環氧-丁腈膠黏劑由丁腈橡膠增韌改性環氧樹脂配合固化劑及助劑而得。丁腈橡膠有固體和液體兩種形態，都可用于制備環氧-丁腈膠黏劑。固體丁腈橡膠又分普通型和羧基型，常用的為丁腈橡膠-40（NBR3604），需先將丁腈橡膠及配合物混煉壓成膠片，溶解于適當的溶劑（如醋酸乙酯）中，成為一定濃度（約20%）的溶液，再與雙酚A型環氧樹脂和固化劑等混合配成膠液或制成膠膜。也可不用溶劑直接與固體環氧樹脂和雙氰胺固化劑壓延成膠膜。用于粘接金屬、玻璃鋼等，使用溫度-50～100℃。如果用酚醛環氧樹脂或氨基多官能環氧樹脂，最高使用溫度可達150～180℃。
液體丁腈橡膠有普通型、無規羧基和端羧基之分，能配成無溶劑型環氧-丁腈膠黏劑。普通型液體丁腈橡膠，分子中無活性基團，與環氧樹脂不發生化學反應。在固化過程中沉析出來，固化后環氧樹脂為連續相，丁腈橡膠為分散相，起到增韌作用，但效果較差。液體丁腈橡膠用量一般為10～20份，超過20份會使丁腈橡膠沉析過多，粘接強度反而下降。液體丁腈-40增韌的環氧膠綜合性能較好，尤其是耐大氣老化和耐濕熱，可中溫固化，120℃以下使用。
羧基液體丁腈橡膠因含活性基團，在高溫或催化劑（叔胺）存在下能與環氧樹脂反應，而把橡膠柔性鏈段引入環氧樹脂交聯結構中，起到增韌作用，對提高沖擊強度和剝離強度是最有效的。實際表明，端羧基液體丁腈橡膠的增韌效果優于無規羧基液體丁腈橡膠，剪切強度比后者提高1倍。CTBN的用量一般為15～20份。
欲要環氧-CTBN膠黏劑的力學性能優異，關鍵是CTBN與環氧樹脂的反應和環氧樹脂與固化劑的固化反應必須相協調。若CTBN與環氧樹脂的反應速度很慢，且大低于環氧樹脂本身的固化速度，則CTBN與環氧樹脂缺乏足夠的化學作用，使粘接強度降低。固化劑對兩個反應的協調性影響很大，如表5-1所示。
2，4-咪唑是端羧基與環氧基反應的有效催化劑，又是環氧樹脂的固化劑，兩種反應速度協調。另外，三乙醇胺、DMP-30、芐基二甲胺、三苯基膦、N-甲基嗎啉、醋酸鉀等都能催化端羧基與環氧基的反應。
叔胺催化的酸酐為固化劑的環氧-CTBN體系，2種反應速度的協調性較好。
 為使端羧基與環氧基反應和環氧樹脂固化兩種反應的協調，比較有效的方法是先將CTBN與環氧樹脂進行預反應，即將環氧樹脂和CTBN按一定比例在氮氣保護下混合加熱到100～120℃，并充分攪拌均勻，然后加入適量的三苯基膦催化劑，保溫1h，進行預酯化反應（PER），制得含CTBN嵌段鏈的環氧樹脂預聚物，再與固化劑和其他助劑配成環氧膠黏劑。經此預酯化反應可使粘接強度由37.3MPa提高到41.2MPa，因為固化過程不會發生橡膠的界面富集，還可降低固化溫度，加速固化。采用PER方法，當CT-BN含量為20%時，可獲得KIC最大值（KIC=1.45MPa·m1/2）。
CTBN的氰基（-CN）含量和相對分子質量對粘接強度影響較大，-CN含量少，粘接強度低，-CN含量為20%～30%時粘接強度最高，超過30%急劇下降。雙酚A型環氧樹脂宜選用-CN含量偏下限的CTBN，此時因-CN含量為20%～25%的CTBN溶解度參數與E-51環氧樹脂相近。高活性環氧樹脂宜選擇-CN含量偏上限的CTBN。
環氧-丁腈膠黏劑，尤其是環氧-CTBN（或ATBN、HTBN、MTBN、ETBN）是目前最好的結構膠黏之一，具有高強度、高韌性、耐熱、耐油、耐疲勞、耐老化、較耐久等特點。但環氧-CTBN膠黏劑耐久性不如酚醛-縮醛膠和酚醛-丁腈膠，且隨溫度升高熱變形溫度降低較多，也不能用于海洋和長期浸水環境。
環氧-丁腈膠黏劑的典型配方（質量份）如下。
①E-44環氧樹脂 100
丁腈橡膠混煉膠 139
醋酸乙酯 600
雙氰胺 12
丁腈橡膠混煉膠配方：
丁腈橡膠（NBR3604） 100
氧化鎂 35
過氧化二異丙苯 4
固化條件：壓力0.37MPa，170℃/2h。
粘接鋁合金（化學處理）的室溫剪切強度≥28MPa，不均勻扯離強度≥60kN/m，剝離強度（90°）9～10kN/m。
②A組分 E-51環氧樹脂 75
F-44環氧樹脂 25
液體丁腈橡膠-40 10
石英粉（270目） 50
B組分 2-乙基-4-甲基咪唑 6
KH-560 1
A:B=100:4,4（質量比）。70℃/3h+120℃/4h固化。
剪切強度室溫17～19MPa；150℃時9～11MPa。
③單組分 E-51環氧樹脂 100
CTBN 15～25
雙氰胺（/11目） 9
氣相法白炭黑 2
2-乙基-4-甲基咪唑 1
120℃/3h固化。粘接碳鋼的剪切強度室溫39.2MPa；100℃時14.7MPa。
④E-51環氧樹脂 100
無規羧基液體丁腈橡膠（3704） 20
間苯二胺 14
2-乙基-4-甲基咪唑 0.5
80℃/2h+120℃/3h+150℃/2h固化。
將E-51、3704和2，4-咪唑在150℃/2h預酯化配膠，粘接鋁合金的室溫剪切強度47.0MPa，而未預酯化為43.2MPa。
⑤E-44環氧樹脂 100
液體丁腈-40 10
苯酚-甲醛-間苯二甲胺 35
芐基二甲胺（BDMA） 5
室溫/4～6h固化。
粘接金屬的剪切強度（室溫）為鋼28MPa、鋁18.5MPa、黃銅17.0MPa；拉伸強度為鋼40MPa；不均勻扯離強度鋁20kN/m。使用溫度-50～150℃。粘接各種激光制品，經15年工程應用穩定可靠，未有出現開裂或脫膠。 環氧樹脂 - www.ytfilter.com -(責任編輯：admin) |