CN109837032B - 一种金属表面用高拉伸强度快速固化胶黏剂的结构及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高拉伸强度、快速固化胶粘剂的制备方法。本发明胶黏剂由有机底层、纤维加固层和有机表层组成的三明治结构。其中，有机底层和有机表层由环氧树脂、固化剂聚酰胺和增韧剂液态橡胶组成。纤维加固层由纤维浸渍胶浸湿的玻璃纤维组成。该胶黏剂配方简单，原料易得，生产简易。该胶黏剂可以用于金属接触面、无机材料接触面间的粘连，该胶黏剂流淌性优异，固化速度快，固化后的机械强度高、结构韧性强、耐腐蚀性耐水性优异，将其应用于航天、舰船、桥梁加固等行业，粘结效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其是一种金属、非金属表面间及接缝处用高拉伸强度、快速固化胶黏剂。
背景技术
环氧胶黏剂主要由环氧树脂和固化剂两部分组成，为改善其性能，满足不同的用途，还可以加入增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。由于环氧胶黏剂的粘结强度高、通用性强，有“万能胶”、“大力胶”之称，在汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用，但是由于现有的环氧胶黏剂的韧性差、固化较慢、拉伸强度不高，导致其不能广泛应用于舰船、航天等行业。
发明内容
为了避免目前环氧胶胶黏剂任性差、固化满、拉伸强度不高的缺陷，本申请公开了一种高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：该结合剂是由有机底层、纤维加固层和有机表层组成；
其中，所述纤维加固层一部分镶嵌在有机底层中,一部分镶嵌在有机表层之中。
按质量比计，有机底层、有机表层由环氧树脂65～80％、固化剂聚酰胺10～20％、增韧剂液态橡胶5～20％组成；
所述纤维加固层由使用纤维浸渍胶浸湿的玻璃纤维组成；
有机底层、有机表层厚度为1～4.5mm；纤维加固层厚度为0.5～4mm。
所述液态橡胶的数均分子量为3000～6000。
所述环氧树脂的环氧值范围在环氧值范围0.2～0.6。
高拉伸强度、快速固化胶黏剂的结构的制备为：
步骤1)有机底层的制备：常温下，将环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶均匀混合，充分搅拌后，涂覆在基底表面上；
步骤2)在常温下，于有基底层未固化前，在基底表面上不设置或设置有均匀分布的凸起的加固结构，凸起结构的高度小于纤维加固层的厚度；
步骤3)纤维加固层的制备：当有基底层设置加固结构时，在纤维加固层与有基底层的接触面上开设与有机底层内表面上的凸起结构相互配合的结构；
在纤维加固层与有机顶层的接触面上开设或不开设高度小于等于纤维加固层厚度的凹槽；
于有基底层未固化前，将玻璃纤维布覆盖于有机底层之上，使用纤维浸渍胶充分湿润玻璃纤维布；
步骤4)有机表层的制备：常温下，将环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶均匀混合，充分搅拌后，均匀涂覆于纤维加固层之上，并充满纤维加固层开设的凹槽。
所述固化剂为聚酰胺，优选为650低分子聚酰胺，胺值为80～220mg KOH/g；
所述增韧剂为液态橡胶，液态橡胶为二烯类液体橡胶、链烯烃类液态橡胶、聚氨酯类液体橡胶、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶、液体氟橡胶中的中的一种或两种以上；
所述环氧树脂为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、卤代双酚A型环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、双酚AD型环氧树脂或羟甲基双酚A环氧树脂中的一种或两种以上；
所述纤维加固层为玻璃纤维布、芳纶纤维布、玄武岩纤维布、混纺织物纤维布中的一种或两种以上浸渍在纤维浸渍胶中，所述纤维浸渍胶为玻璃纤维浸渍胶或碳纤维浸渍胶中的一种或两种。
步骤1)及步骤5)中，环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶按照质量比(65％～80％)：(10％～20％)：(5％～20％)均匀混合；
步骤2)中，所述加固结构的材质为金属、聚乙烯塑料中的一种或两种以上，加固结构的横截面形状为圆形、十字型、三角形、矩形中的一种或两种以上，凹槽横截面面积占有机底层横截面面积的1％～5％；
纤维加固层开设的凹槽横截面形状为圆形、十字型、三角形或矩形，凹槽横截面面积占有机底层横截面面积的0％～5％；
步骤4)中，浸渍时间为5-10min，浸渍温度为室温。
本发明胶黏剂有机底层、纤维加固层和有机表层总厚度为2.5～6mm。
应用于金属与金属、金属与无机材料、无机材料与无机材料之间接触面的粘接，且在大大提高拉伸强度的同时，不降低胶黏剂的附着力。
附图说明
图1：胶黏剂结构示意图，图中：1-有机底层2-纤维加固层3-有机表层4-胶黏剂。
图2：实施例2的：其中1-有机表层、2-纤维加固层、3-凸起结构、4-有机底层、5-凹槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附表来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。
实施例1
实验编号J1:
1.有机底层的制备：将环氧树脂SM828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7:2:1质量比例常温混合后，得到微黄色透明液体。涂覆在除锈后的100×25×1.6mm钢板一侧表面上，涂覆厚度为2mm。
2.纤维加固层的制备:待有机底层固化前，在其上铺一层4号无碱玻璃布(纤维浸渍胶浸湿)。该层厚度为0.5mm。
3.有机表层的制备：将环氧树脂SM828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7:2:1质量比例常温混合后，得到微黄色透明液体。将有机材料涂覆于纤维加固层之上，涂覆厚度约1mm，制备总厚度为3.5mm的胶黏剂。
4.将另一块除锈后的100×25×1.6mm钢板覆盖于上述钢板上，覆盖面积为12.5×25。
实施例2
实验编号J2:
1.有机底层的制备：将环氧树脂SM828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7:2:1质量比例常温混合后，得到微黄色透明液体。涂覆在除锈后的100×25×1.6mm钢板一侧表面上，涂覆厚度为2mm。
在有基底层上垂直均匀放置3*10枚高度为0.5mm，直径1mm的圆柱形固定结构，材质为钢。插入有基底层0.2mm。
2.纤维加固层的制备:待有机底层固化前，在其上铺两层4号无碱玻璃布(纤维浸渍胶浸湿)。该层厚度为0.8mm。
在纤维加固层上均匀开设，2*4个贯穿纤维加固层的直径2mm的凹槽。
3.有机表层的制备：将环氧树脂SM828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7:2:1质量比例常温混合后，得到微黄色透明液体。将有机材料涂覆于纤维加固层之上，涂覆厚度约1mm，制备总厚度为3.8mm的胶黏剂。
4.将另一块除锈后的100×25×1.6mm钢板覆盖于上述钢板上，覆盖面积为12.5×25。
为了与金属表面用高剪切力、快速固化胶黏剂实施例对比我们做了对比实验，对比编号为J0，为不含有纤维加固层的只含有有机材料层的胶黏剂：将环氧树脂SM828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7:2:1质量比例常温混合后，得到微黄色透明液体。涂覆在除锈后的190×10×5mm钢板一侧表面上，涂覆厚度为3.8mm。
下表是上述实施例所制备的胶黏剂的机械性能。
表中各项理化性能参数测定分别按照下列标准进行：
拉伸剪切强度按照GB/T 7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度测定方法(金属对金属)测定；
拉伸强度按照GB/T 2568-1995树脂浇铸体拉伸性能试验方法测定。
将本发明中的实验J1和J2与J0的机械性能对比可以看出纤维加固层的加入能够明显提高胶黏剂的拉伸强度，且随着纤维加固层中无碱玻璃布的增加，胶黏剂的拉伸强度随之增加。试验结果表明，本发明的胶粘剂具有高拉伸强度，能够提供金属间及无机非金属间的稳定、可靠的粘结力。
对比例1
将实施例2中的J2与市售的高端胶黏剂进行对比。
| 检测项目 | J2 | 凯华JGN(A)结构胶 | 道宁DC995结构胶 |
| 拉伸强度 | 840.5MPa | 35MPa | 34MPa |
从本实施例中可以充分看出本发明的高拉伸强度、快速固化胶黏剂的拉伸强度远远大于市售的高端品牌的拉伸强度，且在操作简单的基础上，大幅度提高了金属与金属、金属与无机材料、无机材料与无机材料间的拉伸强度及韧性，提高了应用的稳定性。
Claims (8)
1.一种高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：该结合剂是由有机底层、纤维加固层和有机表层组成；按质量比计，有机底层、有机表层由环氧树脂65~80%、固化剂聚酰胺10~20%、增韧剂液态橡胶5~20%组成；
所述纤维加固层由使用纤维浸渍胶浸湿的玻璃纤维组成；
其中，所述纤维加固层一部分镶嵌在有机底层中,一部分镶嵌在有机表层之中；
高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构的制备为：
步骤1） 有机底层的制备：常温下，将环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶均匀混合，充分搅拌后，涂覆在基底表面上；
步骤2）在常温下，于有基底层未固化前，在基底表面上不设置或设置有均匀分布的凸起的加固结构，凸起结构的高度小于纤维加固层的厚度；
步骤3）纤维加固层的制备：当有基底层设置加固结构时，在纤维加固层与有基底层的接触面上开设与有机底层内表面上的凸起结构相互配合的结构；
在纤维加固层与有机顶层的接触面上开设或不开设高度小于等于纤维加固层厚度的凹槽；
于有基底层未固化前，将玻璃纤维布覆盖于有机底层之上，使用纤维浸渍胶充分湿润玻璃纤维布；
步骤4）有机表层的制备：常温下，将环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶均匀混合，充分搅拌后，均匀涂覆于纤维加固层之上，并充满纤维加固层开设的凹槽。
2.按照权利要求1所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：
有机底层、有机表层厚度为1~4.5mm；纤维加固层厚度为0.5~4mm。
3.按照权利要求1所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：所述液态橡胶的数均分子量为3000~6000。
4.按照权利要求1所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：所述环氧树脂的环氧值范围在环氧值范围0.2~0.6。
5.根据权利要求1所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：
所述固化剂为聚酰胺，优选为650低分子聚酰胺，胺值为80~220mg KOH/g；
所述增韧剂为液态橡胶，液态橡胶为二烯类液体橡胶、链烯烃类液态橡胶、聚氨酯类液体橡胶、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶、液体氟橡胶中的中的一种或两种以上；
所述环氧树脂为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、卤代双酚A型环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、双酚AD型环氧树脂或羟甲基双酚A环氧树脂中的一种或两种以上；
所述纤维加固层为玻璃纤维布、芳纶纤维布、玄武岩纤维布、混纺织物纤维布中的一种或两种以上浸渍在纤维浸渍胶中，所述纤维浸渍胶为玻璃纤维浸渍胶或碳纤维浸渍胶中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：
步骤1）及步骤5）中，环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶按照质量比（65%~80%）：（10%~20%）：（5%~20%）均匀混合；
步骤2）中，所述加固结构的材质为金属、聚乙烯塑料中的一种或两种以上，加固结构的横截面形状为圆形、十字型、三角形、矩形中的一种或两种以上，凹槽横截面面积占有机底层横截面面积的1%~5%；
纤维加固层开设的凹槽横截面形状为圆形、十字型、三角形或矩形，凹槽横截面面积占有机底层横截面面积的0%~5%；
步骤4）中，浸渍时间为5-10min，浸渍温度为室温。
7.根据权利要求1-6任一所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构，其特征在于：本发明胶黏剂有机底层、纤维加固层和有机表层总厚度为2.5~6mm。
8.一种权利要求1-7任一所述的高拉伸强度、快速固化胶黏剂结构的应用，其特征在于：应用于金属与金属、金属与无机材料、无机材料与无机材料之间接触面的粘接，且在大大提高拉伸强度的同时，不降低胶黏剂的附着力。
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