基于兒茶酚基團(tuán)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(shè)計(jì)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(zhì)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(shí)現(xiàn)對(duì)廣泛基材的黏附。研究發(fā)現(xiàn)：兒茶酚結(jié)構(gòu)是貽貝具有廣泛黏附性和超強(qiáng)防水性的一個(gè)重要原因。另外，環(huán)氧樹脂作為一種應(yīng)用廣泛的樹脂，但在某些場(chǎng)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(tuán)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(duì)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(jié)果表明：隨著多巴胺質(zhì)量分?jǐn)?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(qiáng)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(dǎo)致破壞形式從界面黏附破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑婧捅倔w破壞兩者共存；同時(shí)，DA/PEA/環(huán)氧體系在水中浸泡30天后仍保持90％的粘接強(qiáng)度；經(jīng)冷熱溫度循環(huán)沖擊后，粘結(jié)強(qiáng)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(shí)通過TGA和吸水率實(shí)驗(yàn)測(cè)定了DA的引入對(duì)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(tuán)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(cè)試結(jié)果表明：PEG-DA能改善環(huán)氧樹脂的粘接性能。當(dāng)加入20wt%分子量為4000的PEG-DA時(shí)，環(huán)氧樹脂對(duì)鐵片的搭接剪切拉伸強(qiáng)度可以提高約一倍，從4.9MPa增加到10.4MPa；同時(shí)通過水接觸角、SEM，發(fā)現(xiàn)在PEG長(zhǎng)鏈在體系中會(huì)發(fā)生遷移和相分離現(xiàn)象，XRD和DSC結(jié)果表明分子量6000的PEG-DA有部分結(jié)晶的存在。
　　在引入小分子多巴胺的基礎(chǔ)上，還考察了含交聯(lián)劑的固化體系對(duì)環(huán)氧粘接性能的影響，結(jié)果表明：在引入金屬離子