学术论文
译文
改性聚合物与纤维的粘合性
——粘接强度与改性剂用量曲线出现最大值的原因
陈月辉编译
（上海工程技术大学化学化工学院，上海２０１６２０）
摘要：研究了改性聚合物与纤维的粘合性能。结果显示，提高粘接强度通常可以通过往胶粘剂中添加一个具有低粘合力的组分来实现，且在一定的浓度范围内系统可获得最大的粘接强度。这种反常现象可以通过浓度与表面和内在性能的依赖关系进行分析、解释。
关键词：粘接强度；环氧衍生物；纤维；界面
中图分类号：ＴＧ４９文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－５９２２（２０１０）０８－００７０－０３
１前言
用聚合物对纤维材料进行改性，可以获得所期望的性能。对改性聚合物与纤维之间的粘合的研究表明，其界面粘合强度与改性聚合物的浓度有依赖关系，且强度曲线具有一个最大值。有关胶粘剂的浓度－粘接强度（τ）曲线有最大值早在２０世纪６０年代就发现了［１￣３］，而最近对此领域的研究已经获得了大量的数据介绍３例，见图１￣３。
图１为活性稀释剂改性的ＥＤ－１６环氧二烷低聚物与钢丝（ｄ＝１５０μｍ）之间的粘接强度τ与活性稀释剂浓度Ｃ的关系；粘接面积Ｓ＝０．９５ｍｍ２；长径比Ｌ／ｄ≈１３。
reactive diluent
［４￣１３］
２０％）；活性稀释剂的含量按低聚物的质量分数加入［１５，１６］。
。本文只
图２粘接强度与活性稀释剂含量的关系
Ｆｉｇ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄａｃｔｉｖｅｄｉｌｕｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔ
图３为（ＥＤ－２０＋ＴＥＡＴ＋ＰＳＫ－１）胶粘剂与２种纤维之间的粘接强度τ与浓度Ｃ的关系。
图１粘接强度与活性稀释剂浓度的关系
Ｆｉｇ．１Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄａｃｔｉｖｅｄｉｌｕｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔ（１．ＤＥＧ－１活性稀释剂，ＰＥＰＡ固化剂（每１００质量份的混合物加入１０质量份）；２．环丁醇活性稀释剂，ＢＦ３
固化剂（每１００质量份的混合物加入４质量份）；活性稀释剂的含量以树酯的质量分数表示
［１，１５］
图３粘接强度与活性稀释剂含量的关系
Ｆｉｇ．３Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｌｕｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔ
（１．玻璃纤维ｄ＝１２～３０μｍ；２．聚酰胺（尼龙）纤维ｄ＝３００μｍ）
）
图２为聚硫化合物（活性稀释剂）改性的ＥＤ－１６环氧二烷低聚物和无碱玻璃纤维（ｄ＝１０～１３μｍ）之间的粘接强度τ与活性稀释剂含量Ｃ的关系；粘接面积Ｓ＝１０×１０ｍｍ；Ｌ／ｄ≈１５；ＴＥＡＴ为固化剂（用量为混合物的
－３
２
从图１￣３的例子可以看出，粘接强度与改性剂强度的关系曲线中均出现最大值。这是因为改性剂的粘合力要低于主体聚合物的粘合力而造成的。图４就是聚合物、改性剂粘接性的对比。
中。其原因包括固化过程中的化学收缩以及聚合物与纤维的热收缩。当粘接处受力时，残余应力与外力叠加。因此，残余应力越高，粘接强度越低。而热应力对界面剪切应力的非均匀分布起到主要（但非唯一）作用。这种不均匀性主要表现为粘接强度τ随着纤维和胶粘剂的接触面积大小变化而出现单调下降［１５￣２２］（见图４）。残余热应力在纤维／聚合物胶粘剂粘接处的末端出现最大值，而在中间处则为零，并随着粘接长度的增加而增大。当温度处于胶粘剂的Ｔｇ以上时，残余应力出现下降；而低于
图４粘接强度τ与粘接面积Ｓ的关系
Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｂｏｎｄｉｎｇａｒｅａＳτ（１．聚氰酸酯／钢丝；２．ＭａｌｅｉｄΤ改性添加剂／钢丝；固化条件：

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