CN109321186B - 一种半固化环氧胶膜及其制备方法和使用 - Google Patents

一种半固化环氧胶膜及其制备方法和使用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半固化环氧胶膜及其制备方法和使用，具体涉及一种半固化热熔法低温环氧胶膜及其制备使用方法，通过半固化法在环氧树脂分子链中引入柔性链段，再通过热熔法制备适宜应用于低温环境的环氧胶膜及其制备使用方法。该低温环氧胶膜适用于低温环境下夹层结构、胶接结构的制备。可应用于低温风洞叶片、低温复合材料贮箱、低温超导等领域，所述的低温为零下150℃以下。

Description

一种半固化环氧胶膜及其制备方法和使用
技术领域
本发明涉及一种半固化环氧胶膜及其制备方法和使用，具体涉及一种半固化热熔法低温环氧胶膜及其制备使用方法，通过半固化法在环氧树脂分子链中引入柔性链段，再通过热熔法制备适宜应用于低温环境的环氧胶膜及其制备使用方法。该低温环氧胶膜适用于低温环境下夹层结构、胶接结构的制备。可应用于低温风洞叶片、低温复合材料贮箱、低温超导等领域，所述的低温为零下150℃以下。
背景技术
在工程应用中，常用的有机树脂结构胶黏剂多是应用于室温或一定高温(≤400℃)下。而在低温(＜-150℃)下，由于有机结构胶黏剂自身变脆或胶黏剂与被粘接物的热膨胀系数差别大，常会导致胶接结构失效。随着低温工程技术的发展，需要相关构件应用于低温环境下，对适用于低温环境下的胶接技术提出了需求。
液体类胶黏剂在使用过程中容易出现涂胶不均匀、溢胶、流胶等问题。如果胶液中含有挥发分，还会产生环境污染，影响人体健康。如果制备成胶膜形式，则具有储存、运输、使用方便，胶层厚度均一、胶接质量较稳定等优点。如果能进一步实现热熔法制备胶膜，则可以较少环境污染、显著提高生产效率，是近年来的胶膜生产技术的发展方向。
环氧胶黏剂因其优异的胶接强度和良好的工艺性能而被广泛应用。但是环氧树脂本身交联密度高从而导致其本征脆性较大，从而限制了其在低温工程领域中的应用，必须进行低温增韧改性。通过改性可赋予环氧树脂广泛的性能与工艺适用性，故低温改性环氧树脂成为低温胶粘剂的重要发展方向。综上所述，研制适于低温使用的热熔法环氧胶膜具有较高的应用价值。
发明内容
本发明目的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种半固化环氧胶膜及其制备和使用方法。
本发明的技术解决方案是：
一种半固化环氧胶膜，该半固化环氧胶膜的组成包括A组分、B组分和C组分；A组分、B组分、C组分的质量比为100：7～12：2～7；
其中A组分为液态环氧树脂；
B组分为需加热固化的潜伏型固化剂；
C组分为是含柔性链段的室温固化剂。
所述的液态环氧树脂为室温(25℃)下呈液体状态的环氧树脂。
所述的需加热固化的潜伏型固化剂为双氰胺固化剂、咪唑固化剂中的一种或其组合。
所述含柔性连段的室温固化剂为聚醚胺固化剂、脂环胺固化剂中的一种或其组合。
一种半固化低温环氧胶膜的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将B组分加入A组分环氧中，在60-90℃温度下搅拌10-60min，分散均匀；
(2)在步骤(1)得到的混合物中加入C组分，在50-70℃温度下抽真空搅拌反应8-30分钟；
(3)将步骤(2)得到的混合物置于涂膜机上，在60～90℃温度下涂膜，即得到半固化低温环氧胶膜。
一种半固化低温环氧胶膜的使用方法，该方法的步骤包括：
(1)将待粘接件1的胶接面和待粘接件2的胶接面均进行打磨处理；
(2)将半固化环氧胶膜铺置于步骤(1)打磨处理后的粘接面处，将待粘接件1和待粘接件2对接，得到胶接件；
(3)将步骤(2)得到的胶接件采用真空袋进行包覆，然后放置到热压罐中进行加热加压固化成型，固化制度为从室温升温至110-130℃，保温0.5～1h，然后再升温至150-170℃，保温0.5～1h，固化压力0.2-0.4MPa。
所述的步骤(1)中，待粘接件1和待粘接件2的材料为复合材料、泡沫、蜂窝、金属等。
与现有技术相比，本发明提供的半固化热熔法低温胶膜及其制备使用方法具有如下优点：
(1)本发明的半固化热熔法低温胶膜-196℃剪切强度大于25MPa，优于现有技术；
(2)本发明的半固化热熔法低温胶膜，胶接面可耐受100次冷热冲击不开裂。
(3)本发明通过半固化的方法解决了传统低温高韧性胶黏剂粘度低、无法制备热熔法胶膜的难题。
(4)本发明涉及一种半固化热熔法低温环氧胶膜，其由A、B和C三个组分组成，A：B：C的质量比为100:7～12:2～7。其中A组分为液态环氧树脂，B组分为需加热固化的潜伏型固化剂，C组分为含柔性链段的室温固化剂。该半固化热熔法低温环氧胶膜的制备使用方法是：将B组分加入A组分环氧中，在60-90℃温度下搅拌10-60min，分散均匀；再加入C组分，在50-70℃温度下抽真空搅拌反应8-30分钟。将树脂置于涂膜机上，在60～90℃温度下涂膜，即得到半固化低温胶膜。将胶接界面打磨，将低温胶膜铺置于胶接面处，将胶接件对接；采用真空袋包覆胶接件，进热压罐加热加压固化成型，固化制度：120℃0.5～1h+160℃0.5～1h，固化压力0.2～0.4MPa。该胶膜室温拉剪强度≥25MPa，-196℃拉剪强度≥20MPa，室温滚筒剥离强度≥10N·mm/mm，-196℃滚筒剥离强度≥12N·mm/mm。
具体实施方式
一种半固化热熔法低温环氧胶膜，由A、B和C三个组分组成，A组分与B组分的质量比为100:7～12:2～7；其中A组分是液体环氧树脂，B组分是需加热固化的潜伏型固化剂，C组分是含柔性链段的室温固化剂。
所述A组分液态环氧树脂为室温(25℃)下呈液体状态的环氧树脂
所述需加热固化的潜伏型固化剂为双氰胺固化剂、咪唑固化剂中的一种或其组合。
所述含柔性连段的室温固化剂为聚醚胺固化剂、脂环胺固化剂中的一种或其组合。
半固化热熔法低温环氧胶膜制备使用方法如下：
(1)将B组分加入A组分环氧中，在60-90℃温度下搅拌10-60min，分散均匀；
(2)在步骤(1)得到的混合物中加入C组分，在50-70℃温度下抽真空搅拌反应8-30分钟；
(3)将步骤(2)得到的混合物置于涂膜机上，在60～90℃温度下涂膜，即得到半固化低温环氧胶膜。
(4)将待粘接件1的胶接面和待粘接件2的胶接面均进行打磨处理；
(5)将半固化环氧胶膜铺置于步骤(4)打磨处理后的粘接面处，将待粘接件1和待粘接件2对接，得到胶接件；
(6)将步骤(5)得到的胶接件采用真空袋进行包覆，然后放置到热压罐中进行加热加压固化成型，固化制度为从室温升温至110-130℃，保温0.5～1h，然后再升温至150-170℃，保温0.5～1h，固化压力0.2-0.4MPa。
所述的步骤(4)中，待粘接件1和待粘接件2的材料为复合材料、泡沫、蜂窝、金属等。
下面通过具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
按A组分E51树脂：B组分双氰胺固化剂：C组分D230固化剂质量比100:8:5取料。将B组分加入A组分环氧中，在80℃温度下搅拌30min，分散均匀；再加入C组分，在70℃温度下抽真空搅拌反应10分钟。将树脂置于涂膜机上，在80℃温度下涂膜，即得到半固化低温胶膜
将胶接界面打磨；将低温胶膜铺置于胶接面处，将胶接件对接；采用真空袋包覆胶接件，进行热压罐加热加压固化成型，得到胶接件，固化制度：120℃0.5h+160℃0.5h，固化压力0.2MPa。
按GB/T 7124和GB/T 1457对得到的胶接件进行测试，测试结果为：胶膜室温拉剪强度27.72MPa，-196℃拉剪强度23.59MPa，室温滚筒剥离强度14.04N·mm/mm，-196℃滚筒剥离强度15.01N·mm/mm。
实施例2
按A组分E51树脂：B组分双氰胺固化剂：C组分D230固化剂质量比100:7:6取料。将B组分加入A组分环氧中，在76℃温度下搅拌25min，分散均匀；再加入C组分，在55℃温度下抽真空搅拌反应10分钟。将树脂置于涂膜机上，在75℃温度下涂膜，即得到半固化低温胶膜
将胶接界面打磨；将低温胶膜铺置于胶接面处，将胶接件对接；采用真空袋包覆胶接件，进行热压罐加热加压固化成型，得到胶接件，固化制度：120℃0.8h+155℃0.8h，固化压力0.2MPa。
按GB/T 7124和GB/T 1457对得到的胶接件进行测试，测试结果为：胶膜室温拉剪强度30.21MPa，-196℃拉剪强度25.56MPa，室温滚筒剥离强度15.96N·mm/mm，-196℃滚筒剥离强度16.85N·mm/mm。
实施例3
按A组分E51树脂：B组分双氰胺固化剂：C组分D230固化剂质量比100:12:2取料。将B组分加入A组分环氧中，在90℃温度下搅拌60min，分散均匀；再加入C组分，在70℃温度下抽真空搅拌反应30分钟。将树脂置于涂膜机上，在90℃温度下涂膜，即得到半固化低温胶膜
将胶接界面打磨；将低温胶膜铺置于胶接面处，将胶接件对接；采用真空袋包覆胶接件，进行热压罐加热加压固化成型，得到胶接件，固化制度：130℃1h+170℃0.5h，固化压力0.3MPa。
按GB/T 7124和GB/T 1457对得到的胶接件进行测试，测试结果为：胶膜室温拉剪强度28.15MPa，-196℃拉剪强度24.09MPa，室温滚筒剥离强度15.42N·mm/mm，-196℃滚筒剥离强度16.34N·mm/mm。
实施例4
按A组分E51树脂：B组分双氰胺固化剂：C组分D230固化剂质量比100:6:7取料。将B组分加入A组分环氧中，在60℃温度下搅拌20min，分散均匀；再加入C组分，在60℃温度下抽真空搅拌反应10分钟。将树脂置于涂膜机上，在70℃温度下涂膜，即得到半固化低温胶膜
将胶接界面打磨；将低温胶膜铺置于胶接面处，将胶接件对接；采用真空袋包覆胶接件，进行热压罐加热加压固化成型，得到胶接件，固化制度：110℃0.5h+150℃0.5h，固化压力0.2MPa。
按GB/T 7124和GB/T 1457对得到的胶接件进行测试，测试结果为：胶膜室温拉剪强度30.05MPa，-196℃拉剪强度25.97MPa，室温滚筒剥离强度16.92N·mm/mm，-196℃滚筒剥离强度18.46N·mm/mm。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，不能把本发明限定为说明书所描述的内容。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明进行各种轻易想到的变化或改动，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种半固化环氧胶膜，其特征在于：该半固化环氧胶膜的组成包括A组分、B组分和C组分；A组分、B组分、C组分的质量比为100：7～12：2～7；
其中A组分为液态环氧树脂；
B组分为需加热固化的潜伏型固化剂；
C组分为是含柔性链段的室温固化剂；
所述的液态环氧树脂为室温下呈液体状态的环氧树脂；
所述的需加热固化的潜伏型固化剂为双氰胺固化剂、咪唑固化剂中的一种或其混合物；
所述含柔性连段的室温固化剂为聚醚胺固化剂、脂环胺固化剂中的一种或其混合物；
该半固化低温环氧胶膜的制备方法，步骤包括：
(1)将B组分加入A组分环氧中，在60-90℃温度下搅拌，分散均匀；
(2)在步骤(1)得到的混合物中加入C组分，在50-70℃温度下抽真空搅拌；
(3)将步骤(2)得到的混合物置于涂膜机上，在60～90℃温度下涂膜，即得到半固化低温环氧胶膜；
所述的步骤(1)中，搅拌时间为10-60min；
所述的步骤(2)中，搅拌时间为8-30min；
该半固化低温环氧胶膜的使用方法，步骤包括：
(1)将待粘接件1的胶接面和待粘接件2的胶接面均进行打磨处理；
(2)将半固化环氧胶膜铺置于步骤(1)打磨处理后的粘接面处，将待粘接件1和待粘接件2对接，得到胶接件；
(3)将步骤(2)得到的胶接件采用真空袋进行包覆，然后放置到热压罐中进行加热加压固化成型；
所述的步骤(1)中，待粘接件1和待粘接件2的材料为复合材料、泡沫、蜂窝或金属；
所述的步骤(3)中，固化成型时的固化制度为：从室温升温至110-130℃，保温0.5～1h，然后再升温至150-170℃，保温0.5～1h，固化压力0.2-0.4MPa。
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