CN111087959A - 一种航天用抗静电高强度胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种航天用抗静电高强度胶粘剂及其制备方法，该胶粘剂包括：A胶和B胶。所述A胶由以下重量份的物质组成：环氧树脂100份、聚氨酯改性环氧树脂5～20份、碳纳米管0.02～1份、银粉5～25份；所述B胶以下重量份的物质组成：脂肪胺固化剂100份。本发明制得的胶粘剂是一种新型的结构功能一体化胶粘剂，与现有商用胶粘剂相比，克服了现有高强度胶粘剂无抗静电功能，及导电胶粘剂不具有高粘接强度的缺点，可同时实现抗静电功能和高强度粘接。

Description

一种航天用抗静电高强度胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂，特别涉及一种航天用抗静电高强度胶粘剂及其制备方法。
背景技术
随着电子设备被应用于越来越多的领域，静电危害问题也越来越受到重视。电子产品在工作过程中，由于受到辐射作用或与外界带电荷体接触等时，会发生静电放电，在电路中产生瞬态的感应电压或脉冲电流，造成电路的击穿、短路、烧毁等，甚至引发严重的工程事故。
航天器构件使用的碳纤维复合材料本身具有导电性，可起到抗静电作用。但是为实现构件之间的连接而大量使用的高强度胶粘剂都是绝缘材料，使胶接结构不能形成导电通路，从而存在静电危害的隐患。
为使胶粘剂具有抗静电性能，通常在胶粘剂基体中加入一定量的导电填料，且导电填料必须达到一定的质量分数时才能形成导电网络，赋予胶粘剂抗静电的性能。常用的导电填料有：金属粉末，包括银粉、金粉、铜粉、镍粉等；碳系材料，包括炭黑，石墨等。其中金属粉末需要较大的质量分数，会大幅降低胶粘剂粘接强度；碳系材料相对于金属粉末需要的质量分数较少，但也存在会明显降低胶粘剂粘接强度的问题。现有的胶粘剂强度一般不超过16MPa。
发明内容
本发明的第一目的在于针对现有技术中高强度胶粘剂不抗静电、导电胶粘剂粘接强度低的问题，提供一种新型的航天用抗静电高强度胶粘剂及其制备方法，将该胶粘剂涂布在构件之间的粘接面上，固化后能提供稳定的抗静电性能和高粘接强度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂5～20份，碳纳米管0.02～1份，银粉5～25份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
优选地，所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂10～15份，碳纳米管0.06～1份，银粉10～15份。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种或者几种的组合。
优选地，所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133、EPU-300S、EPU-301(络合高新材料(上海)有限公司)中的一种或几种。
优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或几种的组合。
优选地，所述银粉为微米片状银粉、微米球状银粉中的一种或几种的组合。
优选地，所述脂肪胺固化剂为乙二胺、乙二烯三胺、乙三烯四胺、乙四烯五胺中的任意一种。
优选地，所述A胶和B胶的重量比为5～6:1。
本发明还提供了一种航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，搅拌均匀后，加入环氧树脂、聚氨酯再搅拌均匀，然后研磨,得A胶；
S2，将步骤S1制备的A胶和B胶按照重量比混合，拌匀后即得所述航天用抗静电高强度胶粘剂。
优选地，步骤S1中，所述研磨采用三辊研磨机研磨25～35分钟。
本发明提供的胶粘剂中的碳纳米管是一种碳系导电填料，可赋予胶粘剂抗静电的性能，而且其还能作为增强体提高胶粘剂的粘接强度，克服了传统导电填料添加后使胶粘剂粘接强度下降的缺点。
本发明提供的胶粘剂中的银粉是一种金属粉末导电填料，在胶粘剂体系中添加较大的质量分数时可赋予胶粘剂优异的导电性能，但是添加较大的质量分数会使胶粘剂的粘接强度明显下降。
本申请的发明人实践中发现，将碳纳米管和占胶粘剂体系较低质量分数银粉共同使用，可使胶粘剂获得较单独使用碳纳米管时更优异和稳定的抗静电性能，同时对胶粘剂的粘接强度不产生负面影响。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的航天用抗静电高强度胶粘剂是一种新型的结构功能一体化胶粘剂，用于构件粘接当中具有稳定的抗静电性能(体积电阻率107～109Ω·cm)和高粘接强度(25～28MPa)，适用性广，可室温固化，解决了现有胶粘剂无法同时具备抗静电功能和高粘接强度的问题，适用于有抗静电需求(中等导电需求)的高强度承力结构件粘接。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂5～20份，碳纳米管0.02～1份，银粉5～25份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种或者几种的组合。
所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133、EPU-300S、EPU-301(络合高新材料(上海)有限公司)中的一种或几种。
所述碳纳米管为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或几种的组合。
所述银粉为微米片状银粉、微米球状银粉中的一种或几种的组合。
所述脂肪胺固化剂为乙二胺、乙二烯三胺、乙三烯四胺、乙四烯五胺中的任意一种。
所述A胶和B胶的重量比为5～6:1。
本发明还提供了一种航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，搅拌均匀后，加入环氧树脂、聚氨酯再搅拌均匀，然后研磨,得A胶；
S2，将步骤S1制备的A胶和B胶按照重量比混合，拌匀后即得所述航天用抗静电高强度胶粘剂。
步骤S1中，所述研磨采用三辊研磨机研磨25～35分钟。
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；
所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂10份，碳纳米管0.06份，银粉15份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法为：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，用搅拌棒搅拌3分钟。然后加入配方量的环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂混合，用搅拌棒搅拌5分钟，所得混合物再用三辊研磨研磨30分钟。
S2，制备B胶：取配方量的脂肪胺固化剂。
所述A胶和B胶分开封装储存，使用时A胶和B胶以重量比5:1的比例混合拌匀获得航天用抗静电高强度胶粘剂。
实施例1中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51(上海树脂厂)，所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133(络合高新材料(上海)有限公司)，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述银粉为微米片状银粉，所述脂肪胺固化剂为乙二胺。
实施例2：
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；
所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂15份，碳纳米管0.5份，银粉10份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法为：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，用搅拌棒搅拌3分钟。然后将配方量的环氧树脂、聚氨酯、碳纳米管和银粉的混合物按照配方量混合，用搅拌棒搅拌5分钟，再用三辊研磨研磨30分钟。
S2，制备B胶：取配方量的固化剂。
所述A胶和B胶分开封装储存，使用时A胶和B胶以重量比5:1的比例混合拌匀获得航天用抗静电高强度胶粘剂。
实施例2中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51(上海树脂厂)，所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133(络合高新材料(上海)有限公司)，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述银粉为微米片状银粉，所述脂肪胺固化剂为乙二胺。
实施例3：
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；
所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂15份，碳纳米管1份，银粉15份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法为：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，用搅拌棒搅拌3分钟。然后加入配方量的环氧树脂、聚氨酯混合，用搅拌棒搅拌5分钟，所得混合物再用三辊研磨研磨30分钟。
S2，制备B胶：取配方量的脂肪胺固化剂。
所述A胶和B胶分开封装储存，使用时A胶和B胶以重量比5:1的比例混合拌匀获得航天用抗静电高强度胶粘剂。
实施例3中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂(E51，上海树脂厂)，所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133(络合高新材料(上海)有限公司)，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述银粉为微米球状银粉，所述脂肪胺固化剂为乙二胺。
实施例4：
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；
所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂20份，碳纳米管0.02份，银粉5份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法为：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，用搅拌棒搅拌3分钟。然后加入配方量的环氧树脂、聚氨酯混合，用搅拌棒搅拌5分钟，所得混合物再用三辊研磨研磨30分钟。
S2，制备B胶：取配方量的脂肪胺固化剂。
所述A胶和B胶分开封装储存，使用时A胶和B胶以重量比5:1的比例混合拌匀获得航天用抗静电高强度胶粘剂。
实施例4中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂(E51，上海树脂厂)，所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133(络合高新材料(上海)有限公司)，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述银粉为微米球状银粉，所述脂肪胺固化剂为乙二胺。
实施例5：
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；
所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂5份，碳纳米管1份，银粉25份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法为：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，用搅拌棒搅拌3分钟。然后加入配方量的环氧树脂、聚氨酯混合，用搅拌棒搅拌5分钟，所得混合物再用三辊研磨机研磨30分钟。
S2，制备B胶：取配方量的脂肪胺固化剂。
所述A胶和B胶分开封装储存，使用时A胶和B胶以重量比5:1的比例混合拌匀获得航天用抗静电高强度胶粘剂。
实施例5中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂(E51，上海树脂厂)，所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133(络合高新材料(上海)有限公司)，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述银粉为微米球状银粉，所述脂肪胺固化剂为乙二胺。
对比例1
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例1的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例不添加碳纳米管和银粉。
对比例2
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例4的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例碳纳米管份数为0.005份。
对比例3
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例5的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例银粉份数为35份。
对比例4
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例4的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例银粉份数为1份。
对比例5
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例5的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例碳纳米管份数为3份。
对比例6
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例5的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例不添加聚氨酯改性环氧树脂，环氧树脂份数为105份。
对比例7
一种航天用抗静电高强度胶粘剂，所述胶粘剂包括A胶和B胶；与实施例4的组分及制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例环氧树脂份数为90份，聚氨酯改性环氧树脂份数为30份。
效果验证：
实施例1-5和对比例1-7制备得到的航天用抗静电高强度胶粘剂进行性能测试：
1、体积电阻率测试，具体测试方法如下：根据GB/T 1410-2006对实施例1-3和对比例1-3的胶粘剂进行体积电阻率测试，结果见表1。
2、粘接强度测试，具体测试方法如下：根据GB/T 7124-86对实施例1-3和对比例1-3的胶粘剂进行体积铝-铝室温拉伸剪切强度测试，结果见表1。
表1：实施例1-5和对比例1-7的胶粘剂性能测试结果
Figure BDA0002338833200000071
Figure BDA0002338833200000081
说明：对比例5因物料混合物粘度过大导致A胶无法制备，故无测试数据。
备注：体积电阻率、拉伸剪切强度均为实样制作完成后7天的测试结果。
由上表1可知，本发明的航天用抗静电高强度胶粘剂抗静电性能优异，粘接强度高，适合用于有抗静电和高强度要求的结构粘接。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述胶粘剂包括A胶和B胶；所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂5～20份，碳纳米管0.02～1份，银粉5～25份；
所述B胶包括以下重量份数的组分：脂肪胺固化剂100份。
2.根据权利要求1所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述A胶包括以下重量份数的组分：
环氧树脂100份，聚氨酯改性环氧树脂10～15份，碳纳米管0.06～1份，银粉10～15份。
3.根据权利要求1或2所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种或者几种的组合。
4.根据权利要求1所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133、EPU-300S、EPU-301中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述银粉为微米片状银粉、微米球状银粉中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述脂肪胺固化剂为乙二胺、乙二烯三胺、乙三烯四胺、乙四烯五胺中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的航天用抗静电高强度胶粘剂，其特征在于：所述A胶和B胶的重量比为5～6:1。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，制备A胶：将配方量的碳纳米管和银粉混合，搅拌均匀后，加入环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂再搅拌均匀，然后研磨,得A胶；
S2，将步骤S1制备的A胶和B胶按照重量比混合，拌匀后即得所述航天用抗静电高强度胶粘剂。
10.根据权利要求9所述的航天用抗静电高强度胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述研磨采用三辊研磨机研磨25～35分钟。
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