CN109082254B - 一种低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的制备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的制备及其应用。所述环氧灌封胶包括A组分和B组分，A组分包括30～70份环氧树脂；5～20份活性稀释剂；10‑20份增韧剂；5～30份填料；0.1～3份偶联剂；B组分包括20～50份聚醚胺；40～70份脂环胺；2～15份固化促进剂；所述A组分和B组分的重量比为100:10～100:50。本发明通过柔性增韧剂、活性增韧稀释剂、柔性固化剂“三位一体”的增韧改性方式，实现了环氧灌封胶低硬度、高弹性、在较大温度范围内硬度稳定的特点；并且在环氧灌封胶在具有优异粘接性能的同时，初始黏度低、充模速度快，操作简便，可大幅提高膜组件封端效率，适用于水处理膜组件封装、电子器件的柔性封装等领域。

Description

一种低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的制备及其应用

技术领域

本发明涉及胶粘剂，具体涉及一种低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的制备及其应用。

背景技术

随着社会经济发展，人类对水资源的消耗越来越多，淡水资源短缺、水污染等问题日益严重。膜法水处理技术是一种节能高效的提纯技术，其过程是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在压力、浓度差等推动力时，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等物质以达到分离、提纯的目的。中空纤维膜是近年发展的一种具有高表面积、纤维状外形、具有自支撑作用的的分离膜。其材质可为聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺等。聚偏氟乙烯(PVDF)材质由于具有出色的耐化学性和表面抗污能力而成为中空纤维膜的主流材料。通常，人们将中空纤维膜束装入耐压壳体内做成膜组件，纤维束一端被密封，另一端用灌封胶进行锚固，水从纤维膜表面的小孔进入中空内腔，然后从锚固一端流出组件。

目前，水处理膜组件经常发生膜丝断裂现象，从而使出水水质下降、进而导致整个组件报废的严重后果。究其原因，由于现有灌封胶硬度大，柔韧性差，中空纤维膜丝的锚固根部容易产生应力集中，并在水流冲刷下发生断裂。因此，为了减少膜丝断裂现象，提高膜组件的使用效率，人们对灌封胶的柔韧性提出了更高的要求。此外，膜或壳体本身为高抗污、难粘型材料，灌封胶需具备良好的粘接性和耐化学介质性。

目前市面上被广泛应用的灌封胶材料有环氧树脂和聚氨酯。聚氨酯灌封胶具有良好的柔韧性，可以减少膜丝端部的断裂，并且具有黏度小、固化速度快等优点，但是聚氨酯灌封胶中的异氰酸酯基团极易与水反应，固化物内的气泡降低密封性，所以其使用条件较为严苛。环氧树脂具有优异粘接性、机械强度及耐腐蚀性，性价比较高，但是环氧树脂脆性较大、易造成断丝，故需进行增韧改性处理。在领域内相关专利中，多种增韧剂被应用环氧树脂灌封胶，如液体橡胶(专利CN201210256771.8)、低分子聚氨酯或多元醇缩水甘油醚(CN201410606987.1)、橡胶/二聚酸/聚氨酯-改性环氧树脂(CN201611229888.1、CN201710552507.1)，但是各技术方案所述环氧树脂固化物的硬度最低仅为邵尔硬度A70～A80，未达到真正的柔性封装。由此可见，研制一种低硬度、高弹性、防断丝的水处理膜组件用环氧灌封胶显得尤为必要。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种具有低硬度、高弹性、可有效防止断丝的环氧灌封胶的制备方法及其应用。

本发明通过在环氧树脂基体中加入环氧基封端的增韧剂，提高了增韧剂与环氧树脂基体的相容性，在交联体系中引入大量可旋转的醚键，且使用脂环胺作为固化剂，制备了一种低黏度、高粘接强度、可有效防止膜丝断裂的环氧灌封胶。

本发明采用如下技术方案：

一、一种低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶。

所述的环氧灌封胶包括A组分和B组分，按重量份数计，

所述A组分包括以下各组分：

环氧树脂 30～70；

活性稀释剂 5～20；

增韧剂 10-20；

填料 5～30；

偶联剂 0.1～3；

所述B组分包括以下各组分：

聚醚胺 20～50；

脂环胺 40～70；

固化促进剂 2～15；

所述A组分和B组分的重量百分比为100:10～100:50。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-42、E-44或E-51中的一种或两种以上的组合。

所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C12脂肪缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或邻甲苯基缩水甘油醚中的一种或两种以上的组合。

所述增韧剂为端环氧基柔性聚合物，所述端环氧基柔性聚合物为端环氧基聚氨酯、端环氧基聚二甲基硅氧烷、端环氧基聚乙二醇、端环氧基聚(1,2)丙二醇或端环氧基聚四氢呋喃中的一种或两种以上的组合。

所述填料为气相二氧化硅、钛白粉、膨润土或滑石粉中的一种或两种以上的组合；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH-792、DL602或L171中的一种或两种以上的组合。

所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚、甘油聚醚硬酯酸三酯、甘油聚醚硬酯酸二酯或矿物油中的一种或两种以上的组合。

所述聚醚胺为美国亨斯曼公司D400、D2000和T403、德国BASF公司的BaxxodurEC302、Baxxodur EC303和Baxxodur EC310中的一种或两种以上的组合。

所述脂环胺为TAC-900(甲基环戊二胺)、德国BASF公司的Baxxodur EC252和Baxxodur EC210中的一种或两种以上的组合。

所述固化促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、水杨酸、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸盐中的一种或两种以上的组合。

二、制备低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的方法。

本发明所述的制备方法包括以下步骤：

1)将环氧树脂、活性稀释剂、增韧剂、填料、偶联剂、消泡剂混合搅拌均匀交联形成大量可旋转的醚键，即得所需A组分；

2)将聚醚胺、脂环胺、固化促进剂混合搅拌均匀，即得所需B组分；

3)将步骤1)所得A组分、步骤2)所得B组分混合搅拌均匀，即得所需的低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶，使得树脂连接上众多柔性链段。

三、低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的应用。

所述环氧灌封胶用于水处理膜组件、电子产品的柔性灌封。

针对水处理膜组件灌封用所需胶黏剂的技术问题，本发明利用(1)增韧改性剂(端环氧基柔性聚醚、端环氧基柔性聚氨酯等)；(2)柔性脂环族胺类固化剂(聚醚胺、脂环胺)；(3)柔性环氧活性稀释剂“三位一体”的增韧改性方式，从分子角度实现了柔性链段与环氧树脂基体的连接，得到一种低硬度高弹性的环氧弹性体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明所述的低硬高弹环氧灌封胶常温硬度最低可达邵氏硬度A30，远低于常规方法增韧环氧灌封胶，并且具有优异的回弹性(高回弹率和回弹速度)和柔韧性，可有效防止膜丝在端部的应力集中、防断丝。此外，其硬度在水的冰点仍较低(A35)，具有良好的温度稳定性，在冬季水温较低时仍可稳定发挥作用。

2)本发明所述的低硬高弹环氧灌封胶为柔性弹性体基座，对中空纤维膜膜丝有优异保护性能，可有效防止因应力集中、水流冲刷、压力等作用下的断丝现象。

3)本发明所述的低硬高弹环氧灌封胶初始黏度较低，可快速充满膜丝底部，并对PVDF材质膜丝有优异的粘接性；并且具有“零VOC”、绿色环保的优点。

综合上述，本发明通过柔性增韧剂、活性增韧稀释剂、柔性固化剂“三位一体”的增韧改性方式，实现了环氧灌封胶低硬度、高弹性、在较大温度范围内硬度稳定的特点。此外，环氧灌封胶在具有优异粘接性能的同时，初始黏度低、充模速度快，操作简便，可大幅提高膜组件封端效率，适用于水处理膜组件封装、电子器件的柔性封装等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的实施例如下：

实施例1

将70重量份的E-51，8重量份的丁基缩水甘油醚，10重量份的端环氧基聚氨酯，9.9重量份的滑石粉，0.1重量份的KH-550，2重量份的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚混合搅拌均匀得A组分；将50重量份的聚醚胺D400，40重量份的Baxxodur EC252，10重量份的2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合光搅拌均匀B组分；将A组分和B组分按重量比100:50混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。

实施例2

将50重量份的E-51，10重量份的苄基缩水甘油醚，10重量份的邻甲苯基缩水甘油醚，20重量份的端环氧基聚氨酯，6.9重量份的钛白粉，3重量份的KH-570，0.1重量份的甘油聚醚硬酯酸三酯混合搅拌均匀得A组分；将20重量份的Baxxodur EC310，70重量份的Baxxodur EC210，10重量份的2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合光搅拌均匀B组分；将A组分和B组分按重量比100:20混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。

实施例3

将30重量份的E-44，10重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚、8重量份的乙二醇二缩水甘油醚，20重量份的端环氧基聚乙二醇，30重量份的气相二氧化硅，1重量份的KH-560，1重量份的壬基酚聚氧乙烯醚混合搅拌均匀得A组分；将40重量份的D2000，45重量份的TAC-900，10重量份的2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸盐，5重量份的水杨酸混合光搅拌均匀B组分；将A组分和B组分按重量比100:10混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。

实施例4

将60重量份的E-42，5重量份的苯基缩水甘油醚，5重量份的甲苯缩水甘油醚，20重量份的端环氧基聚二甲基硅氧烷，5重量份的膨润土，3重量份的KH-792,1重量份的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚,1重量份的聚二甲基硅氧烷混合搅拌均匀得A组分；将50重量份的Baxxodur EC303，48重量份的Baxxodur EC252，2重量份的二甲基苯胺混合光搅拌均匀B组分；将A组分和B组分按重量比100:30混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。

实施例5

将50重量份的E-51，10重量份的聚丙二醇二缩水甘油醚，8重量份的C12脂肪缩水甘油醚，20重量份的端环氧基聚四氢呋喃，10重量份的气相二氧化硅，1重量份的DL602,1重量份的甘油聚醚硬酯酸二酯混合搅拌均匀得A组分；将40重量份的T403，58重量份的Baxxodur EC252，2重量份的二甲基苯胺混合光搅拌均匀B组分；将A组分和B组分按重量比100:30混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。

实施例6

将45重量份的E-44，10重量份的C12脂肪缩水甘油醚，17重量份的端环氧基聚(1,2)丙二醇，25重量份的气相二氧化硅，2重量份的硅烷偶联剂L171,1重量份的矿物油混合搅拌均匀得A组分；将35重量份的Baxxodur EC302，60重量份的Baxxodur EC252，2重量份的三乙醇胺，3重量份的水杨酸混合光搅拌均匀B组分；将A组分和B组分按重量比100:30混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。

表1实例1-6制得的低硬高弹环氧灌封胶的部分性能参数表(测试温度：25℃)

上述表格中，a.黏度测试温度：25℃；b.回弹性的测试标准：GBT 1681-2009《硫化橡胶回弹性的测定》，测试温度：23℃。

上述表格的对照组具体为：将60重量份的环氧树脂E-51，19重量份的丁基缩水甘油醚，20重量份的重质碳酸钙，1重量份的KH-550混合搅拌均匀得A组分；B组分为改性脂肪胺；将A组分和B组分按重量比100:8混合搅拌均匀得到对照组。

由上述图表所示，本发明制备得到的环氧灌封胶硬度最低可达邵氏硬度A30，远低于常规方法制备得到的增韧环氧灌封胶，可有效防止膜丝的断裂；本发明制备得到的环氧灌封胶在0℃仍保持低硬度特性，具有较宽的使用温度范围。本发明制备得到的环氧灌封胶黏度较低，流动性好，可快速充满膜丝底部，并且填充充分；

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种低硬度高弹性水处理膜组件环氧灌封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将70重量份的E-51，8重量份的丁基缩水甘油醚，10重量份的端环氧基聚氨酯，9.9重量份的滑石粉，0.1重量份的KH-550，2重量份的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚混合搅拌均匀得A组分；将50重量份的聚醚胺D400，40重量份的BaxxodurEC252，10重量份的2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合搅拌均匀得 B组分；将A组分和B组分按重量比100:50混合搅拌均匀得到低硬高弹环氧灌封胶。