CN108893086B - 一种耐温型导电胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的耐温型导电胶黏剂，包括如下重量份的组分，酚醛环氧树脂40～70份，2‑甲基‑4‑乙基咪唑10～16份，铜粉35～70份。固化温度不超过90℃，在粘接不同伸缩率的产品时，降低了由于伸缩率的不同而导致的变形差异，从而增加了粘结强度，减少了因不同材料变形产生碳条断裂、脱落等问题。

Description

一种耐温型导电胶黏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及车辆重要零部件领域，具体涉及一种耐温型导电胶黏剂。
背景技术
碳滑板是电力机车、电动车组、轻轨、地铁等的重要部件，直接与接触网导线接触，属于滑动接触触头材料的范畴。碳条通过导电胶黏剂粘结于受电弓上形成受电弓碳滑板(简称碳滑板)，受电弓碳滑板与接触网线构成的是一对机械与电气耦合的特殊摩擦副，其从接触网导线上获得电流，为机车供应电力。
受电弓碳滑板在工作过程中有以下特点：(1)周期性随机变化载荷；(2)接触时有强电流通过，产生高热量；(3)高速滑动产生摩擦热；(4)环境条件复杂多变。因此，碳滑板作为一种耗材，其主要失效形式就是磨耗到限。由于碳滑板是通过胶黏剂与受电弓粘接在一起，粘结层的性能对受电弓碳滑板的性能具有重要的影响,因此,除磨耗到限以外粘接失效也是常见的碳滑板的失效形式。
例如，中国专利文献CN106497478A公开了一种高速动车组受电弓整体碳滑板用耐高温导电胶,该胶采用环氧树脂为粘结剂,采用改性胺固化剂为固化剂,以铜粉和铜网为填料、导电材料，以铝托架-导电胶-铜网-碳条顺序进行操作粘结，其中所述环氧树脂胶为多官能团环氧树脂与2-甲基-4-乙基咪唑的组合物，该发明将动车组碳滑板粘接导电胶的耐温性提高了一个等级，能够满足现阶段标准技术要求，以及现阶段动车组碳滑板运行的使用要求，为以后动车组运行提速提供了更好的安全保障。上述技术方案中，导电材料主要是以铜网为主，其辅助性的添加铜粉的目的在于在满足导电要求的前提下，降低添加铜网的成本，但是铜粉的加入使得胶黏剂的强度下降，因此，在满足粘接层强度的情况下，铜粉的加入量不能过高。此外，由于周期性强电流通过时形成的高温及环境变化等，粘结层会出现老化造成粘接失效。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中受电弓碳滑板中使用的胶黏剂在加入铜粉作为导电材料后，粘结层强度下降的缺陷，从而提供一种耐温型导电胶黏剂及其应用
为此，本申请采取的技术方案为
一种耐温型导电胶黏剂，包括如下重量份的组分，
酚醛环氧树脂 40～70份；
2-甲基-4-乙基咪唑 10～16份；
铜粉 35～70份。
优选地，上述耐温型导电胶黏剂，还包括10～20份的双环戊二烯苯酚型环氧树脂。
优选地，上述耐温型导电胶黏剂，所述铜粉包括，80～200目的铜粉30～60份；40～60目的铜粉5～10份。
优选地，上述耐温型导电胶黏剂，所述酚醛环氧树脂的用量为50～60份。
优选地，上述耐温型导电胶黏剂，所述2-甲基-4-乙基咪唑的用量为8～12份。
优选地，上述耐温型导电胶黏剂，所述2-甲基-4-乙基咪唑的用量为3～5份。
一种制备上述任一耐温型导电胶黏剂的方法，包括，将酚醛环氧树脂、2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合的步骤。
优选地，上述制备耐温型导电胶黏剂的方法，将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；然后与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
上述任一所述耐温型导电胶黏剂或任一制备耐温型导电胶黏剂的方法制备得到的耐温型导电胶黏剂作为受电弓碳滑板粘接剂的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、受电弓碳滑板中黏粘剂用于粘结铝托加和碳条，由于铝合金和碳材料两种材质的特性，碳材料热膨胀系数很小，在0～200℃之间，几乎没有变形，而铝合金的热膨胀系数为23.8╳10-6mm/℃，因此铝合金材料在此温度区间下则会存在很大的变形。碳滑板一般长度≥1200mm，因此以1200mm为基准，且不考虑弧度变化，铝型材在70℃、90℃、110℃、130℃和150℃下的伸长值分别为2mm、2.5mm、3.14mm、3.71mm和4.28mm。当采用高温固化时，铝合金较室温下伸长近4mm。这样的差值足以对滑板造成不可修复的内在缺陷和外部性能的降低，从而随使用时间的延长，会导致滑板弯曲变形、碳材料拉断等。本发明提供的耐温型导电胶黏剂固化温度不超过90℃，在粘接不同伸缩率的产品时，降低了由于伸缩率的不同而导致的变形差异，从而增加了粘结强度，减少了因不同材料变形产生碳条断裂、脱落等问题。
2、本发明提供的耐温型导电胶黏剂，采用特定用量的酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂进行复配，在不使用铜网的情况下，仅仅采用80～200目和40～60目两种粒度的铜粉即可满足导电要求，且仍能保持较高的强度，满足现行标准的要求，降低了成本。
3、本发明提供的耐温型导电胶黏剂应用于受电弓碳滑板，省去了铜网降低了胶黏剂的制作成本，同时由于胶黏剂实现了中温固化，减少了由于不同材料伸缩率不同带来的变形差异，降低了由其造成的粘接失效的概率。
具体实施方式
实施例1
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂40g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂20g、2-甲基-4-乙基咪唑16g、200目的铜粉55g、30目的铜粉7g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例2
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂70g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂13g、2-甲基-4-乙基咪唑10g、150目的铜粉35g、35目的铜粉6g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例3
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂50g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂10g、2-甲基-4-乙基咪唑14g、100目的铜粉60g、40目的铜粉8g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例4
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂60g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂15g、2-甲基-4-乙基咪唑15g、120目的铜粉30g、45目的铜粉9g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例5
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂45g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂12g、2-甲基-4-乙基咪唑11g、80目的铜粉45g、55目的铜粉5g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例6
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂65g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂11g、2-甲基-4-乙基咪唑13g、180目的铜粉50g、60目的铜粉10g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例7
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂55g、双环戊二烯苯酚型环氧树脂15g、2-甲基-4-乙基咪唑18g、160目的铜粉40g、50目的铜粉8g。
首先将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；在作为胶黏剂使用前，将前述混合树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例8
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂50g、2-甲基-4-乙基咪唑4g、200目的铜粉40g、40目的铜粉6g。
在作为胶黏剂使用前，将前述树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
实施例9
一种耐温型导电胶黏剂的原料组成为：酚醛环氧树脂60g、2-甲基-4-乙基咪唑9g、100目的铜粉50g、50目的铜粉9g。
在作为胶黏剂使用前，将前述树脂与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
对比例1
一种耐高温导电胶，该胶采用多官能团环氧树脂与2-甲基4-乙基咪唑的组合物为粘结剂，其中多官能团环氧树脂为单组份改性耐高温环氧胶SL3352四官能环氧树脂和H-51三官能环氧树脂的混合树脂。同时还采用改性胺固化剂G-8402为固化剂，以300目铜粉作为填料和导电材料。应用时，首先在铝托架粘结面上涂抹配置好的导电胶，即形成以铝托架-导电胶-碳条顺序的操作粘结。
该耐高温导电胶配方的配比如下：
四官能环氧树脂：三官能环氧树脂＝100:40(质量比)；
多官能团环氧树脂：2-甲基4-乙基咪唑＝100:2.5(质量比)；
多官能团环氧树脂：铜粉＝100：110(质量比)；
多官能团环氧树脂：改性胺固化剂＝100:20(质量比)；
对比例2
该对比例与对比例1基本一致，其区别仅仅在于，还包括50目紫铜网，应用时，首先在铝托架粘结面上涂抹配置好的导电胶，然后放置50目紫铜网合拢固化，即形成以铝托架-导电胶-铜网-碳条顺序的操作粘结。
评价例1
将上述实施例1-9及对比例1-2所述的胶黏剂分别涂抹于铝托架上然后粘附碳条，并固化成型为受电弓碳滑板。每种受电弓碳滑板取10件，按《动车组碳滑板暂行技术条件TJ/CL 328-2014》标准测试其性能，取平均值，其测试结果如下表(1)所示。
Figure BDA0001681444140000081
本申请实施例1-9的胶黏剂在60-90℃下即可固化成型，而对比例1和2在此温度范围内无法固化，需要提升固化温度至150℃。
评价例2
测试对象：实施例1-9及对比例1-2所述的胶黏剂分别涂抹于铝托架上然后粘附碳条，并固化成型的受电弓碳滑板，其中，实施例1-9的胶黏剂在60-90℃下即可固化成型，而对比例1和2在此温度范围内无法固化，需要提升固化温度至150℃。
测试数量：每种受电弓碳滑板均选取100件。
测试方法：每一个受电弓碳滑板交替放置于80℃和-10℃的环境中，交替100次，每次40mim，即放置于80℃下20min后，再放置于-10℃下20min,算交替完成1次，共计40min。交替完成100次。
评价方法：
1、对受电弓碳滑板进行肉眼观测，外观规整与测试前无差异即为合格，碳条表面局部出现微小裂纹即为不合格。
2、按评价例1中的性能测试方法，随机选取每种受电弓碳滑板10件，测定室温下的平均粘结电阻和平均剪切强度。
测试结果：
1、实施例1-8合格率100％，实施例9合格率99％，而对比例1和2的合格率分别为75％和83％。
2、对比例1和2电阻增大3％，强度下降5％，而实施例1-9的电阻和强度变化在0.5％以内，基本无差异。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种耐温型导电胶黏剂，由如下重量份的组分组成，
Figure FDA0002739448100000011
其中，所述铜粉包括，80～200目的铜粉30～60份；40～60目的铜粉5～10份。
2.根据权利要求1所述的耐温型导电胶黏剂，其特征在于，所述酚醛环氧树脂的用量为50～60份。
3.一种制备权利要求1或2所述耐温型导电胶黏剂的方法，包括，将酚醛环氧树脂、2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合的步骤。
4.根据权利要求3所述的制备耐温型导电胶黏剂的方法，其特征在于，将酚醛环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂熔融共混，搅拌至均一备用；然后与2-甲基-4-乙基咪唑和铜粉混合均匀。
5.权利要求1或2所述耐温型导电胶黏剂或权利要求3或4所述的制备耐温型导电胶黏剂的方法制备得到的耐温型导电胶黏剂作为受电弓碳滑板粘接剂的应用。
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