CN110256667B - 一种芳纶胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种芳纶胶黏剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种芳纶胶黏剂的制备方法：(1)将蒸馏水加入反应容器中，在惰性气体保护下，加入芳香二胺和酸吸收剂，搅拌使芳香二胺溶解在水相中；(2)将有机溶剂加入容器中，再加入芳香二酰氯，搅拌，配成溶液；(3)将(2)制备的溶液加入到(1)的反应容器中，保持高速搅拌，反应5min～10min后，停止搅拌，生成固体聚合物产物；(4)将所述聚合物产物抽滤、洗涤、烘干；(5)将烘干后的产物加入强极性溶剂中，升温搅拌，配制成芳纶胶黏剂。本发明制备的芳纶树脂胶黏剂中的离子含量低、可室温下用于芳纶纸、芳纶纸与板、芳纶板之间的绝缘结构粘结；同时避免了不同材料体系在绝缘结构中不兼容的问题。

Description

一种芳纶胶黏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，尤其涉及一种电气绝缘性能优异的芳纶胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
芳纶胶黏剂是一种基于芳纶树脂体系粘合剂，主要用于芳纶纸、芳纶纸与板、芳纶板之间的绝缘结构粘结，广泛应用于动车、变频交流机车的电机和变压器中，用于维护绝缘结构的稳定性，是航空航天、国防、电子、通讯等领域的一种重要的粘接材料。
然而，目前市场上采用的芳纶胶黏剂是采用低温溶液聚合制备所得的芳纶树脂体系，一方面芳纶树脂粘接效果差，需要升温固化，工艺流程复杂；另外一方面，低温溶液聚合过程会生成许多金属离子及氯离子，影响芳纶胶黏剂的粘接效果及绝缘结构的绝缘性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种芳纶胶黏剂及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种芳纶胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将蒸馏水加入反应容器中，在惰性气体保护下，加入芳香二胺和酸吸收剂，搅拌使芳香二胺溶解在水相中；
(2)将有机溶剂加入容器中，再加入芳香二酰氯，搅拌，配成溶液；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的反应容器中，保持高速搅拌，反应5min～10min后，停止搅拌，生成固体聚合物产物；
(4)将所述聚合物产物抽滤、洗涤、烘干；
(5)将烘干后的产物加入强极性溶剂中，升温搅拌，配制成芳纶胶黏剂。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，惰性气体为氮气、氦气和氩气中的任一种；所述酸吸收剂为吡啶、2-甲基吡啶、氨水、甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钠、氧化钙、氧化镁、碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁中的一种或多种。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，所述芳香二胺的苯环数为1个或2个。
上述的制备方法，优选的，所述芳香二胺为苯二胺、联苯二胺、二胺基二苯烷烃、二胺基二苯砜、萘二胺、二氨基二苯基醚中的一种或多种。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，芳香二酰氯为苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、二酰氯二苯醚、萘二羧酰氯中的一种或多种；
所述有机溶剂为四氢呋喃、环己酮、二氯甲烷中的一种或多种。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(4)中，洗涤是先沸水洗后再乙醇洗，该过程循环洗涤3次；干燥的温度为80～200℃。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(5)中，强极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、1，3-二甲基丙撑脲、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。本发明优选的这些强极性溶剂体系对界面聚合制备的树脂有较好的溶解性。
上述的制备方法，优选的，所述芳香二胺和所述芳香二酰氯按等摩尔当量比例添加。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种芳纶胶黏剂，由上述的制备方法制备获得的。
作为一个总的发明构思，本发明还提上述的制备方法制备获得的或上述的芳纶胶黏剂用于芳纶纸之间、芳纶纸与板之间或芳纶板之间的绝缘结构粘结。
本发明针对现有技术中芳纶树脂胶黏体系存在的粘接效果差及离子含量高问题，采用界面聚合制备芳纶树脂胶黏剂，界面聚合反应中含有机相和水相，反应在两相界面发生，离子大多溶解在水相中，只有少量离子残留在有机聚合物相中，保证树脂胶黏剂体系中离子含量降低，降低了树脂体系本身存在离子含量过高的问题；制备所得的树脂通过抽滤，反复纯水洗和醇洗，进一步降低树脂中离子含量；同时，采用合适溶剂体系溶解制备所得芳纶树脂，促进树脂在体系中的溶解性，且具有较低的蒸发焓，促进胶黏剂体系溶剂在室温下蒸发，使所得的芳纶树脂胶黏剂可常温下粘接，降低了粘接温度，简化了粘接工艺流程，操作简单、节能环保。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的制备方法制备的芳纶树脂胶黏剂中的离子含量低、可室温下用于芳纶纸、芳纶纸与板、芳纶板之间的绝缘结构粘结；因胶黏剂体系本身为芳纶材料体系，同时避免了不同材料体系在绝缘结构中不兼容的问题。
(2)本发明的芳纶胶黏剂外观透明、无特殊气味、产品粘接强度大。
(3)本发明的制备方法过程中，采用蒸馏水、去离子水、高纯水或超纯水用于胶黏剂的合成及水洗，尽可能地除去树脂中残留的离子杂质，避免了产品在绝缘、电子、通讯等领域应用过程中对电气性能的影响。
(4)本发明的制备方法条件温和，操作简单、无有害气体生成、绿色环保、设备投资低。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的芳纶胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶中加入50mL蒸馏水，在氮气保护下，加入10.814g间苯二胺和10mL2-甲基吡啶，搅拌，使间苯二胺溶解；
(2)在容器中加入50mL四氢呋喃(THF)，再加入20.302g间苯二甲酰氯，搅拌，配成溶液；
(3)将步骤(2)配制的间苯二甲酰氯-THF溶液加入到步骤(1)的三口烧瓶中，保持1000r/min的速度高速搅拌反应10分钟，停止搅拌，生成固体聚合物产物；
(4)将生成的固体聚合物产物倒入布氏漏斗中，抽滤，反复水洗和乙醇洗3次(先沸水洗30min后再乙醇洗30min)，80℃烘干24h，得固体树脂；
(5)另取一个配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶中，加入10g步骤(4)干燥固体树脂和90g六甲基磷酰三胺溶液，100℃下持续搅拌溶解，得到固含量为10％的芳纶胶黏剂。
按照ISO 1885-2007的标准测试该芳纶胶黏剂中离子含量为150ppm，其中，氯离子含量为96ppm，钙离子含量16ppm，铁离子含量15ppm，钠离子含量23ppm。
取长5cm、宽1cm的芳纶纸，将两端需粘接部位擦拭干净，在一面均匀涂抹上芳纶胶黏剂，与另一面粘接到一起，自然放置12小时，12小时后用手撕芳纶纸板，结果表现为芳纶纸板被撕坏，粘接面无损伤；说明本发明的芳纶胶黏剂粘结强度高。
实施例2：
一种本发明的芳纶胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶中加入50mL蒸馏水，在氮气保护下，加入10.814g间苯二胺和10mL2-甲基吡啶，搅拌，使间苯二胺溶解；
(2)在容器中，加入50mL四氢呋喃(THF)，再加入27.912g联苯二甲酰氯，搅拌，配成溶液；
(3)将制得的间苯二甲酰氯-THF溶液加入到三口烧瓶中，保持1000r/min的速度高速搅拌，反应10分钟，停止搅拌，生成固体聚合物产物；
(4)将三口烧瓶中的产物倒入布氏漏斗，抽滤，反复水洗和乙醇洗3次(先沸水洗30min后再乙醇洗30min)，80℃烘干24h，得固体树脂；
(5)另取一个配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶中，加入12g步骤(4)干燥的固体树脂和88g N,N-二甲基乙酰胺溶液，100℃下持续搅拌溶解，得到固含量为12％的芳纶胶黏剂。
按照ISO11885-2007的标准测得该芳纶胶黏剂的离子含量180ppm，其中，氯离子含量128ppm，钙离子含量21ppm，铁离子含量13ppm，钠离子含量18ppm。
取长5cm、宽1cm的芳纶板，将两端需粘接部位擦拭干净，在一面均匀涂抹上芳纶胶黏剂，与另一面粘接到一起，用专用夹具固定放置12小时，12小时后用手撕芳纶纸板，结果表现为芳纶纸板被撕坏，粘接面无损伤。

Claims (10)

1.一种芳纶胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将蒸馏水加入反应容器中，在惰性气体保护下，加入芳香二胺和酸吸收剂，搅拌使芳香二胺溶解在水相中；
(2)将有机溶剂加入容器中，再加入芳香二酰氯，搅拌，配成溶液；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的反应容器中，保持搅拌，反应5min～10min后，停止搅拌，生成固体聚合物产物；
(4)将所述聚合物产物抽滤、洗涤、烘干；
(5)将烘干后的产物加入强极性溶剂中，升温搅拌，配制成芳纶胶黏剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，惰性气体为氮气、氦气和氩气中的任一种；所述酸吸收剂为吡啶、2-甲基吡啶、氨水、甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钠、氧化钙、氧化镁、碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述芳香二胺的苯环数为1个或2个。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述芳香二胺为苯二胺、联苯二胺、二氨基二苯烷烃、二氨基二苯砜、萘二胺、二氨基二苯基醚中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，芳香二酰氯为苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、二酰氯二苯醚、萘二羧酰氯中的一种或多种；
所述有机溶剂为四氢呋喃、环己酮、二氯甲烷中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，洗涤是先沸水洗后再乙醇洗，该过程循环洗涤3次；干燥的温度为80～200℃。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，强极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、1，3-二甲基丙撑脲、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
8.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述芳香二胺和所述芳香二酰氯按等摩尔当量比例添加。
9.一种芳纶胶黏剂，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备获得的。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备获得的或如权利要求9所述的芳纶胶黏剂用于芳纶纸之间、芳纶纸与板之间或芳纶板之间的绝缘结构粘结。
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