环氧胶粘剂具有力学性能好、粘接性能强、工艺性好和稳定性高等优点，因其综合性能优异而被广泛应用多种金属材料和非金属材料的粘接中，是结构胶粘剂的重要品种[1]。目前，粘接工件用环氧胶粘剂的固化方式是室温固化24 h，且此固化条件下零部件的粘接强度可满足使用要求。现因批量生产的需求和生产节奏的加快，室温固化24 h已经不能满足使用要求，而将胶粘剂固化时间由室温24 h缩短到几小时，力学性能又不满足指标要求。欲缩短固化时间以适应批量生产的需求，现用胶粘剂也可以加热固化，但又不适合被粘接件不能加热的特殊工艺要求。

本文以环氧树脂/聚酰胺体系合成了一种可在几小时内室温初步固化，满足被粘接工件可以批量生产，且初步固化时力学性能可达到工件特殊的工序要求，同时力学性能、热稳定性、工艺性能、环保性能等满足指标要求的胶粘剂。除此之外，在研制过程中还要考虑固化工艺简单，原材料来源稳定可靠等。

1 实验部分

1.1 主要材料

828环氧树脂，美国瀚森公司；TY-203、TY-300、TY-600、TY-650聚酰胺，天津燕海化工有限公司；DMP-30，天津合成材料研究所；丙酮、乙醇，天津市化学试剂供销公司。

1.2 实验仪器

AG-100KNG型材料试验机，日本岛津公司；Q200DSC差示扫描量热仪，Q50TGA热重分析仪，美国TA公司；NDJ-79旋转式黏度计，上海同济大学机电厂。

1.3 制备方法

将环氧树脂、聚酰胺、促进剂以及其他添加剂按比例加入容器中，搅拌混合均匀，备用。

1.4 性能测试

拉伸剪切强度：采用铝合金单搭接剪切试样在室温条件下固化后依据GB7124—86[2]在材料试验机上测试。所有测试均在常温下进行。

初固化时间：按配比取各组分于容器内充分搅拌混合后，开始计时，随时间的延长混合胶液黏度变大，逐渐开始拔丝，以胶液不能拉丝的时间为准，记录胶粘剂的初固化时间。

黏度：采用NDJ-79旋转式黏度计进行测试。

固化度：在Q200差示扫描量热仪上进行测试，DSC的升温速率为10 ℃/min，MDSC的升温速率为3 ℃/min，氮气流量50 mL/min，样品质量10～20 mg。

热稳定性：利用Q50热重分析仪测试，升温速率为10 ℃/min，氮气流量100 mL/min，样品质量10～20 mg。

2 结果与讨论

2.1 固化剂种类对胶粘剂固化速度的影响

适用于双酚A型环氧树脂的固化剂主要有胺和酸酐2大类[3]，工件生产要求胶粘剂具有适用期适宜、室温固化、同时挥发性低、毒性小等特点。酸酐类和芳香胺挥发性小、毒性低，但其需要加热固化，且适用期过长；脂肪族胺虽然可室温固化，但环保性不好；而聚酰胺类能在室温固化、适用期可调，并且挥发性小、毒性低，满足对胶粘剂的需求。因此，本研究选择聚酰胺类固化剂。

试验分别用TY-203、TY-300、TY-600、TY-651聚酰胺作固化剂，每种聚酰胺用量依参与反应的胺值和环氧值用量计算，测胶粘剂的初固化时间。图1为4种不同聚酰胺对胶粘剂固化速度的影响。

图1 聚酰胺种类对胶粘剂固化速度的影响Fig.1 Effect of polyamide type on adhesive curing rate

从图1可以看出，600#胶粘剂凝胶时间2.5 h，固化速度最快，其次分别是651#和300#，而203#胶粘剂凝胶时间为4 h，固化速度最慢。这主要是由于4种聚酰胺的胺值含量不同决定的，胺值是低分子聚酰胺活性的描述[4]。600#聚酰胺胺值高，活性大，与环氧树脂体系的反应速度快，但适用期较短；203#聚酰胺胺值低，活性小，与环氧树脂体系反应速度慢，但适用期长。

实验结果表明，TY-600、TY-651聚酰胺作固化剂，胶粘剂在室温下固化速度较快，符合工件实际粘接需求，故选择TY-600、TY-651聚酰胺作固化剂。

2.2 促进剂用量对胶粘剂固化速度的影响

在不加促进剂情况下低分子聚酰胺固化环氧树脂，室温固化速度较慢，或后固化周期较长，且固化后有些性能不理想。为缩短固化时间，可在体系内加入少量促进剂。DMP-30用量对胶粘剂固化速度的影响见图2。

图2 DMP-30用量对胶粘剂固化速度的影响Fig.2 Effect of DMP-30 content on adhesive curing rate

从图2可以看出，随着促进剂用量的增加体系固化速度加快，凝胶时间缩短。这主要是因为DMP-30是兼具酚羟基和叔胺基的化合物，是环氧基和胺基最为有效的促进剂，其促进效果与胺类化合物的碱性和空间位阻有关，它独特的结构能促进固化剂迅速固化环氧树脂。但当促进剂用量大于4%时，对胶粘剂凝胶时间的影响变化趋缓，这是因为此时聚酰胺与环氧树脂的固化反应很快，促进剂的促进作用不再明显。另外，促进剂用量不能过量，超过12%时会发生爆聚现象，固化物内部及表面呈针孔状，且有突起，导致胶液不能正常使用。