CN101906282A

CN101906282A - 环氧树脂结构胶及其制备方法

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Publication number: CN101906282A
Application number: CN 201010223211
Authority: CN
Inventors: 强军锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明公开了一种环氧树脂结构胶及其制备方法，属于化学胶粘剂制备技术领域。所用原料由树脂体系及添加剂(A组份)和固化剂体系(B组份)组成，A组分和B组分充分混合后可在室温固化。本发明所述结构胶强度和韧性高；抗蠕变性好，蠕变量小；有良好的抗疲劳性能和抗冲击性能；耐热性、耐介质性、耐腐蚀性好，尤其是耐湿热老化性能好；有良好的持久强度和足够的安全可靠性。阻燃性能好，符合环保要求。具有低应力，高强度，高粘接力，高可靠性等优点。主要用于复合材料的粘接，如游艇的制造、复合板材房屋的建造以及大型复合材料承装容器的粘接制造等方面。

Description

环氧树脂结构胶及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及化学胶粘剂，尤其是建筑用环氧树脂结构胶，属于化学胶粘剂制备技术领域。

背景技术

目前，环氧树脂结构胶因其固化后可形成立体网状结构，表现出优异的粘接和力学性能、理化性能、电气性能、耐介质性和电绝缘性等特点，以及其在固化过程中收缩率低、尺寸稳定、易于加工成型等，在现代新型建筑中起着越来越重要的作用。

结构胶粘结接头的应力存在“面受力”状态(主要是剪切力以及正拉力等)和“线受力”状态(主要是剥离力等)，分别可用抗剪强度和剥离强度表征，这两类强度必须同时都高才能获得高的胶接强度。抗剪强度和剥离强度取决于胶层的内聚强度和模量及界面的结合力，但剥离强度还取决于接头边缘受“线受力”作用时的应力集中程度。增加胶层的断裂伸长率、降低胶层的弹性模量会减少应力集中、提高剥离强度，从而使胶接强度提高；但胶层弹性模量的降低往往会使胶层的内聚强度下降，导致胶接强度下降。胶层模量的变化会引起两种相互矛盾的影响，要想获得高的胶接强度，应配制内聚强度高、断裂伸长率大、模量适当的胶粘剂。而剥离强度很高的胶粘剂往往不是优良的结构胶粘剂，这不仅因为它的抗剪强度低而且蠕变太大，作为优良的结构胶粘剂必须有极小的蠕变量。胶粘剂的蠕变随其模量的增高而下降，当温度高于玻璃化温度时，交联密度对蠕变有明显的影响。抗冲击性与胶粘剂的韧性有关。胶层韧性越大破坏试样所吸收的冲击功也越大，因此抗冲击性能高的胶粘剂往往有较高的模量、高断裂伸长率和断裂韧性，胶接接头抗疲劳性能和断裂韧性随胶粘剂韧性的增加而增加。综合胶接强度与胶粘剂的关系可以看出，结构胶粘剂在力学性能方面应具有一定的弹性模量、大的断裂伸长率、高的内聚强度和断裂韧性。

现有的结构胶粘剂均不能兼顾上述性能。

发明内容

为了克服现有结构胶粘剂的上述不足，本发明提供一种综合性能好的环氧树脂结构胶及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

环氧树脂结构胶，所用原料由A组分和B组分组成。

A组分中各组份及重量份数为：

双酚A型环氧树脂I(环氧值为0.50～0.54eq/100g) 60～100份，

双酚A型环氧树脂II(环氧值为0.41～0.47eq/100g) 0～40份，

端羧基丁晴橡胶 0～30份，

偶联剂 1～2份；

抗紫外线剂 1～3份，

气相二氧化硅 5～10份，

微晶纤维素 5～10份，

阻燃剂 15～35份，

B组分中各组份及重量份数为：

二乙烯三胺 0～15份，

三乙烯四胺 0～15份，

四乙烯五胺 0～15份，

胺乙基哌嗪 0～25份，

异佛尔酮二胺 0～25份，

2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30) 0～15份，

聚硫橡胶 0～100份，

环氧树脂结构胶的制备方法，包括以下步骤：

将A组分按下列重量份数称取：

双酚A型环氧树脂I(环氧值为0.50～0.54eq/100g) 60～100份，

双酚A型环氧树脂II(环氧值为0.41～0.47eq/100g) 0～40份，

端羧基丁晴橡胶 0～30份，

偶联剂 1～2份；

抗紫外线剂 1～3份，

气相二氧化硅 5～10份，

微晶纤维素 5～10份，

阻燃剂 15～35份，

向搅拌罐中加入双酚A型环氧树脂I 60～100份，双酚A型环氧树脂II 0～40份并低速搅拌，然后依次加入端羧基丁晴橡胶0～30份，偶联剂1～2份，抗紫外线剂1～3份，气相二氧化硅5～10份，微晶纤维素5～10份，阻燃剂15～35份，待液体料充分润湿固体粉末料后高速搅拌分散，充分混匀制得A组分；

将B组分按下列重量份数称取：

二乙烯三胺 0～15份，

三乙烯四胺 0～15份，

四乙烯五胺 0～～15份，

胺乙基哌嗪 0～25份，

异佛尔酮二胺 0～25份，

2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30) 0～15份，

聚硫橡胶 0～100份，

向搅拌罐中依次加入二乙烯三胺0～15份，三乙烯四胺0～15份，四乙烯五胺0～15份，胺乙基哌嗪0～25份，异佛尔酮二胺0～25份，2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30)0～15份，聚硫橡胶0～100份，搅拌分散，充分混匀制得B组分。

A组分和B组分充分混合后可在室温固化。

本发明的有益效果是，结构胶强度和韧性高；抗蠕变性好，蠕变量小；有良好的抗疲劳性能和抗冲击性能；耐热性、耐介质性、耐腐蚀性好，尤其是耐湿热老化性能好；有良好的持久强度和足够的安全可靠性。阻燃性能好，符合环保要求。具有低应力，高强度，高粘接力，高可靠性等优点。主要用于复合材料的粘接，如游艇的制造、复合板材房屋的建造以及大型复合材料承装容器的粘接制造等方面。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

环氧树脂结构胶，所用原料由A组分和B组分组成。

A组分中各组份及重量份数为：

双酚A型环氧树脂I(环氧值为0.50～0.54eq/100g) 60～100份，

双酚A型环氧树脂II(环氧值为0.41～0.47eq/100g) 0～40份，

端羧基丁晴橡胶 0～30份，

偶联剂 1～2份；

抗紫外线剂 1～3份，

气相二氧化硅 5～10份，

微晶纤维素 5～10份，

阻燃剂 15～35份，

B组分中各组份及重量份数为：

二乙烯三胺 0～15份，

三乙烯四胺 0～15份，

四乙烯五胺 0～15份，

胺乙基哌嗪 0～25份，

异佛尔酮二胺 0～25份，

2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30) 0～15份，

聚硫橡胶 0～100份，

环氧树脂结构胶的制备方法，包括以下步骤：

将A组份按下列重量份数称取：

双酚A型环氧树脂I(环氧值为0.50～0.54eq/100g) 60～100份，

双酚A型环氧树脂II(环氧值为0.41～0.47eq/100g) 0～40份，

端羧基丁晴橡胶 0～30份，

偶联剂 1～2份；

抗紫外线剂 1～3份，

气相二氧化硅 5～10份，

微晶纤维素 5～10份，

阻燃剂 15～35份，

将B组份按下列重量份数称取：

二乙烯三胺 0～15份，

三乙烯四胺 0～15份，

四乙烯五胺 0～15份，

胺乙基哌嗪 0～25份，

异佛尔酮二胺 0～25份，

2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30) 0～15份，

聚硫橡胶 0～100份，

向搅拌罐中依次加入二乙烯三胺0～15份，三乙烯四胺0～15份，四乙烯五胺0～15份，胺乙基哌嗪0～25份，异佛尔酮二胺0～25份，2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30)0～15份，聚硫橡胶0～100份，搅拌分散，充分混匀制得B组分；

A组分和B组分充分混合后可在室温固化。

实施方式一：

A组分：

双酚A型环氧树脂I 70份

双酚A型环氧树脂II 30份

KH550 1.5份

苯乙烯化苯酚 2份

气相二氧化硅 8份

聚磷酸铵 22份

B组分：

二乙烯三胺 9.35份

胺乙基哌嗪 9.35份

聚硫橡胶 10份

微晶纤维素 7份

分别按制备方法制备A组分和B组分；

然后按A组分∶B组分＝(70+30+1.5+2+8+22)∶(9.35+9.35+10+7)＝3.74∶1混合后结构胶凝胶时间(25℃)60min，表干时间100min，实干时间200min；

结构胶胶体性能：拉伸强度60.5MPa，弹性模量3.1GPa，伸长率2.6％，抗弯强度82.6MPa，抗压强度96.7MPa；结构胶粘接性能：钢-钢拉抻抗剪强度23.2MPa，钢-钢不均匀扯离强度16.7KN/m，钢-钢粘接抗拉强度38.2Mpa。

实施方式二：

A组分：

双酚A型环氧树脂1 100份

KH550 1.5份

苯乙烯化苯酚 2份

气相二氧化硅 8份

聚磷酸铵 35份

B组分：

DMP-30 10份

聚硫橡胶 50份

微晶纤维素 7.5份

分别按制备方法制备A组分和B组分；

然后按A组分∶B组分＝(100+1.5+2+8+35)∶(10+50+7.5)＝2.17∶1；混合后结构胶凝胶时间(25℃)55min，表干时间92min，实干时间195min；

结构胶胶体性能：拉伸强度59.3MPa，弹性模量2.82GPa，伸长率3.1％，抗弯强度78.5MPa，抗压强度92.3MPa；结构胶粘接性能：钢-钢拉抻抗剪强度21.3MPa，钢-钢不均匀扯离强度16.2KN/m，钢-钢粘接抗拉强度36.7Mpa。

实施方式三：

A组分：

双酚A型环氧树脂1 100份

端羧基丁晴橡胶 17.6份

KH560 1.5份

苯乙烯化苯酚 2份

气相二氧化硅 8份

聚磷酸铵 25份

B组分：

三乙烯四胺 4.8

四乙烯五胺 4.8

胺乙基哌嗪 2.4

异佛尔酮二胺12

微晶纤维素 7份

分别按制备方法制备A组分和B组分；

然后按A组分∶B组分＝(100+17.6+1.5+2+8+25)∶(4.8+4.8+2.4+12+7)＝4.97∶1；混合后结构胶凝胶时间(25℃)82min，表干时间135min，实干时间335min；

结构胶胶体性能：拉伸强度62.6MPa，弹性模量3.35GPa，伸长率3.0％，抗弯强度79.0MPa，抗压强度93.7MPa；结构胶粘接性能：钢-钢拉抻抗剪强度20.2MPa，钢-钢不均匀扯离强度17.1KN/m，钢-钢粘接抗拉强度38.8Mpa。

实施方式四：

A组分：

双酚A型环氧树脂1 60份

双酚A型环氧树脂2 40份

KH570 1.5份

苯乙烯化苯酚 2份

气相二氧化硅 8.5份

聚磷酸铵 22份

B组分：

三乙烯四胺 15份

微晶纤维素 7.5份

分别按制备方法制备A组分和B组分；

然后按A组分∶B组分＝(60+40+1.5+2+8.5+22)∶(15+7.5)＝5.96∶1；混合后结构胶凝胶时间(25℃)35min，表干时间60min，实干时间140min；

结构胶胶体性能：拉伸强度70.5MPa，弹性模量4.6GPa，伸长率1.8％，抗弯强度90.6MPa，抗压强度98.8MPa；结构胶粘接性能：钢-钢拉抻抗剪强度24MPa，钢-钢不均匀扯离强度19KN/m，钢-钢粘接抗拉强度40Mpa。

Claims

1.一种环氧树脂结构胶，其特征在于，所用原料由A组分和B组分组成。

A组分中各组份及重量份数为：

双酚A型环氧树脂Ⅰ(环氧值为0.50～0.54eq/100g) 60～100份，

双酚A型环氧树脂Ⅱ(环氧值为0.41～0.47eq/100g) 0～40份，

端羧基丁晴橡胶 0～30份，

偶联剂 1～2份；

抗紫外线剂 1～3份，

气相二氧化硅 5～10份，

微晶纤维素 5～10份，

阻燃剂 15～35份，

B组分中各组份及重量份数为：

二乙烯三胺 0～15份，

三乙烯四胺 0～15份，

四乙烯五胺 0～15份，

胺乙基哌嗪 0～25份，

异佛尔酮二胺 0～25份，

2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30) 0～15份，

聚硫橡胶 0～100份。

2.根据权利要求1的环氧树脂结构胶，其特征在于，所述的阻燃剂为磷酸酯、含卤磷酸酯、有机卤化物、三氧化二锑、氢氧化铝或水合氧化铝中的一种或多种。

3.根据权利要求1的环氧树脂结构胶，其特征在于，所述的抗紫外线剂为邻羟基二甲苯酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类、三嗪类中的一种或多种。

4.根据权利要求1的环氧树脂结构胶，其特征在于，所述的偶联剂为r-氨丙基三甲氧基硅烷(KH550)、r-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷(KH560)或r-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)。

5.一种环氧树脂结构胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将A组分按下列重量份数称取：

双酚A型环氧树脂I(环氧值为0.50～0.54eq/100g) 60～100份，

双酚A型环氧树脂II(环氧值为0.41～0.47eq/100g) 0～40份，

端羧基丁晴橡胶 0～30份，

偶联剂 1～2份；

抗紫外线剂 1～3份，

气相二氧化硅 5～10份，

微晶纤维素 5～10份，

阻燃剂 15～35份，

向搅拌罐中加入双酚A型环氧树脂I 60～100份，双酚A型环氧树脂II 0～40份并低速搅拌，然后依次加入端羧基丁晴橡胶0～30份，偶联剂1～2份，抗紫外线剂1～3份，气相二氧化硅5～10份，微晶纤维素5～10份，阻燃剂15～35份，待液体料充分润湿固体粉末料后高速搅拌分散，充分混匀制得A组分；将B组分按下列重量份数称取：

二乙烯三胺 0～15份，

三乙烯四胺 0～15份，

四乙烯五胺 0～15份，

胺乙基哌嗪 0～25份，

异佛尔酮二胺 0～25份，

2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)-苯酚(DMP-30) 0～15份，

聚硫橡胶 0～100份，