低温固化高韧性氰酸酯黏结剂制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.004

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (12): 20-26.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.004

低温固化高韧性氰酸酯黏结剂制备及性能研究

柏安江(), 秦雨, 蔡璐, 赵永龙, 章家立()

华东交通大学材料科学与工程学院，南昌 330000

收稿日期:2024-12-17 出版日期:2025-12-26 发布日期:2025-12-22
通讯作者: 章家立，男，博士，教授，从事光电功能高分子材料和高分子复合材料的研究，zhangjiajiali@163.com
E-mail:1470089785@qq.com;zhangjiajiali@163.com
作者简介:柏安江，男，硕士研究生，从事耐高温树脂基胶粘剂研究，1470089785@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(52361014);国家自然科学基金项目(21865009)

Preparation and properties of a low⁃temperature curing， high⁃toughness cyanate ester adhesive

BAI Anjiang(), QING Yu, CAI Lu, ZHAO Yonglong, ZHANG Jiali()

School of Materials Science and Engineering，East China JiaoTong University，Nanchang 330000，China

Received:2024-12-17 Online:2025-12-26 Published:2025-12-22
Contact: ZHANG Jiali E-mail:1470089785@qq.com;zhangjiajiali@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以双酚E氰酸酯树脂（BEDCy）为基体树脂，选用乙酰丙酮铝［Zn（acac）₂］/二烯丙基双酚A（DBA）为混合催化剂，并以聚醚砜（PES）作为增韧剂，制备了一种低温固化且高韧性的氰酸酯胶黏剂。采用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱分析法和热重分析对DBA的催化效果进行了评价。并通过冲击试验、剪切试验以及热重分析探究不同比例的聚醚砜（PES）对BEDCy力学性能和热稳定性能的影响。结果表明，相较于单独使用Zn（acac）₂催化BEDCy，酚类化合物和Zn（acac）₂构成的混合催化剂有更好的催化效果，其中6 %DBA与0.05 %Zn（acac）₂对BEDCy固化的催化效果最佳，其DSC曲线的峰温从218 ℃降到了194 ℃，实现了在200 ℃以下的完全固化；与壬基酚（NoP）/Zn（acac）₂/BEDCy体系相比，DBA/Zn（acac）₂/BEDCy体系具有更好的固化性能和热稳定性；以5 %PES作为CE的增韧剂时，粘接强度比未改性的CE树脂提高了64 %；且其5 %热失重温度达到了430 ℃，具有良好的耐热性，实现了胶黏剂耐温性和韧性上的统一。

关键词: 氰酸酯, 胶黏剂, 低温固化, 增韧

Abstract:

A low⁃temperature curing and high⁃toughness cyanate ester adhesive was developed using bisphenol⁃E cyanate ester （BEDCy） as the base resin. The adhesive system employed a hybrid catalyst of aluminum acetylacetonate ［Zn（acac）₂］ and diallylbisphenol A （DBA）， with polyethersulfone （PES） as a toughening agent. The catalytic performance of DBA was evaluated by differential scanning calorimetry （DSC）， Fourier⁃transform infrared spectroscopy， and thermogravimetric analysis. Results indicated that the Zn（acac）₂/DBA hybrid catalyst was more effective than Zn（acac）₂ alone in promoting the curing of BEDCy. An optimal formulation with 6 wt% DBA and 0.05 wt% Zn（acac）₂ reduced the DSC curing peak temperature from 218 to 194 °C， enabling complete curing below 200 °C. This DBA/Zn（acac）₂/BEDCy system also exhibited superior curing properties and thermal stability compared to a system catalyzed by nonylphenol. Furthermore， the impact of PES content on the mechanical and thermal properties was investigated. The incorporation of 5 wt% PES as a toughener resulted in a 64 % increase in bond strength compared to the unmodified CE， while maintaining a high 5 % weight⁃loss temperature of 430 ℃. This work successfully achieves an adhesive with an effective balance of low curing temperature， high toughness， and excellent thermal resistance.

Key words: cyanate ester, adhesive, low temperature curing, toughen

中图分类号:

TQ314.24

柏安江, 秦雨, 蔡璐, 赵永龙, 章家立. 低温固化高韧性氰酸酯黏结剂制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(12): 20-26.

BAI Anjiang, QING Yu, CAI Lu, ZHAO Yonglong, ZHANG Jiali. Preparation and properties of a low⁃temperature curing， high⁃toughness cyanate ester adhesive[J]. China Plastics, 2025, 39(12): 20-26.

图/表 12

图1 不同酚类化合物BEDCy的DSC曲线

Fig.1 DSC curves of BEDCy for different phenolic compounds

图2 未固化BEDCy单体和不同酚固化BEDCy的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of uncured BEDCy monomer and different phenol⁃cured BEDCy

图3 不同酚类化合物固化BEDCy的TG曲线

Fig.3 TG curves of BEDCy cured with different phenolic compounds

图4 不同比例DBA催化BEDCy的DSC 曲线

Fig.4 DSC curves of BECy catalysed by different ratios of DBA

图5 不同比例DBA催化 BEDCy的FTIR谱图

Fig.5 FTIR spectra of BEDCy catalysed by different ratios of DBA

图6 不同比例DBA催化BEDCy的TG曲线

Fig.6 TG curves of BEDCy catalysed by different ratios of DBA

样品	T_5%/℃	T_10%/℃	T_dmax/℃	R_w/%
Zn（acac）₂/BECy	429	437	443	49.52
2 %DBA/Zn（acac）₂/BECy	420	428	438	44.92
4 %DBA/Zn（acac）₂/BECy	417	427	437	43.95
6 %DBA/Zn（acac）₂/BECy	413	426	436	43.08
8 %DBA/Zn（acac）₂/BECy	407	426	436	42.22
10 %DBA/Zn（acac）₂/BECy	393	423	436	41.65

表1 不同比例DBA催化BEDCy的TG特征数据

Tab.1 TG characterisation data for BEDCy catalysed by different ratios of DBAs

PES/%	冲击强度/kJ·m^-2	剪切强度/MPa	混溶时间（150 ℃）/min^a
0	4.5	7.3	0
1	6.5	10.7	45
3	7.3	12	93
5	8.6	12.4	137
6	—	—	>200

表2 不同含量PES对BEDCy力学性能和溶解性影响

Tab.2 Effect of different contents of PES on mechanical properties and solubility of BEDCy

样品	T_5%/℃	T_10%/℃	T_dmax/℃
100 %PES	526	543	591	-
Zn（acac）₂/BEDCy	429	437	443	-
6 %DBA/Zn（acac）₂/BEDCy	413	426	436	-
5 %PES/6 %DBA/Zn（acac）₂/BEDCy	430	438	445	562

表3 不同体系固化BEDCy的TGA特征数据

Tab.3 TGA characterisation data for different systems of cured BEDCy

图7 不同含量PES改性BEDCy后的冲击强度

Fig.7 Impact strength of the BEDCy modified with different contents of PES

图8 不同含量PES改性BEDCy后的粘接强度

Fig.8 Bond strength of the BEDCy modified with different contents of PES

图9 5%含量PES改性BEDCy的TG和DTG曲线

Fig.9 TG and DTG curves of BEDCy modified with 5% PES content

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Preparation and properties of a low⁃temperature curing， high⁃toughness cyanate ester adhesive

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