CN105131885B - 一种耐海水型常温快速固化粘接剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐海水型常温快速固化粘接剂，所述粘接剂由A、B剂按5:1的重量比混匀组成；其中A剂包括以下重量份数的组分：环氧树脂65‑75份，增韧剂15‑20份，稀释剂1‑4份，偶联剂1‑4份，防污助剂1‑4份，填充助剂2‑6份；B剂包括以下重量份数的组分：固化剂15‑20份，吸水剂2‑6份，潜伏性固化剂2‑6份，促进剂1‑3份。本发明的粘接剂能够在常温和潮湿的海洋环境中快速固化，且经海水长时间浸泡之后，依然保持优良的机械性能和化学稳定性。该粘接剂有良好的柔韧性，可以提升海洋装备的耐疲劳能力以及海洋仪器仪表设计的灵活性。另外，它还具有防止海水中的生物附着的功能。

Description

一种耐海水型常温快速固化粘接剂
技术领域
本发明涉及一种粘接剂，属于胶黏剂领域，特别涉及一种具有防生物污损功能耐海水型的常温快速固化的粘接剂。
背景技术
随着海洋经济的迅速发展，海洋仪器设备得到广泛应用。在使用过程中，海洋仪器设备会遭受到海水的侵蚀和海流冲击，以及水压及生物活动的影响，不可避免地受到损害。在严酷的海洋环境中，要维持海洋仪器设备长期、稳定运行，必须从仪器结构设计阶段考虑，选用耐海水侵蚀的结构稳定材料。随着胶黏剂技术的发展成熟，粘接技术在在海洋设备的制造、布放及修复的过程中得到广泛应用，逐渐在取代螺接、焊接等固定方式，有省时、省力、节约资源等优点。但在海洋环境中使用的胶黏剂，必须具有耐海水侵蚀、附着力强、耐振动、能防止生物粘附、固化时间短以及能在多种材料表面粘附等特性。
目前市场上销售的粘接剂种类繁多，也具有适用于不同环境的特性，而相关的研究领域也有不少成果。如CN201010130165.2公开了一种桥面的常温固化环氧防水粘结剂，粘结能力好、结构致密不透水且具有高温抗流动性，但其主要应用于桥面建筑，未涉及在海水中长时间浸泡后的性能。总体而言，目前本领域尚缺乏在海洋环境中实际使用效果非常优异的、专用的常温快速固化粘接剂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种耐海水型的粘接剂，能够在常温和潮湿的海洋环境中快速固化，且经海水长时间浸泡之后，依然保持优良的机械性能和化学稳定性。该粘接剂有良好的柔韧性，可以提升海洋装备的耐疲劳能力以及海洋仪器仪表设计的灵活性。另外，它还具有防止海水中的生物附着的功能。
本发明的技术方案实施是按照一定配方先提前混合成A、B两种混合物，在施工时再将A剂和B剂按照一定重量比混匀后使用。A、B剂混匀后使用时间要在15分钟之内，常温下固化时间为1.5-4小时，固化达到使用强度后即可置于水中，12小时后可达最佳使用强度。
A、B两种混合物的组分及重量份数比如下表：
粘接剂的主要成分选用E-51或E-44型环氧树脂，根据实际使用环境和要求的不同选用合适的类型。其中E-51环氧树脂环氧值高，需要的固化剂量多，固化时间长，粘度低，固化后产品硬度高。E-44环氧树脂环氧值低，但是粘度高，容易产生气泡，固化后产品柔韧性适中。
增韧剂选用邻苯二甲酸二丁酯，是因为可与B剂中的固化剂成分发生亲核取代反应，转变为活性增韧剂，然后与基体树脂反应形成网络结构，增加一部分柔性链，进而提高固化后产品柔韧性，以配合粘接物、提高固化物的耐疲劳老化能力。
稀释剂选用二甲苯或者丁醇。稀释剂添加到环氧树脂中，可调节粘度，消除气泡。在环境温度较低及缝隙位置不易涂抹时，调低粘度能使粘接剂较易流入缝隙。加入稀释剂的目的是降低环氧树脂体系的黏度。
偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，其分子两端含有性质不同基团的化合物，其一端能与被粘物表面反应，另一端能与粘结剂分子反应，以化学键的形式将被粘物与粘结剂紧密的连接在一起。偶联剂的使用能改变界面性质，增大了粘结力，提高了粘结强度、耐热性、耐水性和耐老化性，防止海水的渗透。
固化剂主要成分为T-31，它由二乙烯三胺及苯酚、甲醛经过曼尼希反应(Mannich反应)制得，起主要固化作用。
吸水剂生石灰，可吸收水分及CO2，有助于潮湿环境下固化及粘附。其与水反应的生成物Ca(OH)2和CaCO3可作为胶黏剂的填充物，有助于提高固化物的尺寸稳定性，对硬度及耐热性的提升也有一定作用。
潜伏性固化剂酮亚胺首先可吸收被粘物表面的水分，吸水后发生逆向反应，再生成多元胺，因此可在潮湿环境或水下固化环氧树脂，起到吸水剂及固化剂的双重作用。
促进剂为DMP-30，可以促进固化，缩短固化时间，增加附着力及粘结强度。
本发明在使用过程中还可添加硝酸银或者纳米银粉末，既可以防止生物附着，又可与海水中的Cl-反应生成AgCl，阻碍海水渗透，起到防腐蚀效果。
本发明添加高温处理的贝壳粉作为填充助剂。贝壳粉末是一种同时具备无机及有机性的复合材料，有着良好的力学和生物学性能，一方面能与基底树脂充分相容，另一方面有效增强粘接效果，提高粘结强度、硬度和耐磨性，还可以降低热膨胀系数和固化收缩率。另外经过高温处理的贝壳粉末具有一定的杀菌和抗菌作用，也有助于防止海洋微生物附着。
以本发明所述成分组成的A、B剂在混匀后，可在常温下两小时内固化并达到使用标准，并且具有较强的附着力及机械强度。以E-51或E-44型环氧树脂为基料，与各组分交联反应之后的固化物具有优异的耐海水性能，在海水中长期浸泡依然保持稳定性能，耐疲劳老化。另外可根据使用环境及要求调整粘接剂组份，固化后仍然有一定的韧性，粘接金属及非金属材料，还可应用于海洋仪器仪表的密封防水。助剂的使用提升固化物的机械强度，同时使粘接剂具有优秀的防生物附着功能。粘接剂在达到粘接使用强度之后，置于海水中还可以继续固化过程。
具体实施方式
下面结合对比例和实施例来说明本发明的技术方案具体实施过程，但本发明不仅仅限于实施例中所描述的内容和范围。
对比例1
某项目要将微型传感器粘接于贻贝贝壳表面，然后将粘有传感器的贻贝放入海水中养殖，以便观察其生理特性。要求粘结剂常温固化时间短，而且固化后有一定的韧性，不会影响海洋生物活动。粘接剂在贝壳表面应有较强的附着强度，在海水中保持长期稳定。
发明人为将微型传感器粘到贻贝表面，使用过AB胶、玻璃胶、热熔胶及502胶等。实验过程中发现，AB胶虽然固化时间短，但不适用与潮湿物体表面，在海水中浸泡15天以后就会变硬、发脆，从被粘物体表面脱离；玻璃胶虽然耐海水性能良好，但是固化时间较长，不适合应用于活动的活体贻贝；热熔胶及502胶能迅速固化，但耐水性能差，浸入水中之后粘接体会立即从贝壳表面脱落。总言之市面上的各类粘结剂，在固化时间过长、耐水性能以及强度等指标上总是有不足之处，无法满足在海洋环境中的应用。
实施例1
发明人结合所需粘结剂的特性，制备了满足需求的耐海水性快速固化粘接剂，成功的解决了项目中遇到的问题。具体实施方法为：按照重量比，将65份E-44环氧树脂、18份邻苯二甲酸二丁酯、3份丁醇、3份硅烷偶联剂KH-550、10份的贝壳粉末，混匀成A剂；然后取15份的T-31、2份生石灰、2份酮亚胺和2份DMP-30，混匀成B剂。
A、B剂按照5：1的重量比混匀，然后将混匀的胶黏剂涂于擦干净的贻贝贝壳及传感器表面，然后两者粘接即可。10到15分钟即可初步固化，2个小时后即可达到粘接强度浸入海水。经12个月的实验观察，粘结剂可在海水中保持稳定的粘接强度。
技术指标(实验温度25℃)
对比例2
某海洋仪器的连接处需要粘接加固，同时防止海水向仪器内部渗入，所用粘结剂要求粘附力强、在海水中保持稳定，并且具有防止海洋生物附着的功能。
在本发明之前，发明人使用过AB胶、玻璃胶及硅橡胶等。使用过程中发现，AB胶长时间在海水浸泡之后会从被粘物体表面脱离；玻璃胶及硅橡胶虽然具有耐海水的特性，但是固化时间长，在机械强度、粘附力等方面略显不足，而且不具备防止生物附着的功能，无法满足海洋仪器的连接及密封需要。
实施例2
发明人根据实际项目需要，按照以下实施方法制备适用于该仪器的粘接剂：按照重量比，取70份E-51环氧树脂、15份邻苯二甲酸二丁酯、3份二甲苯、3份硅烷偶联剂KH-550、2份纳米银粉和8份的贝壳粉末，混匀成A剂；取18份的T-31、2份生石灰、4份酮亚胺和2份DMP-30，混匀成B剂。
A、B剂按照5：1的重量比混匀，然后将混匀的胶黏剂均匀涂于海洋仪器设备表面。一般情况下2个小时后即可达到所需粘接强度。如果设备需要在海水中长期浸泡，为保证粘接效果，粘接部位固化4小时后再放入海水。经实验测试，粘接处非常牢固，经海水中20个月的实验观察，粘结剂在海水中保持稳定，未有渗水现象发生，粘接部位无大型海洋生物附着。
技术指标(实验温度25℃)

Claims (7)

1.一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：由A、B剂按5:1的重量比混匀组成；其中A剂包括以下重量份数的组分：环氧树脂65-75份，增韧剂15-20份，稀释剂1-4份，偶联剂1-4份，防污助剂1-4份，填充助剂2-6份；B剂包括以下重量份数的组分：T-31固化剂15-20份，吸水剂2-6份，潜伏性固化剂2-6份，促进剂1-3份；所述环氧树脂为E-51或者E-44型环氧树脂；所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
2.如权利要求1所述的一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：所述稀释剂为二甲苯或者丁醇。
3.如权利要求1所述的一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
4.如权利要求1所述的一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：所述防污助剂为纳米银粉或者硝酸银，填充助剂为贝壳粉末。
5.如权利要求1所述的一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：所述吸水剂为生石灰。
6.如权利要求1所述的一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：所述潜伏性固化剂为酮亚胺。
7.如权利要求1所述的一种耐海水型常温快速固化粘接剂，其特征在于：所述促进剂为DMP-30。
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