CN102876275B - 一种用于陶瓷与金属连接的胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，属于胶粘剂技术领域。包括有按重量份计的如下组分为原料：丙烯酸改性环氧树脂20～30份、液体丁腈橡胶4～6份、双氰胺2～4份、六亚甲基四胺2～3份、顺丁烯二酸酐1～2份、聚甲基丙烯酸甲酯4～10份、二甲基丙烯酸乙二酯3～7份、二氨基二苯基砜4～8份、硅溶胶10～15份、疏水改性的氧化铝颗粒5～9份、碳酸钙5～10份、白云石粉3～6份、膨润土2～4份、促进剂2～6份、增塑剂1～3份、溶剂40～60份。本发明提供的胶粘剂具有良好的粘接性能，用于粘接陶瓷和金属，其剪切强度可达17MPa以上，在经过高温环境破坏后，剪切强度仍然可达14MPa以上。
Description
技术领域
本发明提供了一种胶粘剂，特别涉及一种用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，属于胶粘剂技术领域。
背景技术
陶瓷、金属、高分子材料被称为是当代三大固体材料，它们各自有各自的优点。陶瓷具有良好的耐腐蚀性能、机械强度、绝缘性能；而金属具有良好的韧性、导电性和易加工性。但是陶瓷的脆性比较大、抗温急变性能不佳，所以需要将其与金属粘接在一起，可以有效地克服这些缺点。例如：尤其在航空航天领域，如飞行器及导弹关键部件的连接。
但是由于陶瓷和金属是两类性质不同的材料，相互结合时在界面上存在着化学及物理性能的差异，采用焊接的方式无法较好的连接这两种材料。而通过胶粘剂的方式将金属与陶瓷相粘接具有工艺简单、方便的优点，粘接剂一般可以分为无机胶粘剂和有机胶粘剂两种，其中有机胶粘剂的粘接强度更好。
在有机胶粘剂中，环氧树脂胶粘剂具有综合性能好的优点，而且固化过程中，挥发物少、收缩率高。但是环氧树脂胶粘剂耐高温性能不及其它产品，一般不能在大于200℃的工作环境下长期工作。
发明内容
针对以上对现有技术的评述，本发明所要解决的技术问题是：连接金属与陶瓷的环氧胶粘剂耐高温性能不好。采用的技术方案是：
一种用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，包括有按重量份计的如下组分为原料：丙烯酸改性环氧树脂20～30份、液体丁腈橡胶4～6份、双氰胺2～4份、六亚甲基四胺2～3份、顺丁烯二酸酐1～2份、聚甲基丙烯酸甲酯4～10份、二甲基丙烯酸乙二酯3～7份、二氨基二苯基砜4～8份、硅溶胶10～15份、疏水改性的氧化铝颗粒5～9份、碳酸钙5～10份、白云石粉3～6份、膨润土2～4份、促进剂2～6份、增塑剂1～3份、溶剂40～60份。
上述的丙烯酸改性环氧树脂可以采用常规的环氧树脂改性方法得到，例如采用文献中公开的方法(穆锐,阎惠至,邓爱民,一种丙烯酸改性乳化环氧树脂的制备与研究[J],化学与黏合,2008,30(1):62-64)。
上述的疏水改性的氧化铝颗粒是通过将氧化铝颗粒在硅烷偶联剂KH-570中浸泡后制得的。
上述的疏水改性的氧化铝颗粒的粒径范围优选自20～100μm。
上述的促进剂优选自环烷酸锌、辛酸锌、三氟化硼中的一种。
上述的增塑剂优选自邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯中的一种或几种混合物。
上述的溶剂优选自二甲基甲酰胺、三氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或几种混合物。
制备方法是：
S1：将丙烯酸改性环氧树脂、液体丁腈橡胶、双氰胺、六亚甲基四胺、顺丁烯二酸酐均匀分散于溶剂中；
S2：将聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二酯、硅溶胶、疏水改性的氧化铝颗粒、碳酸钙、白云石粉、膨润土、促进剂、增塑剂加入到S1所得混合物中，搅拌均匀；
S3：边搅拌，边升温至40～50℃，再保温30min，放冷；
S4：加入二氨基二苯基砜，搅拌均匀，即可使用。
使用方法是：使用前将陶瓷表面清洁干净，应无灰尘、颗粒；将金属表面除锈、除油，将胶粘剂施加于粘接面处，在1～2MPa压力下使粘接面压紧，保持30分钟；再在140～160℃条件下固化3小时。
由于在陶瓷表面有大量的微孔，通过疏水改性的氧化铝颗粒与其它组分的相互间作用，可以使胶粘剂进入到这些微孔中，相当于增大了金属与陶瓷的粘接面积，提高了粘接机械性能。二氨基二苯基砜是固化剂，其可以有效提高环氧树脂胶粘剂的耐高温性能。
本发明提供的胶粘剂具有良好的粘接性能，用于粘接陶瓷和金属，其剪切强度可达17MPa以上，在经过高温环境破坏后，剪切强度仍然可达14MPa以上。
具体实施方式
按表1所示的重量比备制各组分。
表1实施例1～实施例3的重量配比
以上实施例中，疏水改性的氧化铝颗粒是通过将氧化铝颗粒在硅烷偶联剂KH-570中浸泡后制得的，其粒径范围是20～100μm；促进剂采用环烷酸锌；增塑剂采用邻苯二甲酸酯；溶剂采用三氯甲烷。
制备方法是：
S1：将丙烯酸改性环氧树脂、液体丁腈橡胶、双氰胺、六亚甲基四胺、顺丁烯二酸酐均匀分散于溶剂中；
S2：将聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二酯、硅溶胶、疏水改性的氧化铝颗粒、碳酸钙、白云石粉、膨润土、促进剂、增塑剂加入到S1所得混合物中，搅拌均匀；
S3：边搅拌，边升温至40～50℃，再保温30min，放冷；
S4：加入二氨基二苯基砜，搅拌均匀，即可使用。
性能试验
采用上述实施例所得的胶粘剂，以氧化铝陶瓷片和45#钢片为试样，通过胶粘剂连接并固化后按GB228-2002进行剪切强度试验，并以专利市售的803粘合剂作为对照。
表2实施例1～实施例3以及对照例的性能测试数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 | |
| 剪切强度MPa | 17.3 | 17.5 | 17.4 | 8.9 |
从表中可以看出，本发明提供的胶粘剂具有良好的粘接性能，其剪切强度可达17MPa以上。
为了测试胶粘剂的耐高温性能，将上述的试样置于220℃的马弗炉中，保持6小时，取出后自然冷却至室温，重复剪切强度试验。结果如表3所示。
表3实施例1～实施例3以及对照例的的耐高温性能测试数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 | |
| 剪切强度MPa | 14.1 | 14.9 | 14.9 | 6.1 |
从表中可以看出，经过高温环境破坏后，本发明提供的胶粘剂仍然具有良好的粘接性能，剪切强度可达14MPa以上。
Claims (5)
1.一种用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，包括有按重量份计的如下组分为原料：丙烯酸改性环氧树脂20～30份、液体丁腈橡胶4～6份、双氰胺2～4份、六亚甲基四胺2～3份、顺丁烯二酸酐1～2份、聚甲基丙烯酸甲酯4～10份、二甲基丙烯酸乙二酯3～7份、二氨基二苯基砜4～8份、硅溶胶10～15份、疏水改性的氧化铝颗粒5～9份、碳酸钙5～10份、白云石粉3～6份、膨润土2～4份、促进剂2～6份、增塑剂1～3份、溶剂40～60份；其制备方法是：
S1：将丙烯酸改性环氧树脂、液体丁腈橡胶、双氰胺、六亚甲基四胺、顺丁烯二酸酐均匀分散于溶剂中；
S2：将聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二酯、硅溶胶、疏水改性的氧化铝颗粒、碳酸钙、白云石粉、膨润土、促进剂、增塑剂加入到S1所得混合物中，搅拌均匀；
S3：边搅拌，边升温至40～50℃，再保温30min，放冷；
S4：加入二氨基二苯基砜，搅拌均匀，即可使用；
所述的疏水改性的氧化铝颗粒是通过将氧化铝颗粒在硅烷偶联剂KH-570中浸泡后制得的。
2.根据权利要求1所述的用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，其特征在于：所述的疏水改性的氧化铝颗粒的粒径范围是20～100μm。
3.根据权利要求1所述的用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，其特征在于：所述的促进剂是环烷酸锌、辛酸锌、三氟化硼中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，其特征在于：所述的增塑剂是邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的用于陶瓷与金属连接的胶粘剂，其特征在于：所述的溶剂是二甲基甲酰胺、三氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或几种混合物。
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