CN106497484B - 一种单组份热固性预涂粘合剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种单组份热固性预涂粘合剂及其制备工艺，所述粘合剂至少包含下列成分：含联苯结构的环氧树脂、溶剂、氨基树脂固化剂、催化剂。所述制备工艺为：选用含联苯结构的环氧树脂，并将含联苯结构的环氧树脂溶于溶剂中；加入固化剂和催化剂，制得粘合剂成品。本发明的有益效果：选用含联苯结构环氧树脂溶于丁酮溶剂中，用氨基树脂做固化剂，配合甲基苯磺酸做催化剂，使得产品粘接强度及可靠性好，固化后耐高温、耐湿性；本发明对于碳纤维或复合材料等难粘材料，粘接强度及可靠性方面表现优异；本发明所述粘合剂为单液型，便于操作；本品无需底涂剂及打磨就有良好的粘接强度。

Description

一种单组份热固性预涂粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种单组份热固性预涂粘合剂及其制备方法，尤其涉及适用于金属、碳纤维或特殊复合材料模内注塑的单组份热固性预涂粘合剂及其制备方法，该粘合剂对热固性碳纤维、热塑性碳纤维及卡夫拉等复合材料及金属都有良好的粘接力。
背景技术
关于模内镶件注塑成型装饰技术（即IMD）己广泛用在电子产品上，如：高端笔记本碳纤维与塑料贴合，手机壳卡夫拉或金属壳与塑料贴合。
目前的几种模内注塑常用的几种粘接方式为：
1）首先表面处理，针对模内注塑的金属件一般采用金属表面纳米处理（NMT），针对碳纤维等复合材料一般采用表面打磨，涂底涂剂，然后直接注塑，但两种都强度都无法达到理想的粘接强度且效率低下；2）其它预涂粘合剂中，一般溶剂型异氰酸酯类粘合剂，粘接强度较低，特别对碳纤维等特殊复合材料粘接强度非常低，且异氰酸酯类粘合剂本身就耐高温性差；3）一般热塑性粘合剂，高温注塑下粘合剂热熔后容易对模腔产生污染，不耐高温而且效率低下。
总之，现有技术中，通过表面处理后直接注塑，强度不高，而且工艺繁琐，效率低下；采用其它一般的预涂粘合剂，可粘接材料范围有限，粘接强度不高，耐温性能差，可靠性差。
因此，目前国内碳纤维及特殊复合材料模内注塑的预涂胶尚无良好的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的问题之一在于：针对现有技术中的缺陷，提供一种单组份热固性预涂粘合剂，该粘合剂适用于金属、碳纤维或特殊复合材料的模内注塑，该粘结剂可以高效迅速粘结，粘结强度高，耐高温性能好，且操作方便。
本发明所要解决的问题之二在于：提供一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法，所述方法工艺技术简单，易于投入生产扩大化。
为解决本发明的问题之一，本发明的一个优选实施例采用以下技术方案：
一种单组份热固性预涂粘合剂,所述粘合剂至少包含下列成分：含联苯结构的环氧树脂、溶剂、氨基树脂固化剂、催化剂。
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述溶剂为丁酮；
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述催化剂为对甲基苯磺酸；
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
根据本发明的一些具体示例，一种单组份热固性预涂粘合剂,按重量份计，所述粘合剂至少包含下列成分：
含联苯结构的环氧树脂 60-90份
丁酮 10-40份
氨基树脂固化剂 1-2份
对甲基苯磺酸 0.01-0.05份
根据本发明的一个具体示例，一种单组份热固性预涂粘合剂,按重量份计，所述粘合剂具体包括下列成分：
含联苯结构的环氧树脂 75份
丁酮 25份
氨基树脂固化剂 1.5份
对甲基苯磺酸 0.02份
在以上技术方案中，首先环氧树脂作为一种重要的热固性树脂，具有优良的电绝缘性、耐热性、耐水性、高粘接强度、耐化学品性和机械性能，在环氧树脂的骨架中引入联苯基团，一方面可以提高其耐热性；另一方面也可以减小自由体积以提高韧性和降低吸水性。此外，联苯结构是一种液晶结构，含联苯结构的环氧树脂是一种液晶环氧树脂，具有许多优异的性能，如断裂强度高，韧性好，良好的耐化学和溶剂性能，玻璃转变温度高，吸水率低等优点。
在固化剂方面选用潜伏性的氨基树脂，氨基树脂具有良好的互溶性，具有一定的潜伏性，在对甲基苯磺酸催化剂下能在高温快速反应型成交联，交联产物具有非常好的附着力，机械性能及耐腐蚀性。
为了解决本发明的问题之二，本发明的一个优选的实施例采用以下技术方案：
一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法,至少包含下列步骤：
1）选用含联苯结构的环氧树脂，并将含联苯结构的环氧树脂于常温下溶解于溶剂中；
2）依次加入固化剂和催化剂，搅拌均匀即制成粘合剂成品。
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述溶剂为丁酮；
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述催化剂为对甲基苯磺酸；
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述固化剂为氨基树脂；
根据本发明的一些具体示例，任选地，所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
根据本发明的一些具体示例，一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法,按重量份计，所述含联苯结构的环氧树脂为60-90份，所述溶剂为10-40份，所述固化剂为 1-2份，所述催化剂为0.01-0.05份。
根据本发明的一个具体示例，一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法,按重量份计，所述含联苯结构的环氧树脂为75份，所述溶剂为25份，所述固化剂为 1.5份，所述催化剂为0.02份。
根据本发明的一些具体示例，一种单组份热固性预涂粘合剂，所述粘合剂是由如上所述制备方法制成的。
将本发明的技术方案所提供或所制得的粘合剂，进行模内注塑实验，所得结果为：
碳纤维与ABS塑料粘合，注塑材料为ABS塑料。通过普通点胶机进行将胶预涂在碳纤维板一侧，预涂胶可以室温下干燥1小时或者用烤箱60℃*10分钟将溶剂烤干成膜，膜厚控制在20-30μm，干燥后的胶膜不返粘，可存放二周以上；然后再进行注塑热压，将ABS塑料直接与碳纤维板注塑压合，用ASTM D1002实验标准，测试拉伸剪切强度结果能达到15.0MPa，耐高温200度 240h不开胶，耐盐雾240h不开胶,冷热冲击高温:80℃*12小时低温:-40℃*12小时，20个周期后不开胶，强度基本无衰减；各方面性能均能够达到模内注塑件下游产品的需求。
需要说明的是，本发明所述技术方案中，所提及的原材料、试剂如，丁酮、对甲基苯磺酸、 氨基树脂、联苯结构的环氧树脂等，本领域技术人员均可以很方便地通过市售而取得；本发明所述技术方案中，所提及的器具和仪器，也均为现有技术中常用的一般器具和仪器，本领域技术人员可以很容易地取得和使用。
本发明具有以下一个或多个或全部的有益效果：
其一，通过选用含联苯结构环氧树脂溶于丁酮溶剂中，用氨基树脂做固化剂，配合甲基苯磺酸做催化剂，使得产品可以通过预涂烘烤成膜，然后在与高温注塑料接触时快速固化形成交联，这样产品不管从粘接强度及可靠性方面都非常好，粘合剂完全固化后可以耐高温200℃以上, 具有耐高温、耐湿性等特点；
其二，在固化剂方面选用潜伏性的氨基树脂，氨基树脂具有良好的互溶型，具有一定的潜伏性，在对甲基苯磺酸催化剂下能在高温快速反应形成交联，交联产物具有非常好的附着力，机械性能及耐腐蚀性；
其三、本发明配合模内注塑技术设计开发一种模内注塑预生成塑料结构位置预涂单组份热固性粘合剂，特别对于碳纤维或复合材料等难粘材料，粘接强度及可靠性方面表现十分优异；
其四、本发明所述粘合剂为单液型，便于操作，热固性胶水有利于模腔清洁，高温下基本不粘模具，且完全固化后可耐高温达200度以上；
其五、以往常用于与碳纤维粘合的模内注塑的粘合剂，不管是国内还是国外的，多数都需要表面蚀刻或打磨处理，本品无需底涂剂及打磨就有良好的粘接强度，预涂烘烤成胶膜后，在与高温的注塑料接触时迅速固化；
其六、解决一般预涂胶对碳纤维等复合材料粘接强度较低及耐高温性能差等问题；
其七、本发明所述粘合剂具有低粘度，适用于喷涂两种施胶工艺；
其八、为国内碳纤维及特殊复合材料模内注塑的预涂胶提供了良好的解决方案。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。下列实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例一
本实施例提供一种单组份热固性预涂粘合剂,所述粘合剂，按重量份计，包含下列成分：
含联苯结构的环氧树脂 75份
溶剂 25份
氨基树脂固化剂 1.5份
催化剂 0.02份
所述溶剂为丁酮；
所述催化剂为对甲基苯磺酸；
所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
将本实施例的技术方案所提供的粘合剂，进行模内注塑实验，所得结果为：不锈钢片与ABS塑料贴合，注塑材料为ABS塑料。通过普通点胶机进行将胶预涂在不锈钢片一侧，预涂胶可以室温下干燥1小时或者用烤箱60℃*10分钟将溶剂烤干成膜，膜厚控制在20-30μm，干燥后的胶膜不返粘，可存放二周以上；然后再进行注塑热压，将ABS塑料直接与不锈钢片注塑压合，用ASTM D1002实验标准，测试拉伸剪切强度结果能达到14.2MPa，耐高温200度240h不开胶，耐盐雾240h不开胶,冷热冲击高温:80℃*12小时低温:-40℃*12小时，20个周期后不开胶，强度基本无衰减；各方面性能均能够达到模内注塑件下游产品的需求。通过上述技术方案所得粘合剂，具有如下特性：可迅速粘结，粘结强度高，固化后耐高温，耐湿性好，操作方便。
实施例二
本实施例提供一种单组份热固性预涂粘合剂,所述粘合剂，按重量份计，包含下列成分：
含联苯结构的环氧树脂 60份
溶剂 40份
氨基树脂固化剂 1份
催化剂 0.01份
所述溶剂为丁酮；
所述催化剂为对甲基苯磺酸；
所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
将本实施例的技术方案所提供的粘合剂，进行模内注塑实验，所得结果为：
玻璃纤维板与ABS塑料贴合，注塑材料为ABS塑料。通过普通点胶机进行将胶预涂在玻璃纤维板一侧，预涂胶可以室温下干燥1小时或者用烤箱60℃*10分钟将溶剂烤干成膜，膜厚控制在20-30μm，干燥后的胶膜不返粘，可存放二周以上；然后再进行注塑热压，将ABS塑料直接与不锈钢片注塑压合，用ASTM D1002实验标准，测试拉伸剪切强度结果能达到16.5MPa，耐高温200度 240h不开胶，耐盐雾240h不开胶,冷热冲击高温:80℃*12小时低温:-40℃*12小时，20个周期后不开胶，强度基本无衰减；各方面性能均能够达到模内注塑件下游产品的需求。通过上述技术方案所得粘合剂，具有如下特性：可迅速粘结，粘结强度高，固化后耐高温，耐湿性好，操作方便。
实施例三
一种单组份热固性预涂粘合剂,按重量份计，所述粘合剂至少包含下列成分：
含联苯结构的环氧树脂 90份
溶剂 10份
氨基树脂固化剂 2份
催化剂 0.05份
所述溶剂为丁酮；
所述催化剂为对甲基苯磺酸；
所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
将本发实施例的技术方案所提供的粘合剂，进行模内注塑实验，所得结果为：
凯夫拉板与ABS塑料贴合，注塑材料为ABS塑料。通过普通点胶机进行将胶预涂在凯夫拉板一侧，预涂胶可以室温下干燥1小时或者用烤箱60℃*10分钟将溶剂烤干成膜，膜厚控制在20-30μm，干燥后的胶膜不返粘，可存放二周以上；然后再进行注塑热压，将ABS塑料直接与不锈钢片注塑压合，用ASTM D1002实验标准，测试拉伸剪切强度结果能达到15.6MPa，耐高温200度 240h不开胶，耐盐雾240h不开胶,冷热冲击高温:80℃*12小时低温:-40℃*12小时，20个周期后不开胶，强度基本无衰减；各方面性能均能够达到模内注塑件下游产品的需求。
实施例四
一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法,包含下列步骤：
1）选用含联苯结构的环氧树脂，并将含联苯结构的环氧树脂于常温下溶解于溶剂中；
2）依次加入固化剂和催化剂，搅拌均匀即制成粘合剂成品。
所述溶剂为丁酮；
所述催化剂为对甲基苯磺酸；
所述固化剂为氨基树脂；
所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
按重量份计，所述含联苯结构的环氧树脂为75份，所述溶剂为25份，所述固化剂为1.5份，所述催化剂为0.02份。
将本实施例的技术方案所制得的粘合剂，进行模内注塑实验，所得结果为：
碳纤维与PC塑料贴合，注塑材料为聚碳酸酯（PC）塑料。通过普通点胶机进行将胶预涂在碳纤维板一侧，预涂胶可以室温下干燥1小时或者用烤箱60℃*10分钟将溶剂烤干成膜，膜厚控制在20-30μm，干燥后的胶膜不返粘，可存放二周以上；然后再进行注塑热压，将聚碳酸酯（PC）塑料直接与碳纤维板注塑压合，用ASTM D1002实验标准，测试拉伸剪切强度结果能达到14.6MPa，耐高温200度 240h不开胶，耐盐雾240h不开胶,冷热冲击高温:80℃*12小时低温:-40℃*12小时，20个周期后不开胶，强度基本无衰减；各方面性能均能够达到模内注塑件下游产品的需求。
通过上述技术方案所得粘合剂，具有如下特性：可迅速粘结，粘结强度高，固化后耐高温，耐湿性好，操作方便。
实施例五
在实施例四的基础上，在一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法中，将各原料试剂的组成分别进行如下改变：
按重量份计，所述含联苯结构的环氧树脂为60份，所述溶剂为40份，所述固化剂为1份，所述催化剂为0.01份。
按重量份计，所述含联苯结构的环氧树脂为90份，所述溶剂为10份，所述固化剂为2份，所述催化剂为0.05份。
将本实施例中的技术方案所提供或所制得的粘合剂，进行模内注塑实验，所得结果为：
玻璃片与PC塑料贴合，注塑材料为聚碳酸酯（PC）。通过普通点胶机进行将胶预涂在玻璃片一侧，预涂胶可以室温下干燥1小时或者用烤箱60℃*10分钟将溶剂烤干成膜，膜厚控制在20-30μm，干燥后的胶膜不返粘，可存放二周以上；然后再进行注塑热压，将聚碳酸酯（PC）直接与玻璃片注塑压合，用ASTM D1002实验标准，测试拉伸剪切强度结果能达到9.0MPa，耐盐雾240h不开胶,1000h加速老化不脱胶，强度衰减小于20%，各方面性能均能够达到模内注塑件下游产品的需求。
通过上述技术方案所得粘合剂，具有如下特性：可迅速粘结，粘结强度高，固化后耐高温，耐湿性好，操作方便。
本发明并不局限于上述具体实施方式，根据上述说明书的揭示和指导，本发明所属领域的技术人员还可对上述实施方式进行适当的变更和修改，其变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种单组份热固性预涂粘合剂，其特征在于：按重量份计，所述粘合剂至少包含下列成分：
2.根据权利要求1所述一种单组份热固性预涂粘合剂，其特征在于：所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
3.根据权利要求1所述一种单组份热固性预涂粘合剂，其特征在于：按重量份计，所述粘合剂具体包括下列成分：
Figure FDA0002282597580000012
4.一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法，其特征在于：所述粘合剂为权利要求1-3任意一项所述的单组份热固性预涂粘合剂，所述制备方法至少包含下列步骤：
1)选用含联苯结构的环氧树脂，并将含联苯结构的环氧树脂于常温下溶解于丁酮中；
2)依次加入氨基树脂固化剂和对甲基苯磺酸，搅拌均匀即制成粘合剂成品。
5.根据权利要求4所述一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法，其特征在于：所述含联苯结构的环氧树脂为联苯酚醛环氧树脂。
6.根据权利要求4所述一种单组份热固性预涂粘合剂的制备方法，其特征在于：按重量份计，所述含联苯结构的环氧树脂为75份，所述丁酮为25份，所述氨基树脂固化剂为1.5份，所述对甲基苯磺酸为0.02份。
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