìn)劑TEA和593#的固化劑體系，對環(huán)氧樹脂體系的凝膠和固化時(shí)間均明顯縮短，對固化過程的促進(jìn)作用明顯優(yōu)于第二種配方，能完全滿足在中溫下固化的工藝要求。
②膠黏劑的固化性能及固化條件確定 凝膠時(shí)間和固化時(shí)間是評價(jià)膠黏劑在一定溫度下固化速度的重要指標(biāo)。對第一、第三兩種固化體系在不同的固化溫度下進(jìn)行凝膠和固化試驗(yàn)。固化前，在70℃先進(jìn)行30min的預(yù)固化，以避免膠黏劑固化時(shí)因反應(yīng)過于激烈而導(dǎo)致流膠，試驗(yàn)結(jié)果見表1-13。
表1-13 固化溫度對膠黏劑固化的影響
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固化溫度 |
凝膠時(shí)間/min |
固化時(shí)間/min |
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594# |
594#+TEA，593# |
594# |
594#+TEA，593# |
|
110 |
未凝膠 |
44 |
未固化 |
U5 |
|
130 |
未凝膠 |
25 |
未固化 |
23 |
|
150 |
57 |
19 |
176 |
30 |
通常的環(huán)氧樹脂和594#體系在170℃下能在30min內(nèi)固化，而在更低的溫度下無法快速凝膠和固化。實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，在中溫范圍內(nèi)，未添加促進(jìn)劑的594#體系在110℃和130℃時(shí)長時(shí)間不凝膠和固化，150℃下凝膠和固化時(shí)間都較長；而添加了促進(jìn)劑的594#體系在110～150℃內(nèi)，凝膠時(shí)間和固化時(shí)間呈明顯的遞減趨勢。150℃時(shí)，膠黏劑能在30min內(nèi)固化。
（3）制備方法
準(zhǔn)確稱取樹脂，均勻混合，加入適量固化劑、混合填料等，充分研磨，混合成膠。
（4）性能與評價(jià)
①性能
對兩個(gè)體系膠黏劑的力學(xué)性能進(jìn)行比較。結(jié)果見表1-14。
表1-14 兩個(gè)體系膠黏劑力學(xué)性能
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固化溫度/℃ |
剪切強(qiáng)度/MPa |
180°剝離強(qiáng)度/N·cm-1 |
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594# |
594#+TEA，593# |
594# |
594#+TEA，593# |
|
110 |
- |
2.4 |
- |
12.9 |
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130 |
- |
3.2 |
- |
10.1 |
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150 |
2.5 |
-2.8 |
18.4 |
22.1 |
|
170 |
2.6 |
2.4 |
21.0 |
19.4 |
注：表中數(shù)據(jù)的破壞類型均為材料破壞。
在相同的固化溫度下，兩種體系粘接強(qiáng)度均大于材料破壞強(qiáng)度。添加促進(jìn)劑的固化體系在110～150℃時(shí)達(dá)到最大。其粘接性能也明顯優(yōu)于單一594#體系的粘接性能。
膠黏劑固化工藝為：70℃×30min+150℃×30min。
在-15℃、密封保存7個(gè)月后對膠黏劑的黏度、剪切和剝離強(qiáng)度進(jìn)行測定。試驗(yàn)結(jié)果見表1-15。
表1-15 膠黏劑的貯存性能
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貯存時(shí)間/月 |
外 觀 |
黏度/Pa·s |
剪切強(qiáng)度/MPa |
180°剝離強(qiáng)度/N·cm-1 |
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0 |
未凝膠，無沉淀 |
75.8 |
2.8 |
22.1 |
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7 |
未凝膠，無沉淀 |
194.5 |
2.6 |
21.1 |
注：表中數(shù)據(jù)的破壞類型均為材料破壞。
由表1-15可知，7個(gè)月后膠黏劑仍有較好的施工性能，且剪切和剝離強(qiáng)度的變化不明顯，黏度雖然增加，但未出現(xiàn)凝膠、沉淀和外觀變化，仍保持了良好的操作性能。
②評價(jià)
a.在環(huán)氧樹脂和594#潛伏型固化劑體系中加入TEA、593#固化劑作為固化促進(jìn)劑，能較大幅度地降低體系的固化溫度，滿足了膠黏劑在常溫下涂膠、150℃下固化的使用要求，且具有良好的貯存性能和粘接強(qiáng)度。
b.本膠黏劑操作簡便，固化工藝為75℃×30min+150℃×30min。
