首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工业综合论文 > 有机化工论文 > 物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶制备与性能研究

物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶制备与性能研究

2025-05-09 52 上传者：管理员

摘要：研究了物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶的制备与粘接性能，以提高物流包装的可靠性。主要原料为烯丙基缩水甘油醚和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，通过硅氢加成反应合成有机硅预聚体EP-Si,作为增韧剂。将EP-Si与双酚A型环氧树脂、固化剂等混合，制备封装胶试件。研究显示，当EP-Si用量为4.8 phr时，封装胶的粘接强度最大。EP-Si能增韧E-44环氧树脂，改性后的封装胶断面粗糙，不易产生裂纹，接触角增大，吸水率降低，防潮性能良好。在50、-30℃和室温条件下，该封装胶均能保证物流包装的完好封装。

关键词：
封装胶
有机硅
物流包装
环氧树脂
粘接强度
加入收藏

封装胶在物流包装封装中扮演着至关重要的角色,不仅具有物流包装密封性能,而且能增强物流包装的防震保护效果等[1]｡制备具有高粘接强度､防潮性能突出且能够适应高低温环境等特点的物流包装用封装胶成为现下研究热点问题[2]｡

如将一定比例的单环氧基硅氧烷与羟基硅油混合,在缩合反应过程中,得到环氧封端有机硅产物后,利用其对双酚A环氧树脂作改性处理后,加入适量聚酰胺固化剂完成改性环氧树脂封装胶的制备,该封装胶粘接面在受到较大冲击时易出现开裂､损坏问题[3];制得的有机硅改性环氧树脂涂层,能够降低硫酸盐还原菌的粘附力,具有一定抗腐蚀性,但不具环保性[4];制得的粘性聚合物不仅热稳定性较差,在高温环境容易降解,而且具有较好的吸水性,无法满足潮湿环境物流包装封装要求[5]｡

研究物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶制备与粘接性能,合成EP-Si,将其作为增韧剂与双酚A型环氧树脂､固化剂等相融合后,完成物流包装用封装胶的制备,以改善物流包装的耐用性与可靠性｡

1、实验部分

1.1材料制备

实验主要原料如表1所示｡

表1试验主要原料表

主要设备如表2所示｡

表2试验设备明细表

EP-Si制备:烯丙基缩水甘油醚45.8g溶解于100ml干燥甲苯中,置于四口瓶并搅拌混合均匀[6]｡使用冷凝回流设备,通过温度计监测反应温度,并利用氮气排除杂质[7]｡加入0.55ml催化剂,设定温度80℃,再称取26.9g1,1,3,3⁃四甲基二硅氧烷溶解于50ml干燥甲苯中,120min后混合均匀,进行24h化学反应[8]｡冷却至室温后,进行80℃旋蒸,滤去多余甲苯,收集淡黄色液体｡再将其置入200ml石油醚中清洗,完成EP-Si的制备｡

有机硅改性环氧树脂(改性E-44)制备:取不同含量的EP-Si,与定量双酚A型环氧树脂(E-44)､丙酮混合搅拌后,加入聚醚胺固化物[9]｡混合均匀后,倒入预热的不锈钢模具中,初始温度80℃,逐渐升至180℃[10]｡降至室温后,完成制备｡

有机硅改性环氧树脂封装胶制备:在改性E-44中加入适量聚醚胺(D-400)和DMP-30促进剂,搅拌均匀后得到封装胶试件｡

1.2性能测试

H-NMR测试:将2mgEP-Si加入到氘代氯仿(CDCl3)液体中,在常温条件下利用核磁共振波谱仪对其作50次扫描[11]｡

13C-NMR测试:将2mgEP-Si加入到CDCl3液体之中,在常温条件下利用核磁共振波谱仪对其作1000次扫描[12]｡

黏度分析:利用旋转黏度仪分析各个有机硅改性环氧树脂封装胶试件的黏度值[13]｡

试件断面形貌分析:取封装后的物流包装,对其作破坏试验,在SEM下对其断面形貌进行观测[14]｡

接触角､吸水率测试:对有机硅改性环氧树脂封装胶试件作打磨处理后,将其放入乙醇中清洗,取出试件放入干燥箱中180min,温度设定为60℃,干燥后自然冷却,利用润湿角测试仪对其作接触角测试,并根据GB/T1034—2008《塑料吸水性的测定》测试各试件的吸水率[15]｡

2、结果讨论

2.1EP-Si增韧剂的1H-NMR谱图和13C⁃NMR谱图分析

应用核磁共振氢谱(1H-NMR)方法[16],分析EP-Si增韧剂中氢原子在不同化学环境中的共振频率差异,解析EP-Si增韧剂结构,结果如图1所示｡

图1EP-Si增韧剂核磁共振氢谱图

由图1可知,化学位移是表示氢原子共振频率相对于标准氢原子频率的位移量,用于反映氢原子所处化学环境｡—CH—O—CH2链中质子的特征峰位于化学位移量为2.54､2.73､3.08之处,这表明经过硅氢加成反应已将环氧基团融入到有机硅之内;与Si连接的2个质子的特征峰处于位移量为0附近｡实验结果表明,可实现EP-Si的制备｡

碳-13核磁共振(13C-NMR)是一种应用碳的核磁共振谱来辨识有机化合物中碳原子的技术[17],EP-Si的碳-13核磁共振谱图如图2所示｡

图2EP-Si的碳-13核磁共振谱图

由图2可知,CH—O—CH2特征峰位于化学位移量44.16､50.75位置之处,Si-C特征峰则处于位移量为0.02位置,C2､C3､C6､C7碳原子的特征峰处于位移量14.16､23.41､71.35､74.19位置,通过分析碳-13核磁共振谱图,可确定已完成EP-Si的制备｡

2.2EP⁃Si增韧剂用量下性能影响分析

2.2.1不同EP-Si增韧剂用量下的封装胶黏度分析

对添加不同含量EP-Si增韧剂的有机硅改性环氧树脂封装胶黏度进行测试分析,实验结果如图3所示｡

图3不同含量EP-Si下的有机硅改性环氧树脂封装胶黏度变化规律

由图3可知,当EP-Si增韧剂用量为9.6phr时,黏度上升到最大值｡应控制EP-Si增韧剂用量,使其不大于9.6phr,避免对封装胶粘接性能造成较大影响｡

2.2.2不同EP-Si增韧剂用量下的封装胶试件粘接强度分析

EP-Si增韧剂用量分别为0､2.4､4.8､7.2､9.6phr,在其他成分不变的情况下制备5种不同有机硅改性环氧树脂封装胶试件,通过对各试件的粘接强度进行分析,实现最优EP-Si用量的确定,结果如图4所示｡

图4不同封装胶试件粘接强度变化

由图4可知,当EP-Si用量达到4.8phr时,该封装胶试件的粘接强度达到最大值,其原因在于EP-Si中的有机硅聚合物提升了封装胶试件柔性,降低了分子内氢键生成量的同时,使得封装胶与物流包装接触界面的氢键生成量获得提升｡

2.3改性前后封装胶试件断面形貌分析

破坏性试验后,在SEM下对断裂面的微观形貌进行分析,结果如图5所示｡

图5改性前后封装胶试件的断裂面形貌

由图5(a)可知,未改性的E-44环氧树脂封装胶试件断面脆弱,平整度高,带状锐利裂纹分布均匀｡由图5(b)可知,EP-Si与E-44环氧树脂不相容,导致有机硅改性环氧树脂封装胶试件断面呈现两相结构特点｡这种结构能有效吸收外力,提升韧性､强度｡与未改性前相比,改性后试件断面更粗糙,说明EP-Si对E-44环氧树脂起到增韧作用,通过塑性变形吸收能量,减少锐利裂纹的产生｡

2.4改性前后封装胶试件的防潮性分析

取有机硅改性环氧树脂封装胶试件以及改性前的E-44环氧树脂试件各1块进行接触角测试,测试不同温度和时长下的吸水率,结果如表3所示｡

表3改性前后封装胶试件防潮性能

由表3可知,与改性前相比,有机硅改性环氧树脂封装胶的接触角增大,疏水性能更优,改善了封装胶的憎水性,接触角增大了31.67%｡封装胶在不同环境下的吸水率远低于改性前,有机硅改性环氧树脂封装胶具有防潮性能,可避免物流包装在潮湿环境下脱胶｡

2.5物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶粘接性能

2.5.1室温条件下有机硅改性环氧树脂封装胶粘接性能分析

在室温条件下,测试固化时间､本体强度等性能指标,并与Q/HTKJ1003—2019对比[18],结果如表4所示｡

表4室温下有机硅改性环氧树脂封装胶粘接性能

由表4可知,各指标测试结果均能满足技术指标要求,其中断裂伸长率指标远远高于最低技术指标值,且25h后封装胶试件即可固化成型｡

2.5.2高低温条件下有机硅改性环氧树脂封装胶粘接性能分析

在不同温度条件下,各指标测试结果如表5所示｡

表5不同温度条件下性能

由表5可知,与室温相比,50℃下有机硅改性环氧树脂封装胶的强度下降11.32%,伸长率增大2.36%,剥离强度减小25.92%｡在-30℃,强度增长166.04%,伸长率降低44.09%,剥离强度增长136.33%｡此时的伸长率仍达71%,表明封装胶在-30℃下仍可保证物流包装完好｡

3、结语

在合成EP-Si的基础上,将不同含量EP-Si与E-44等混合制备不同有机硅改性环氧树脂封装胶试件,并对性能进行分析｡实验结果表明,当EP-Si用量为4.8phr时,改性封装胶试件的粘接强度最高;改性后封装胶试件疏水性能更优;高､低､室温条件下,有机硅改性环氧树脂封装胶均可实现物流包装的完好封装｡

参考文献:

[1]李倩,王晓霞.物流封装用改性胶粘剂的制备与性能研究[J].粘接,2023,50(4):1⁃4.

[2]吉静茹,许智鹏,强军锋,等.有机硅改性环氧树脂薄膜封装材料的制备及性能研究[J].材料导报,2022,36(11):240⁃248.

[3]彭建雄,张志强,许玉荣,等.室温固化有机硅柔性环氧树脂粘结剂制备[J].武汉大学学报(工学版),2021,54(2):178⁃183.

[6]董晓娜,游胜勇,付建平,等.紫外光固化有机硅封装胶的制备及性能研究[J].热固性树脂,2020,35(2):18⁃20.

[7]李艳秋,张德震,陆士平.聚硅氧烷固化改性环氧树脂[J].材料科学与工程学报,2022,40(3):473⁃477.

[8]彭军,邓思娟,张习文,等.有机硅改性环氧树脂乳液的制备及性能研究[J].化工新型材料,2021,49(12):123⁃126.

[9]何丽红,杨克,谷颖佳,等.水性有机硅改性环氧树脂防护涂层的制备及性能[J].电镀与涂饰,2023,42(4):66⁃72.

[10]谢桂容,刘宏,魏义兰,等.LED封装用有机硅⁃环氧树脂的合成与性能研究[J].粘接,2022,49(10):5⁃8.

[11]刘珠,林子谦,向洪平,等.LED封装用UV光固化硅树脂的制备及性能研究[J].中国塑料,2020,34(5):68⁃76.

[12]孙尚艳,张喜玉,魏玮,等.低黏度有机硅改性双酚A型环氧树脂研究[J].热固性树脂,2022,37(5):7⁃13.

[13]邱甲云,安秋凤,史书源,等.有机硅改性环氧树脂的研究进展[J].绝缘材料,2023,56(5):1⁃6.

[14]王壹,田林波,叶晓兰,等.短链有机硅环氧的制备及其对双酚A型环氧树脂的增韧改性研究[J].塑料科技,2022,50(2):14⁃18.

[15]褚海涛,贾林,许国徽,等.粉末涂料用耐高温有机硅改性聚酯树脂的制备和性能研究[J].涂料工业,2022,52(2):49⁃54.

[16]张书弟,徐阳,何欢欢,等.有机硅改性环氧丙烯酸树脂的制备及性能[J].电镀与涂饰,2022,41(16):1129⁃1135.

[17]卢景威,许明生,刘华溪,等.有机硅对水性紫外光固化生物基环氧树脂的改性[J].电镀与涂饰,2020,39(14):946⁃953.

[18]林海丹,刘赫,杨代勇,等.有机硅改性环氧树脂的研究进展与展望[J].化工新型材料,2021,49(10):63⁃65.

基金资助:广西科技厅2023年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(项目编号:2023KY1319);

文章来源:张晓玲,程荣波,唐荣芳,等.物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶制备与性能研究[J].粘接,2025,52(05):26-29.

网友评论

加载更多

我要评论

期刊名称：化工新型材料

期刊人气：7329

期刊详情

主管单位：中国石油和化学工业联合会

主办单位：中国化工信息中心

出版地方：北京

专业分类：化工

国际刊号：1006-3536

国内刊号：11-2357/TQ

邮发代号：82-816

创刊时间：1973年

发行周期：月刊

期刊开本：大16开

见刊时间：1年以上

论文导航

物流包装用有机硅改性环氧树脂封装胶制备与性能研究

相关论文

阻燃聚氯乙烯在建筑工程中的应用研究进展

关键词