CN103409093B - 一种无溶剂tgdadpe型多官能环氧树脂粘合剂及其制备方法 - Google Patents
一种无溶剂tgdadpe型多官能环氧树脂粘合剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂及其制备方法,由质量比为10:3-9的A组份和B组份组成;其中,A组份由质量比为100:85-120:5-20的N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂和氨基有机硅树脂组成;B组份由质量比为100:15-30:10-30的间苯二甲胺、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂和2-乙基-4-甲基咪唑组成。本发明合成工艺简单,原料来源方便,无溶剂,环境友好,所得粘合剂具有优异的综合性能,可应用于玻璃、陶瓷、金属、环氧树脂基复合材料等基材的粘接,市场前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及其制备领域,特别涉及一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂及其制备方法。
背景技术
众所周知,环氧树脂具有许多优良的性能:(1)良好的粘接性能:粘接强度高,粘接面广,它与许多金属(如铁、钢、铜、铝、金属合金等)或非金属材料(如玻璃、陶瓷、木材、塑料等)的粘接强度非常高,有的甚至超过被粘材料本身的强度,因此可用于许多受力结构件中,是结构型粘合剂的主要成分之一;(2)良好的加工性能:环氧树脂配方的灵活性、加工工艺和制品性能的多样性是高分子材料中最为突出的;(3)良好的稳定性能:环氧树脂的固化主要是依靠环氧基的开环加成聚合,因此固化过程中不产生低分子物,其固化收缩率是热固性树脂中最低的品种之一,一般为1%-2%,如果选择适当的填料可使收缩率降至0.2%左右;固化后的环氧树脂主链是醚键、苯环、三维交联结构,因此具有优异的耐酸碱性。
因此,环氧树脂在国民经济的各个领域中被广泛应用:无论是高新技术领域还是通用技术领域,无论是国防军工还是民用工业,乃至人们的日常生活中均能看到它的踪迹。
目前,环氧树脂体系也存在一些问题,如耐热性较低,远远不及芳杂环类聚合物体系(如聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯基喹噁啉、聚苯并噻唑等),不能满足高温条件下的应用。
有关耐高温环氧体系已经有所报道:中国专利CN101148656A公开一种耐高温无溶剂环氧胶粘剂的制备方法,其主要特征在于:TGDDM环氧树脂、增韧剂、氢化双酚A、固化剂、促进剂混合均匀,制得了耐高温无溶剂环氧胶粘剂。但其耐高温性能仍然有较大的局限性,未能满足许多高温环境下的实际应用。
中国专利CN101397486A公开了一种双组分无溶剂环氧树脂胶粘剂的制备方法,其主要特征在于:它包括A组分和B组分,其中A组分含有酚醛环氧树脂、脂环型环氧树脂和端羧基丁腈橡胶;B组分是1,4-双(2,4-二氨基苯氧基)苯芳香族多元胺固化剂。脂环型环氧树脂和端羧基丁腈橡胶的添加量分别为酚醛环氧树脂的20-35%和12%(质量百分数)。1,4-双(2,4-二氨基苯氧基)苯芳香族多元胺固化剂的添加量为酚醛环氧树脂的15-20%(质量百分数),所得胶粘剂体系工艺性好。但其耐热性能还不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂及其制备方法,该粘合剂合成工艺简单,原料来源方便,无溶剂,环境友好,所得粘合剂具有优异的综合性能,可应用于玻璃、陶瓷、金属、环氧树脂基复合材料等基材的粘接,并具有很高的粘接强度,市场前景广阔。
本发明的一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,由质量比为10:3-9的A组份和B组份组成;其中,A组份由质量比为100:85-120:5-20的N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂(TGDADPE)、氢化双酚A环氧树脂和氨基有机硅树脂组成;B组份由质量比为100:15-30:10-30的间苯二甲胺、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂(TGDADPE)和2-乙基-4-甲基咪唑组成。
所述的氨基有机硅树脂为SR22000有机硅树脂。
本发明的一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂与氨基有机硅树脂混合,于80℃-100℃搅拌反应0.5小时-1小时后,冷却至40℃,加入氢化双酚A环氧树脂,搅拌混合均匀,得A组份;
(2)将N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂和间苯二甲胺混合,于60℃-80℃搅拌反应0.5小时-1小时后,冷却至40℃,加入2-乙基-4-甲基咪唑,搅拌混合均匀,得B组份;
(3)室温下,将上述A组份、B组份混合搅拌均匀即可。
所述得到的环氧树脂粘合剂的固化工艺为:从室温开始,升温至70℃,保温0.5小时,继续升温至100℃,保温2小时,继续升温至120℃,保温1小时,自然冷却至室温。
有益效果
(1)本发明制备工艺简单、成本低、操作方便,反应原料来源方便,可以在通用设备中完成制备过程,有利于实现工业化生产;
(2)本发明的无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂具有良好的综合性能;
(3)本发明的无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,环境友好;
(4)本发明的无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,可广泛用于玻璃、陶瓷、金属、环氧树脂基复合材料等基材的粘接,并具有很高的粘接强度,市场前景广阔;
(5)本发明的无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,也可应用于玻璃纤维增强、有机纤维增强、石英纤维增强、碳纤维增强以及其它无机纤维增强的高性能先进复合材料的制造,在电子微电子、硬性覆铜箔板(PCB)、电机、航空航天、雷达天线罩、舰船等领域,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1:A组份的制备
将100克N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚(TGDADPE)多官能环氧树脂与15克SR22000有机硅树脂混合,于80℃搅拌反应0.5小时后,冷却至40℃,加入90克氢化双酚A环氧树脂(德国BASF提供),搅拌混合均匀,得205克A组份,记作A-1。
将100克N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚(TGDADPE)多官能环氧树脂与5克SR22000有机硅树脂混合,于90℃搅拌反应1小时后,冷却至40℃,加入85克氢化双酚A环氧树脂(德国BASF提供),搅拌混合均匀,得190克A组份,记作A-2。
将100克N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚(TGDADPE)多官能环氧树脂与20克SR22000有机硅树脂混合,于100℃搅拌反应1小时后,冷却至40℃,加入120克氢化双酚A环氧树脂(德国BASF提供),搅拌混合均匀,得240克A组份,记作A-3。
实施例2:B组份的制备
将20克N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚(TGDADPE)多官能环氧树脂和100克间苯二甲胺混合,于60℃搅拌反应0.5小时后,冷却至40℃,加入15克2-乙基-4-甲基咪唑,搅拌混合均匀,得135克B组份,记作B-1。
将30克N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚(TGDADPE)多官能环氧树脂和100克间苯二甲胺混合,于70℃搅拌反应1小时后,冷却至40℃,加入30克2-乙基-4-甲基咪唑,搅拌混合均匀,得160克B组份,记作B-2。
将15克N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚(TGDADPE)多官能环氧树脂和100克间苯二甲胺混合,于80℃搅拌反应1小时后,冷却至40℃,加入10克2-乙基-4-甲基咪唑,搅拌混合均匀,得125克B组份,记作B-3。
实施例3:无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂的制备
室温下,将30克A-1与12克B-1加入反应釜中搅拌混合均匀,即得到42克无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,记作J-1。
室温下,将30克A-2与15克B-2加入反应釜中搅拌混合均匀,即得到45克无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,记作J-2。
室温下,将30克A-3与27克B-3加入反应釜中搅拌混合均匀,即得到42克无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,记作J-3。
室温下,将15克A-1、15克A-2与9克B-3加入反应釜中搅拌混合均匀,即得到39克无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,记作J-4。
室温下,将10克A-2、20克A-3与12克B-1、5克B-2加入反应釜中搅拌混合均匀,即得到47克无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,记作J-5。
室温下,将10克A-1、10克A-2、10克A-3与12克B-1、12克B-3加入反应釜中搅拌混合均匀,即得到54克无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,记作J-6。
实施例4
取适量上述实施例3的J-1~J-6无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,分别均匀涂敷于标准不锈钢试片上,夹紧,放入鼓风烘箱中进行固化:从室温开始,升温至70℃,保温0.5小时,继续升温至100℃,保温2小时,继续升温至120℃,保温1小时,自然冷却至室温。测得拉伸剪切强度如表1所示。
取适量上述实施例3的J-1~J-6无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,倒入直径为10cm的不锈钢圆盘中(圆盘事先涂覆脱模剂),热固化:从室温开始,升温至70℃,保温0.5小时,继续升温至100℃,保温2小时,继续升温至120℃,保温1小时,自然冷却至室温。得到厚度约1mm、直径10cm的圆形试样,用蒸馏水浸泡72小时后,测其吸水率,结果如表1所示。
表1 J-1~J-6无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂的拉伸剪切强度和吸水率
Claims (4)
1.一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,其特征在于:由质量比为10:3-9的A组份和B组份组成;其中,A组份由质量比为100:85-120:5-20的N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂和氨基有机硅树脂组成;B组份由质量比为100:15-30:10-30的间苯二甲胺、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂和2-乙基-4-甲基咪唑组成;其中,制备方法包括如下步骤:
(1)将N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂与氨基有机硅树脂混合,于80℃-100℃搅拌反应0.5小时-1小时后,冷却至40℃,加入氢化双酚A环氧树脂,搅拌混合均匀,得A组份;
(2)将N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂和间苯二甲胺混合,于60℃-80℃搅拌反应0.5小时-1小时后,冷却至40℃,加入2-乙基-4-甲基咪唑,搅拌混合均匀,得B组份。
2.根据权利要求1所述的一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂,其特征在于:所述的氨基有机硅树脂为SR22000有机硅树脂。
3.一种如权利要求1所述的无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂与氨基有机硅树脂混合,于80℃-100℃搅拌反应0.5小时-1小时后,冷却至40℃,加入氢化双酚A环氧树脂,搅拌混合均匀,得A组份;
(2)将N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯醚环氧树脂和间苯二甲胺混合,于60℃-80℃搅拌反应0.5小时-1小时后,冷却至40℃,加入2-乙基-4-甲基咪唑,搅拌混合均匀,得B组份;
(3)室温下,将上述A组份、B组份混合搅拌均匀即可。
4.根据权利要求3所述的一种无溶剂TGDADPE型多官能环氧树脂粘合剂的制备方法,其特征在于:所述得到的环氧树脂粘合剂的固化工艺为:从室温开始,升温至70℃,保温0.5小时,继续升温至100℃,保温2小时,继续升温至120℃,保温1小时,自然冷却至室温。
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