基于兒茶酚基團固化環(huán)氧體系的研究.pdf

1、自然界的生物往往能給人類設計功能性材料提供有益的啟發(fā)，在粘合性材料方面，也存在許多事例，例如海洋中的貽貝生物，能分泌含兒茶酚類物質的黏附蛋白，在潮濕、水下或低溫的惡劣環(huán)境中快速固化，實現(xiàn)對廣泛基材的黏附。研究發(fā)現(xiàn)：兒茶酚結構是貽貝具有廣泛黏附性和超強防水性的一個重要原因。另外，環(huán)氧樹脂作為一種應用廣泛的樹脂，但在某些場合下，仍存在不能低溫固化、韌性不足、耐候性和耐水性差等缺陷。本文中，擬將兒茶酚基團引入環(huán)氧樹脂的粘合體系中，使環(huán)氧體系具

2、備黏附蛋白相似的耐水性和耐候性等。
　　首先，本文將含兒茶酚的小分子多巴胺（DA）以混合固化劑的方式引入到環(huán)氧體系中，系統(tǒng)地研究了DA含量對環(huán)氧樹脂粘接性能的影響，即DA以混合固化劑的方式引入，配以脂肪胺（二乙烯三胺，DETA）、脂環(huán)胺（A1618）、芳香胺（苯乙胺，PEA）固化環(huán)氧，并粘接不同的基材（鐵、聚乙烯），結果表明：隨著多巴胺質量分數(shù)的增加，環(huán)氧的粘接性能呈現(xiàn)先升高后降低，最大粘接強度提高了近3倍；究其原因，DA的引入提

3、高了膠體和基材的界面黏附力，導致破壞形式從界面黏附破壞轉變?yōu)榻缑婧捅倔w破壞兩者共存；同時，DA/PEA/環(huán)氧體系在水中浸泡30天后仍保持90％的粘接強度；經(jīng)冷熱溫度循環(huán)沖擊后，粘結強度仍保持約90%。這表明DA的引入增加了環(huán)氧的耐水耐候性；同時通過TGA和吸水率實驗測定了DA的引入對體系的熱穩(wěn)定性和親水性的影響。
　　本文還合成了含兒茶酚基團的聚乙二醇大分子，即多巴胺封端的PEG（PEG-DA），作為環(huán)氧樹脂混合固化劑的組分，粘接

4、測試結果表明：PEG-DA能改善環(huán)氧樹脂的粘接性能。當加入20wt%分子量為4000的PEG-DA時，環(huán)氧樹脂對鐵片的搭接剪切拉伸強度可以提高約一倍，從4.9MPa增加到10.4MPa；同時通過水接觸角、SEM，發(fā)現(xiàn)在PEG長鏈在體系中會發(fā)生遷移和相分離現(xiàn)象，XRD和DSC結果表明分子量6000的PEG-DA有部分結晶的存在。
　　在引入小分子多巴胺的基礎上，還考察了含交聯(lián)劑的固化體系對環(huán)氧粘接性能的影響，結果表明：在引入金屬離子