CN102936478B - 一种双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
一种双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂及其制备方法。该环氧树脂胶粘剂A组份是由聚氨酯改性环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂肪族多缩水甘油醚、无机纳米粉体材料、聚丙烯纤维、偶联剂制成；B组份由自制改性胺固化剂、促进剂、偶联剂、无机纳米粉体材料、聚丙烯纤维制成。产品具有室温固化，固化后胶层弹性好、粘结强度好、抗冷热冲击等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，尤其涉及一种高强度弹性密封粘接的改性环氧胶粘剂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量昀大、应用昀广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基，以及轻基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较，环氧树脂的种类和牌号昀多，性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘接强度。再加上它有很高的内聚强度等力学性能，因此它的粘接性能特别强，可用作结构胶。环氧树脂的结构赋予其优良的力学性能，但其固化后产物存在韧性较差，脆性大的缺点，因此不适用于震动场合及弹性密封；
有机硅密封胶是目前应用最为广泛的密封胶之一，因其独特的化学机构，而具有优良的弹性、耐高低温、耐老化、耐腐蚀和电绝缘性能，使之成为密封胶家族中的佼佼者。广泛应用于建筑、电子、电器、汽车、机械等行业。但有机硅密封胶的粘接强度低，因此在高强度的弹性密封场合使用受到限制。
发明内容
为解决现有技术的问题，提供一种粘接强度高、弹性好的结构粘接、密封用的胶粘剂，本发明提出如下技术方案。
A组份的成份及制备方法如下：
A组份选择使用聚氨酯改性环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂肪族多缩水甘油醚组成主体成分，在保证固化后产物有足够的粘接强度基础上，同时具备优良的韧性。掺入无机纳米粉体材料，可以调整A组份的粘度和触变性，同时可以增大韧性和提高耐温性能。聚丙烯纤维的加入可以提高固化后产物的胶体内聚强度、断裂伸长率、弹性模量。偶联剂的使用可以活化无机纳米粉体材料和聚丙烯纤维，提高胶体的内聚强度和粘接强度，同时可以提高耐温性能和抗老化性能；
聚氨酯改性环氧树脂为采用聚氨酯对环氧树脂改性后的预聚体，具体选用的是台湾南亚生产的NPER-133、NPER-133L或NPER-133M的一种或其混合物，用量为A组份重量份的20～40%，此为重量百分数，下同；双酚F环氧树脂选用的是环氧当量为160-180g/eq的双酚F环氧树脂，用量为A组份重量份的20～40%；脂肪族多缩水甘油醚选用的是分子中含有两个或两个以上环氧基团的脂肪族缩水甘油醚，用量为A组份重量份的20～40%；无机纳米粉体材料选用的是纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝的一种或它们的混合物，用量为A组份重量份的10～20%；聚丙烯纤维选用的是3-5mm长度的短纤维，用量为A组份重量份的1～3%；偶联剂选用的是KH-550、KH-560、KH-570的一种或它们的混合物，用量为A组份重量份的1～3%；A组份上述原料的重量百分数之和为100%。
A组份的制备方法如下：
在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入聚氨酯改性环氧树脂和双酚F环氧树脂，启动捏合机，加入无机纳米粉体材料，捏合搅拌30~60分钟，加入偶联剂和聚丙烯纤维，捏合搅拌30~60分钟，加入脂肪族多环氧化合物，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa条件下捏合搅拌1~2小时。生产过程中温度控制不得高于50℃。出料包装得A组份。
B组份的成份及制备方法如下：
B组份是以自制的改性胺固化剂为主要成分，其他成分是促进剂、偶联剂、无机纳米粉体材料、聚丙烯纤维。改性胺固化剂考虑到胶粘剂的弹性问题，使用了醚胺原料，同时考虑胶粘剂的室温固化和耐温、耐老化性能，使用了脂环胺原料，改性胺具体原料品种配比和制备方法是：
①原料品种
醚胺，可以选用由亨斯曼先进材料公司（Huntsman）生产的JEFFAMINE? EDR-104、JEFFAMINE? EDR-176、JEFFAMINE? D-230、JEFFAMINE? D-400、JEFFAMINE? T-403、JEFFAMINE? HK-511、JEFFAMINE? ED-600，以及由巴斯夫公司（BASF）生产的BaxxodurTM EC130、BaxxodurTM EC280、BaxxodurTM EC301、BaxxodurTM EC302、BaxxodurTM EC310中的一种或多种；脂环胺选用的是异佛尔酮二胺、1,3-环己二甲胺、4,4’-二氨基二环己基甲烷、薄荷烷二胺、甲基环戊二胺中的一种或多种；脂肪族二缩水甘油醚选用的是二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚或二乙二醇二缩水甘油醚的一种；
②原料摩尔比
醚胺∶脂环胺∶脂肪族二缩水甘油醚=1∶0.4～1∶0.5～1；
③改性胺制备方法
在带搅拌装置、温度调节系统的反应釜中进行，先加入脂环胺，开搅拌，温度控制30~40℃，投入相当于脂环胺摩尔数二分之一的脂肪族二缩水甘油醚，逐渐升温至60~80℃，保温反应加2~3小时，投入醚胺，搅拌30分钟，在0.5~1小时内，均匀滴加余下的脂肪族二缩水甘油醚，保温60~80℃反应3~4小时，降温出料即得改性胺；
改性胺使用量为B组份总重量的80～90%，促进剂选用的是DMP-30，其使用量为B组份重量份的3～6%，无机纳米粉体材料选用的是纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝的一种或它们的混合物，用量为B组份重量份的5～10%；聚丙烯纤维选用的是3-5mm长度的短纤维，用量为B组份重量份的1～3%；偶联剂选用的是KH-550、KH-560、KH-570的一种或它们的混合物，用量为B组份重量份的1～3%；B组份上述原料的重量百分数之和为100%。
B组份的制备方法如下：
在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入改性胺固化剂，启动捏合机，加入无机纳米粉体材料，捏合搅拌30~60分钟，加入偶联剂和聚丙烯纤维，捏合搅拌30~60分钟，加入促进剂，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa条件下捏合搅拌1~2小时。生产过程中温度控制不得高于50℃。出料包装得 B组份。
本发明的胶粘剂按A组份∶B组份=1∶0.4~1的重量比例混合均匀即可使用，适用于结构件的弹性密封和粘接。室温下4~6小时初固化，24小时后进入下道工序。
本发明制成的双组份室温固化弹性环氧胶粘剂，由于使用了自制的改性胺固化剂，配用了聚氨酯改性环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂肪族多环氧化合物、无机纳米粉体材料、聚丙烯纤维、促进剂、偶联剂等材料，具有室温固化，固化后粘接强度高、弹性好的特点。同时具有优良的耐介质及耐老化性能。
具体实施方式
实施例1
A组份的制备
在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入聚氨酯改性环氧树脂NPER-133L 40份、双酚F环氧树脂NPEF-170 20份，启动捏合机，加入纳米碳酸钙15份，捏合搅拌60分钟，加入偶联剂KH-560 2份、长度为3mm的聚丙烯纤维3份，捏合搅拌60分钟，加入二乙二醇二缩水甘油醚20份，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa，控制温度40~50℃条件下捏合搅拌2小时，停止捏合搅拌，出料包装得A组份。
B组份的制备
①改性胺的制备
在带搅拌装置、温度调节系统的反应釜中，先加入异佛尔酮二胺85份，开搅拌，温度控制30~40℃，加入丁二醇二缩水甘油醚50.5份，逐渐升温至60~80℃，保温反应加2小时，投入醚胺EDR-104 104份，搅拌30分钟，在0.5小时内，均匀滴加丁二醇二缩水甘油醚50.5份，保温60~80℃反应4小时，降温出料即得改性胺；
②B组份的制备
在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入改性胺固化剂 80份，启动捏合机，加入纳米碳酸钙10份，捏合搅拌60分钟，加入偶联剂KH-550 3份、长度为3mm的聚丙烯纤维 3份，捏合搅拌60分钟，加入DMP-30 4份，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa,控制温度40~50℃条件下捏合搅拌2小时，停止捏合搅拌，出料包装得B组份。
实施例2
A组份的制备
聚氨酯改性环氧树脂NPER-133L 30份，双酚F环氧树脂NPEF-170 30份，己二醇二缩水甘油醚 20份，其余原材料用量和制备方法同实施例1。
B组份的制备
配方及制备工艺同实施例1。
实施例3
A组份的制备
原材料配比及制备方法同实施例1。
B组份的制备
①改性胺的制备
在带搅拌装置、温度调节系统的反应釜中，先加入1,3-环己二甲胺142份，开搅拌，温度控制30~40℃，加入丁二醇二缩水甘油醚50.5份，逐渐升温至60~80℃，保温反应加2小时，投入醚胺D-230 230份，搅拌30分钟，在0.5小时内，均匀滴加丁二醇二缩水甘油醚101份，保温60~80℃反应4小时，降温出料即得改性胺；
②B组份的制备
在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入改性胺固化剂 80份，启动捏合机，加入纳米碳酸钙10份，捏合搅拌60分钟，加入偶联剂KH-550 3份、长度为3mm的聚丙烯纤维 3份，捏合搅拌60分钟，加入DMP-30 4份，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa,控制温度40~50℃条件下捏合搅拌2小时，停止捏合搅拌，出料包装得B组份。
根据GB/T 7124-2008《胶粘剂 拉伸剪切强度的测试（刚性材料对刚性材料）》、GB/T 2567-2008《树脂浇注体性能试验方法》分别测试实施例样品的拉伸剪切强度和胶体抗拉强度，测试结果如下：
| 性能项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 拉伸剪切强度（MPa） | 9.7 | 11.2 | 10.5 |
| 胶体抗拉强度（MPa） | 21.7 | 25.3 | 20.1 |
| 伸长率（%） | 132.2 | 115.0 | 150.1 |
| 拉伸弹性模量（MPa） | 269.1 | 312.0 | 221.7 |
Claims (10)
1.一种双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于由A、B两组份构成，A组份是由20%~40%聚氨酯改性环氧树脂、20%~40%双酚F环氧树脂、20%~40%脂肪族多缩水甘油醚、10%~20%无机纳米粉体材料、1%~3%聚丙烯纤维、1%~3%偶联剂制备；B组份是由80%~90%的改性胺固化剂、3%~6%的促进剂、1%~3%偶联剂、5%~10%无机纳米粉体材料、1%~3%聚丙烯纤维组成，各组份的重量百分数之和为100%；
所述的改性胺固化剂具体原料品种配比及制备方法是：①原料品种：醚胺选用的是由亨斯曼先进材料公司（Huntsman）生产的JEFFAMINE? EDR-104、JEFFAMINE? EDR-176、JEFFAMINE? D-230、JEFFAMINE? D-400、JEFFAMINE? T-403、JEFFAMINE? HK-511、JEFFAMINE? ED-600，以及由巴斯夫公司（BASF）生产的BaxxodurTM EC130、BaxxodurTM EC280、BaxxodurTM EC301、BaxxodurTM EC302、BaxxodurTM EC310中的一种或多种；脂环胺选用的是异佛尔酮二胺、1,3-环己二甲胺、4,4’-二氨基二环己基甲烷、薄荷烷二胺、甲基环戊二胺中的一种或多种；脂肪族二缩水甘油醚选用的是二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚的一种；②原料摩尔比醚胺∶脂环胺∶脂肪族二缩水甘油醚=1∶0.4～1∶0.5～1；③改性胺制备方法：在带搅拌装置、温度调节系统的反应釜中进行，先加入脂环胺，开搅拌，温度控制30~40℃，投入相当于脂环胺摩尔数二分之一的脂肪族二缩水甘油醚，逐渐升温至60~80℃，保温反应2~3小时，投入醚胺，搅拌30分钟，在0.5~1小时内，均匀滴加余下的脂肪族二缩水甘油醚，保温60~80℃反应3~4小时，降温出料即得改性胺。
2.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于A组份与B组份按重量比1∶0.4~1均匀混合而成。
3.如权利要求1所述双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于聚氨酯改性环氧树脂为采用聚氨酯对环氧树脂改性后的预聚体，具体选用的是台湾南亚公司生产的NPER-133、NPER-133L或NPER-133M的一种或其混合物。
4.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于双酚F环氧树脂选用的是环氧当量为160-180g/eq的双酚F环氧树脂。
5.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于脂肪族多缩水甘油醚选用的是分子中含有两个或两个以上环氧基团的脂肪族缩水甘油醚。
6.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于无机纳米粉体材料选用的是纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝的一种或它们的混合物。
7.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于聚丙烯纤维选用的是3-5mm长度的短纤维。
8.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于偶联剂选用的是KH-550、KH-560、KH-570的一种或它们的混合物。
9.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于A组份的制备方法为：在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入聚氨酯改性环氧树脂和双酚F环氧树脂，启动捏合机，加入无机纳米粉体材料，捏合搅拌30~60分钟，加入偶联剂和聚丙烯纤维，捏合搅拌30~60分钟，加入脂肪族多缩水甘油醚，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa条件下捏合搅拌1~2小时；制备过程中温度控制不得高于50℃；出料包装得A组份。
10.如权利要求1所述的双组份常温固化弹性环氧树脂胶粘剂，其特征在于B组份的制备方法为：在带调温装置、抽真空装置的捏合机中，加入改性胺固化剂，启动捏合机，加入无机纳米粉体材料，捏合搅拌30~60分钟，加入偶联剂和聚丙烯纤维，捏合搅拌30~60分钟，加入促进剂，闭合捏合机缸盖，启动真空泵，抽真空至-0.06MPa条件下捏合搅拌1~2小时；制备过程中温度控制不得高于50℃；出料包装得B组份。
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Denomination of invention: A two component room temperature curable elastic epoxy resin adhesive and its preparation method Effective date of registration: 20210624 Granted publication date: 20140305 Pledgee: Bank of Changsha Limited by Share Ltd. Liuyang branch Pledgor: Hunan Magpow Adhesive Manufacture Co.,Ltd. Registration number: Y2021430000022 |
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