CN110564347A - 一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环氧结构胶黏剂技术领域，具体是一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂100‑150份、多官能环氧树脂30‑90份、固化剂50‑150份、疏水性填料30‑120份。本发明还公开了所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂的制备方法。本发明防水密封用单组份环氧结构胶黏剂粘接强度高，水汽透过率低，耐高温高湿、高温低湿性能好，对被粘接基材的普适性广。

Description

一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环氧结构胶黏剂技术领域，具体是一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂及其制备方法。
背景技术
随着信息技术的发展，大量的电子产品极大地丰富了人们的精神生活，这些电子产品包括电子油墨显示媒体、手机、电脑、平板、车载系统等。由于该类产品的特性，其对水汽都极为敏感，微量水汽的渗透或进入都有可能导致产品的性能受到显著的影响。因此，工艺设计人员在产品设计阶段常常会引入防水密封胶来提高电子产品的防水密封性能。
粘接层防水性能主要取决于两个方面：1.胶黏剂本身的防水性能，其可以通过选用疏水性的原材料，添加疏水性的填料，提高交联密度等方式进行调节；2.胶黏剂与被粘基材间的粘接性能，其可以通过选择合适的胶黏剂种类，添加附着力促进剂等方式进行调节。目前常用的防水密封胶有：有机硅密封胶和聚氨酯密封胶。有机硅材料中的Si-O键键能高，不易断裂，所以其表现出优异的耐温性和耐候性，但其具有粘接强度低，有硅油迁移等不足；相对于有机硅密封胶，聚氨酯密封胶的粘接强度高，但其耐高温性能和耐湿热性能差，且其对玻璃等基材附着力差。因此急需开发一款粘接强度高，水汽透过率低，耐高温高湿、高温低湿性能好，对被粘接基材的普适性广的防水密封胶。
专利申请号201810607208.8公开了一种环氧改性的有机硅密封胶，其拉伸强度优于普通有机硅密封胶，但仍低于聚氨酯密封胶。专利申请号201110086180.6公开了一种电子标签专用压敏胶粘剂及其制备方法，由于其压敏胶的特性，其耐高温高湿性能不足，在高温条件下容易脱胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂100-150份、多官能环氧树脂30-90份、固化剂50-150份、疏水性填料30-120份。
作为本发明进一步的方案：所述环氧树脂包括非增韧双官能环氧树脂和增韧改性的环氧树脂；
所述非增韧双官能环氧树脂是选自双酚A基二缩水甘油醚、双酚F基二缩水甘油醚、双酚S基二缩水甘油醚、双酚Z基二缩水甘油醚、聚丁二烯改性的二缩水甘油醚，其卤化物和其氢化物的化合物；这些化合物的分子量没有限制，这些化合物可以单独使用，也可以两种或两种以上混合使用；
所述增韧改性的环氧树脂选自核壳增韧的环氧树脂、CTBN增韧的环氧树脂、纳米粒子改性的环氧树脂、聚氨酯改性的环氧树脂、聚醚改性的环氧树脂中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述多官能环氧树脂为在一个分子中具有两个以上缩水甘油基的环氧树脂。
作为本发明再进一步的方案：所述多官能环氧树脂为三缩水甘油醚或三缩水甘油胺；
所述三缩水甘油胺选自N，N，O-三缩水甘油基-间氨基苯酚、N，N，O-三缩水甘油基-对氨基苯酚、氟果糖醇三缩水甘油醚、三羟基联苯基三缩水甘油醚、三缩水甘油基氨基苯酚中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述多官能环氧树脂为四缩水甘油醚或四缩水甘油胺；
所述四缩水甘油胺为四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷、四缩水甘油基-间二甲苯二胺、四缩水甘油基双(氨甲基环己烷)、四缩水甘油基二苯甲酮、双间苯二酚四缩水甘油醚、亚甲基二苯胺的四缩水甘油醚中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述固化剂为环氧固化剂，所述环氧固化剂为胺类固化剂，所述胺类固化剂包含非潜伏型胺类固化剂和潜伏型胺类固化剂；所述非潜伏型固化剂包括脂肪胺、芳香胺、聚醚胺、酚醛胺及其改性胺；潜伏型胺类固化剂包括日本味之素的AjicurePN23、PN-H、PN23J、PN40、PN50、AH-203、MY24和MY25，富士化学的Fujicure1020和1081，广州固研的8000K和MC-120D，日本旭化成的HX-3722、HX-3721、HX-3748、HX-3742、HX-3741、HX-3088、HX-3613、HX-3932HP和HX3921HP。
作为本发明再进一步的方案：所述疏水性填料包括疏水有机填料和疏水无机填料；
疏水有机填料包含聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯及其改性物；
疏水无机填料为疏水改性的无机填料，包括疏水改性的二氧化硅、硅藻土、氧化铝、氧化锌、氧化铁、氧化镁、氧化钛、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸镁、硫酸钡、硅酸钙、滑石、玻璃珠、膨润土、氮化铝和氮化硅。
作为本发明进一步的方案：所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂的原料还包括硅烷偶联剂(KH550，KH560，KH570，GMA)。
所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂的制备方法，步骤如下：
1)将环氧树脂和多官能环氧树脂，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
2)加入疏水性填料，继续搅拌30分钟；
3)待混合物温度降至室温后，加入固化剂，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明防水密封用单组份环氧结构胶黏剂粘接强度高，水汽透过率低，耐高温高湿、高温低湿性能好，对被粘接基材的普适性广，具体如下：
(1)本发明防水密封用单组份环氧结构胶黏剂具有本体强度高，粘接强度好，基材普适性广，对金属、玻璃、塑胶等基材都具有良好的粘接性能，无需底涂等优点。
(2)通过调节体系的交联密度，添加高疏水性的填料等方式，降低单组分防水密封用环氧结构胶的吸水率和水汽透过率，提高其耐高温高湿、高温低湿性能。
(3)本发明防水密封用单组份环氧结构胶黏剂为电子产品防水密封应用提供了除有机硅密封胶和聚氨酯密封胶之外的第三种选择。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
按照表1中给出的质量称量环氧树脂1、环氧树脂2和多官环氧树脂2，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
然后加入疏水有机填料，继续搅拌30分钟；
待混合物降至室温后，加入固化剂1和固化剂2，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
实施例2
按照表1中给出的质量称量环氧树脂1、环氧树脂2、多官环氧树脂1和多官环氧树脂2，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
然后加入疏水无机填料，继续搅拌30分钟；
待混合物降至室温后，加入固化剂1和固化剂2，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
实施例3
按照表1中给出的质量称量环氧树脂1和多官环氧树脂2，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
然后加入疏水无机填料和疏水有机填料，继续搅拌30分钟；
待混合物降至室温后，加入固化剂1和固化剂2，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
实施例4
按照表1中给出的质量称量环氧树脂1、环氧树脂2、多官环氧树脂1和多官环氧树脂2，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
然后加入疏水无机填料和疏水有机填料，继续搅拌30分钟；
待混合物降至室温后，加入固化剂1和固化剂2，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
表1
对比例1
按照表1中给出的质量称量环氧树脂1和环氧树脂2，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
然后加入填料，继续搅拌30分钟；
待混合物降至室温后，加入固化剂1和固化剂2，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
对比例2
按照表1中给出的质量称量环氧树脂1、环氧树脂2、多官环氧树脂1和多官环氧树脂2，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
待混合物降至室温后，加入固化剂1和固化剂2，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
对实施例1-4和对比例1-2进行实验测试，测试结果如表2所示。
(1)所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂对304不锈钢粘接拉剪强度：
测试样品的准备按照标准GB7124-86进行，首先将用于测试的304不锈钢基材用乙醇进行擦洗去油，然后将胶涂于需要粘结的表面，将304不锈钢合拢，用125um的铁丝控制胶层厚度，放入预先升温到70℃的烘箱中，待烘箱重新回至70℃开始计时60分钟，取出试样，室温放置24小时，然后在拉力试验机上进行测试得到拉剪强度具体数据。
(2)所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂对玻璃与PET粘接的拉剪强度：
测试样品的准备按照标准GB7124-86进行，首先将用于测试的玻璃和PET基材分别用乙醇进行擦洗去油，然后将胶涂于需要粘结的表面，将玻璃和PET基材合拢，用125um的铁丝控制胶层厚度，放入预先升温到70℃的烘箱中，待烘箱重新回至70℃开始计时60分钟，取出试样，室温放置24小时，然后在拉力试验机上进行测试得到拉剪强度具体数据。
(3)所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂对玻璃与尼龙粘接的拉剪强度：
测试样品的准备按照标准GB7124-86进行，首先将用于测试的玻璃和尼龙基材分别用乙醇进行擦洗去油，然后将胶涂于需要粘结的表面，将玻璃和PET基材合拢，用125um的铁丝控制胶层厚度，放入预先升温到70℃的烘箱中，待烘箱重新回至70℃开始计时60分钟，取出试样，室温放置24小时，然后在拉力试验机上进行测试得到拉剪强度具体数据。
(4)所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂耐高温高湿老化测试：
玻璃基板的尺寸100x100mm，PET基板的尺寸100x100mm。首先将用于测试的玻璃和PET基材分别用乙醇进行擦洗去油，然后用点胶机在玻璃基板上打一个40x30x0.125mm，胶线宽为1mm的长方体，用125um的铁丝控制胶层厚度，盖上PET基板。将试样放入预先升温到70℃的烘箱中，待烘箱重新回至70℃开始计时60分钟，取出试样，室温放置24小时。然后将5对该试样放入湿热老化箱，老化条件为65℃，相对湿度65％，待45天后观察是否有湿气进入试样内部。
(5)所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂耐高温低湿老化测试：
玻璃基板的尺寸100x100mm，PET基板的尺寸100x100mm。首先将用于测试的玻璃和PET基材分别用乙醇进行擦洗去油，然后用点胶机在玻璃基板上打一个40x30x0.125mm，胶线宽为1mm的长方体，用125um的铁丝控制胶层厚度，盖上PET基板。将试样放入预先升温到70℃的烘箱中，待烘箱重新回至70℃开始计时60分钟，取出试样，室温放置24小时。然后将5对该试样放入湿热老化箱，老化条件为65℃，相对湿度35％，待30天后观察是否有湿气进入试样内部。
表2
从以上结果中可以看出，本发明制备的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂粘接强度高，水汽透过率低，耐高温高湿、高温低湿性能好，对被粘接基材的普适性广，具体如下：
(1)本发明防水密封用单组份环氧结构胶黏剂具有本体强度高，粘接强度好，基材普适性广，对金属、玻璃、塑胶等基材都具有良好的粘接性能，无需底涂等优点。
(2)通过调节体系的交联密度，添加高疏水性的填料等方式，降低单组分防水密封用环氧结构胶的吸水率和水汽透过率，提高其耐高温高湿、高温低湿性能。
(3)本发明防水密封用单组份环氧结构胶黏剂为电子产品防水密封应用提供了除有机硅密封胶和聚氨酯密封胶之外的第三种选择。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂100-150份、多官能环氧树脂30-90份、固化剂50-150份、疏水性填料30-120份。
2.根据权利要求1所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述环氧树脂包括非增韧双官能环氧树脂和增韧改性的环氧树脂；
所述非增韧双官能环氧树脂是选自双酚A基二缩水甘油醚、双酚F基二缩水甘油醚、双酚S基二缩水甘油醚、双酚Z基二缩水甘油醚、聚丁二烯改性的二缩水甘油醚，其卤化物和其氢化物的化合物；
所述增韧改性的环氧树脂选自核壳增韧的环氧树脂、CTBN增韧的环氧树脂、纳米粒子改性的环氧树脂、聚氨酯改性的环氧树脂、聚醚改性的环氧树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述多官能环氧树脂为在一个分子中具有两个以上缩水甘油基的环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述多官能环氧树脂为三缩水甘油醚或三缩水甘油胺；
所述三缩水甘油胺选自N，N，O-三缩水甘油基-间氨基苯酚、N，N，O-三缩水甘油基-对氨基苯酚、氟果糖醇三缩水甘油醚、三羟基联苯基三缩水甘油醚、三缩水甘油基氨基苯酚中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述多官能环氧树脂为四缩水甘油醚或四缩水甘油胺；
所述四缩水甘油胺为四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷、四缩水甘油基-间二甲苯二胺、四缩水甘油基双（氨甲基环己烷）、四缩水甘油基二苯甲酮、双间苯二酚四缩水甘油醚、亚甲基二苯胺的四缩水甘油醚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述固化剂为环氧固化剂，所述环氧固化剂为胺类固化剂，所述胺类固化剂包含非潜伏型胺类固化剂和潜伏型胺类固化剂；所述非潜伏型固化剂包括脂肪胺、芳香胺、聚醚胺、酚醛胺及其改性胺。
7.根据权利要求1所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述疏水性填料包括疏水有机填料和疏水无机填料；
疏水有机填料包含聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯及其改性物；
疏水无机填料为疏水改性的无机填料，包括疏水改性的二氧化硅、硅藻土、氧化铝、氧化锌、氧化铁、氧化镁、氧化钛、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸镁、硫酸钡、硅酸钙、滑石、玻璃珠、膨润土、氮化铝和氮化硅。
8.根据权利要求1所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂，其特征在于，所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂的原料还包括硅烷偶联剂。
9.一种如权利要求1-8任一所述的防水密封用单组份环氧结构胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）将环氧树脂和多官能环氧树脂，用机械搅拌机混合，搅拌速率为1000转/分，时间30分钟；
2）加入疏水性填料，继续搅拌30分钟；
3）待混合物温度降至室温后，加入固化剂，机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合，混合速率为2000转/分，时间为30秒，重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物，即为所述防水密封用单组份环氧结构胶黏剂。
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