CN107142060B - 一种耐高温有机硅胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域,公开了一种耐高温有机硅胶黏剂及其制备方法。本发明所提供的耐高温有机硅胶黏剂,以重量份计包含下述组分:胺类化合物10~15份、有机硅烷25~35份、环氧树脂类化合物20~25份、增韧剂2~4份、铂催化剂0.001~0.005份,固化剂1~2份。该种耐高温有机硅胶黏剂中添加并使用了胺类化合物,胺类化合物可以很好地与环氧树脂发生加成反应,有效地改善了环氧树脂类化合物耐热性能差的缺点,使得固化后的有机硅胶黏剂即保留了很好的胶黏特性,同时也大大提高了耐高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,特别涉及一种耐高温有机硅胶黏剂及其制备方法。
背景技术
胶粘剂的耐高温性是按照其在特定的温度、时间和介质中能够保持设计要求的胶接强度或具有一定的强度保持率来进行评定的,即,耐高温胶黏剂除了在常规环境中的胶结性能之外,必须满足以下要求:(1)热失重温度高、热变形温度及分解温度高,有良好的热物理和热化学性能;(2)在较高温度的工作条件下,有较好的物理机械性能和较高的粘接强度,并能在规定的时问内保持此种性能;(3)良好的加工性能;(4)温度周期变化下的耐热性较好,且能够在短时间内承受高温的考验。
聚酰亚胺胶黏剂可分为热塑性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺两大类。热固性聚酰亚胺又可分为缩聚型和加成型两种。缩聚型聚酰亚胺胶黏剂具有很好的热稳定性,被应用于航空领域;加成型聚酰亚胺固化收缩率小,熔融流动性好。但是由于聚酰亚胺类聚合物分子链的刚性,导致这两种聚酰亚胺固化后的产物韧性均较差,导致在应用上存在诸多困难,因此需要对聚酰亚胺进行一系列的改性以期满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供一种耐高温有机硅胶黏剂。
本发明的另一目的在于提供上述耐高温有机硅胶黏剂的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种耐高温有机硅胶黏剂,以重量份计包含下述组分:胺类化合物10~15份、有机硅烷25~35份;环氧树脂类化合物20~25份;增韧剂2~4份;铂催化剂0.001~0.005份;固化剂1~2份。
相对于现有技术,本发明的实施方式所提供的耐高温有机硅胶黏剂的特点在于,该胶黏剂的组份中加入了一定量的胺类化合物。本发明中的胺类化合物与环氧树脂类化合物发生加成反应,由于胺类化合物中含有苯环以及氮原子,使得固化后的有机硅胶黏剂具有很优异的耐高温性能。此外,胺类化合物的用量也决定着有机硅胶黏剂的耐高温性能,按照本发明的实施方式所提供的组份和配比,可获得一种适于广泛应用在电力、航空、航天、计算机、通讯、汽车、铁路、建筑等工业领域的耐高温有机硅胶黏剂。
优选地,本发明的实施方式所提供的耐高温有机硅胶黏剂中,所包含的胺类化合物为N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)。胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)具有突出的抗热性、抗氧化性和抗辐射性,其结构中的苯环以及氮原子都表现有很好的耐热性能;而环氧树脂类化合物具有很好的胶黏性能,但是耐高温性能很差;N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)可以很好地与环氧树脂类化合物发生加成反应,有效改善了环氧树脂类化合物耐热性能差的缺点,使得固化后的有机硅胶黏剂即保留了原来很好的胶黏特性,同时也大大提高了有机硅胶黏剂的耐高温性能。
优选地,本发明的实施方式所提供的耐高温有机硅胶黏剂中,所加入的环氧树脂类化合物为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂或脂环族类环氧树脂。其中,缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油酯类环氧树脂具有如下特点:粘度低,使用工艺性好;反应活性高;粘合力比通用环氧树脂高,固化物力学性能好;电绝缘性好;耐气候性好,并且具有良好的耐超低温性,在超低温条件下,仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。缩水甘油胺类环氧树脂具有优越的粘接性和耐热性。脂环族环氧树脂的特点是具有较高的压缩与拉伸强度,长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能,耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。
进一步优选地,本发明的实施方式所提供的耐高温有机硅胶黏剂中,增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体硅橡胶、聚醚、聚砜、纳米碳酸钙和纳米二氧化钛中的一种或几种。
本发明的实施方式还提供上述耐高温有机硅胶黏剂的制备方法,步骤如下:以重量份计称取:胺类化合物10~15份、有机硅烷25~35份、环氧树脂类化合物20~25份、增韧剂2~4份、铂催化剂0.001~0.005份,在惰性气体护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂1~2份,加热至40~60℃,继续搅拌20~30分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在40~80℃下加热固化加热20~40分钟,即制得所述耐高温有机硅胶黏剂。
具体实施方式
以下通过制备实施例来阐述本发明的有机硅胶黏剂的制备方法(以下各实施例中,各种原料每质量份均为1克)。
实施例1
称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)12份、有机硅烷28份、环氧树脂类化合物双酚F型环氧树脂20份、增韧剂液体丁腈橡胶4份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.001份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.5份,加热至50℃,继续搅拌30分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例2
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)13份、有机硅烷30份、环氧树脂类化合物聚丁二烯树脂22份、增韧剂聚硫橡胶2份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.003份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.2份,加热至45℃,继续搅拌30分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在50℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例3
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)12份、有机硅烷29份、环氧树脂类化合物四酚基乙烷型环氧树脂23份、增韧剂羧基液体丁腈橡胶3.5份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.8份,加热至50℃,继续搅拌30分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在45℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例4
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)13份、有机硅烷32份、环氧树脂类化合物双酚A型环氧树脂22份、增韧剂液体硅橡胶2份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.002份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.3份,加热至40℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在55℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例5
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)12份、有机硅烷32份、环氧树脂类化合物邻甲酚甲醛型多环氧树脂24份、增韧剂羧基液体丁腈橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.005份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.5份,加热至35℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例6
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)15份、有机硅烷30份、环氧树脂类化合物双酚A型环氧树脂23份、增韧剂聚硫橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.9份,加热至50℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例7
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)14份、有机硅烷30份、环氧树脂类化合物聚丁二烯树脂23份、增韧剂聚硫橡胶2份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.5份,加热至45℃,继续搅拌30分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在50℃下加热固化加热20分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例8
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)12份、有机硅烷32份、环氧树脂类化合物环氧化聚丁二烯树脂23份、增韧剂羧基液体丁腈橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.7份,加热至35℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在50℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
实施例9
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)15份、有机硅烷30份、环氧树脂类化合物环氧化聚丁二烯树脂23份、增韧剂液体丁腈橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.8份,加热至50℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得所述有机硅胶黏剂。
对比例1(不含胺类化合物)
以重量份计称取有机硅烷30份、环氧树脂类化合物环氧化聚丁二烯树脂23份、增韧剂液体丁腈橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.8份,加热至50℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得有机硅胶黏剂。
对比例2(胺类化合物的用量为5份)
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二本甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)5份、有机硅烷30份、环氧树脂类化合物环氧化聚丁二烯树脂23份、增韧剂液体丁腈橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.8份,加热至50℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得有机硅胶黏剂。
对比例3(胺类化合物的用量为25份)
以重量份计称取胺类化合物N’N-4,4’-二本甲烷型双马来酰亚胺树脂(BMI)25份、有机硅烷30份、环氧树脂类化合物环氧化聚丁二烯树脂23份、增韧剂液体丁腈橡胶3份、铂催化剂氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物0.004份,在惰性气体保护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)1.8份,加热至50℃,继续搅拌20分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在60℃下加热固化加热30分钟,即制得有机硅胶黏剂。
性能对比试验例:固化后的有机硅胶黏剂性能测试
透光率测定
将上述实施示例中所得到的无色透明液体,减压脱除气泡,取少量的无色透明液体分别加入到石英皿中,然后加热至60℃,20分钟后取出,冷却至室温固化,进行透光率的测试,测试区间为400-800nm。所采用仪器为DRTG-81分体式透光率测试仪器,室温25℃下进行测定,测试结果如下表1所示:
表1.固化后的有机硅胶黏剂透光率测定
折光率测定
将上述实施示例中所得到的无色透明液体,减压脱除气泡,取少量的无色透明液体分别涂覆于长10cm,宽5cm,厚2mm的玻璃板上,涂覆的有机硅胶黏剂的厚度为0.5mm,然后加热至60℃,20分钟后取出,冷却至室温固化,进行折光率的测试。所采用的仪器为DR-M4多波长阿贝折射仪(波长589nm),测试结果如下表2所示:
表2.固化后的有机硅胶黏剂折光率测定
耐高温性能测试
将上述实施示例中所得到的无色透明液体,减压脱除气泡,然后加热至60℃,20分钟后取出,冷却至室温固化,然后在100~600℃范围内进行该有机硅胶黏剂的耐温测定。结果如下表3所示:
表3.固化后的有机硅胶黏剂耐高温性能测试
结论:
对比例1中,当有机硅胶黏剂原料中缺少组分胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)时,固化后的胶黏剂在300℃的高温条件下烘烤10分钟后,固化后的有机硅胶黏剂已经由原来的无色转变为浅黄色,并且胶黏剂中有少量的气泡产生。当固化后的有机硅胶黏剂在500℃的高温条件下烘烤10分钟后,有机硅胶黏剂颜色已经变黄,并且有少量剥落的现象产生。由此可见,胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)对于固化后的有机硅胶黏剂的耐高温性能的改善有着不可缺少的作用。其原因在于,胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)中的苯环以及氮原子都表现有很好的耐热性能,环氧树脂类化合物具有很好的胶黏性能,但是耐高温性能很差。N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)可以很好的与环氧树脂类化合物发生加成反应,使得固化后的有机硅胶黏剂即保留了原来很好的胶黏特性,同时也大大提高了有机硅胶黏剂的耐高温性能。由对比例2、对比例3可以看出,胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)的用量也决定着有机硅胶黏剂的耐高温性能,本发明中胺类化合物N’N-4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)的用量有选范围为10~15份。
Claims (6)
2.根据权利要求1所述的耐高温有机硅胶黏剂,其特征在于,所述环氧树脂类化合物是缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂或脂环族类环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的耐高温有机硅胶黏剂,其特征在于,所述增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体硅橡胶、聚醚、聚砜、纳米碳酸钙和纳米二氧化钛中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的耐高温有机硅胶黏剂,其特征在于,所述铂催化剂为氯铂酸四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物。
5.根据权利要求1所述的耐高温有机硅胶黏剂,其特征在于,所述固化剂为4,4’-二氨基二苯甲烷。
6.权利要求1所述的耐高温有机硅胶黏剂的制备方法,其特征在于,步骤如下:以重量份计称取:胺类化合物10~15份、有机硅烷25~35份、环氧树脂类化合物20~25份、增韧剂2~4份、铂催化剂0.001~0.005份,在惰性气体护下加入反应装置中,搅拌后加入固化剂1~2份,加热至40~60℃,继续搅拌20~30分钟,冷却至室温,得到无色透明液体,减压脱去气泡,在40~80℃下加热固化加热20~40分钟,即制得所述耐高温有机硅胶黏剂。
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GR01 | Patent grant | ||
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