CN112680156A - 一种高韧性双组分环氧结构胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高韧性双组分环氧结构胶，包括相互独立的A组分、B组分，所述A组分包括30‑70wt％的环氧树脂、10‑20wt％的活性稀释剂、0‑15wt％的活性增韧剂、10‑30wt％的填料、1‑5wt％的助剂，所述B组分包括60‑90wt％的固化剂、3‑10wt％的活性增韧剂、1‑5wt％的偶联剂、1‑8wt％的助剂、10‑20％的填料，所述A组分、B组分按体积比1：0.8‑1.2混合，得到高韧性双组分环氧结构胶。本发明结构胶A组分、B组分独立储存周期长，A组分、B组分混合后固化速率较慢、放热平稳、体积收缩小、形成的胶体缺陷少，混合得到的环氧结构胶的韧性、对金属粘接的T剥离强度、冲击剥离强度、搭接剪切强度均十分优异，且固化后形成海岛结构，使胶体具有优异的抗冲击性能。

Description

一种高韧性双组分环氧结构胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及粘接剂领域，特别涉及一种高韧性双组分环氧结构胶及其制备方法。

背景技术

环氧结构胶由于其出色的粘接性能、内聚强度、耐温性能、低蠕变性能、可常温固化、耐溶剂等性能广泛的应用于航空航天、电子电器、汽车机械、土木建筑等领域的结构粘接。

然而，由于环氧树脂本身结构的刚性导致环氧结构胶在没有增韧的前提下表现出很明显的脆性。在胶接接头处表现出剥离强度低、抗冲击性能差，耐疲劳性能低等缺陷。这些缺陷的存在会使得环氧结构胶在以上领域的应用受到明显的约束。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高韧性双组分环氧结构胶，A组分、B组分独立储存周期长，A组分、B组分混合后固化速率较慢、放热平稳、体积收缩小、形成的胶体缺陷少，混合得到的环氧结构胶的韧性、对金属粘接的T剥离强度、冲击剥离强度、搭接剪切强度均十分优异，且固化后形成海岛结构，使胶体具有优异的抗冲击性能。

本发明的技术方案是：一种高韧性双组分环氧结构胶，包括相互独立的A组分、B组分，所述A组分包括30-70wt％的环氧树脂、10-20wt％的活性稀释剂、0-15wt％的活性增韧剂、10-30wt％的填料、1-5wt％的助剂，所述B组分包括60-90wt％的固化剂、3-10wt％的活性增韧剂、1-5wt％的偶联剂、1-8wt％的助剂、10-20％的填料，所述A组分、B组分按体积比1：0.8-1.2混合，得到高韧性双组分环氧结构胶。

优选的，上述结构胶包含如下重量份组分：A组分包括30-60wt％的环氧树脂、10-18wt％的活性稀释剂、0-10wt％的活性增韧剂、15-30wt％的填料、2-5wt％的助剂，所述B组分包括60-80wt％的固化剂、3-10wt％的活性增韧剂、2-5wt％的偶联剂、3-8wt％的助剂、10-15％的填料，所述A组分、B组分按体积比1：0.9-1.1混合。

所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂中的任一种或几种混合。

所述活性稀释剂为1,4-环己基二甲醇二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、十二至十四烷基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚的一种或几种混合，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的一种或几种混合。

所述活性增韧剂为聚醚橡胶、奇士增韧剂、液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、核壳聚合物中的任一种或几种混合。

所述填料为机蒙脱土、云母粉、滑石粉、玻璃纤维、纳米钙、高岭土中的任一种或几种混合。

所述固化剂为聚酰胺固化剂、改性芳香胺固化剂、脂环胺固化剂、酚醛胺固化剂、聚脲、改性脂肪胺中的任一种或几种混合。

所述助剂为气硅、颜料、附着力促进剂、润湿剂中的任一种或几种混合。

上述高韧性双组分环氧结构胶的制备方法，包括以下步骤：

1)A组分的制备：

按比例取环氧树脂、活性稀释剂、活性增韧剂、填料、助剂，在≤50℃条件下混匀，真空脱泡，得到A组分；

2)B组分的制备：

按比例取固化剂、活性增韧剂、偶联剂、填料、助剂，在≤50℃条件下混匀，真空脱泡，得到B组分；

3)分别密封储存A组分和B组分，在使用时，将A组分、B组分按体积比1：0.8-1.2混匀，得到高韧性双组分环氧结构胶。

采用上述技术方案具有以下有益效果：

1、本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶，相互独立的A组分和B组分在混合前分开储放，使得储放周期可长达12个月，能有效满足企业的实际需求。

2、本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶，相互独立的A组分、B组分按照比例混合均匀后，固化速度较慢(固化时间为7d、放热平稳、胶体缺陷少)。

3、本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶，A组分和B组分的体积比要求不严苛，且混合均匀得到的双组分环氧结构胶强度变化不大，可有效降低结构胶的使用难度。

4、本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶具有优异的剥离强度，对金属粘接的T剥离强度可达到8N/mm，冲击剥离强度可达到52KN/m，搭接剪切强度(不处理6061铝)可达到19MPa，是一种性能优异的结构胶。

5、本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶，其中添加的核壳聚合物在固化后会形成海岛结构，使胶体具有优异的抗冲击性能，若含量过低，会出现无法有效的吸收冲击产生的能量，若含量过高会出现两相分离严重，同样无法有效的吸收冲击产生的能量；

6、本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶，将A组分、B组分混合均匀后施胶具有立面施工不倒胶的优势，还是一种施工性能优异的结构胶。

7、本发明结构胶A组分的制备方法，通过将环氧树脂、活性稀释剂、活性增韧剂、填料、助剂在小于50℃的条件下进行高速分散，高速分散确保填料、助剂可以和环氧树脂、活性稀释剂、活性增韧剂完全混合均匀；保证温度低于50℃是防止原材料之间或者和空气中的水分或者氧气发生反应；待原材料混合均匀后再低于-0.09MPa的真空条件下进行脱泡，脱泡是除去环氧组分中的气泡，防止胶体粘接固化中出现气泡、漏胶等缺陷。B组分的制备工方法，通过将固化剂、活性增韧剂、偶联剂、填料、助剂在低于50℃的条件下进行高速分散，高速分散确保填料、助剂可以和固化剂、活性增韧剂、偶联剂完全混合均匀；保证温度低于50℃是防止原材料之间或者和空气中的水分或者氧气发生反应；待原材料混合均匀后再低于-0.09MPa的真空条件下进行脱泡，脱泡是除去固化剂组分中的气泡，防止胶体粘接固化中出现气泡、漏胶等缺陷。

下面结合具体实施例作进一步的说明。

具体实施方式

本发明中，NPES-901为南亚新材的环氧树脂，NPEL128为南亚新材的环氧树脂、JD357为深圳佳迪达新材的活性稀释剂、H18为德国瓦克的气硅、R706为杜邦的钛白粉、Charex.44PS为喜嘉化工的有机蒙脱土、102C-3为泰州恒创绝缘的聚氨酯改性环氧树脂、XA-406T为深圳佳迪达的活性增韧剂、MBS-701为日本钟渊的核壳聚合物、XH-351为深圳佳迪达的固化剂、KH-792为荆州江汉化工的偶联剂、ATBN1300X16为深圳佳迪达的活性增韧剂、TR1805为泰瑞炭黑化工的炭黑。

实施例1

高韧性双组分环氧结构胶的组分及组分重量如下表所示：

实施例2

高韧性双组分环氧结构胶的组分及组分重量如下表所示：

实施例3

高韧性双组分环氧结构胶的组分及组分重量如下表所示：

实施例4

高韧性双组分环氧结构胶的组分及组分重量如下表所示：

实施例1-4的各高韧性双组分环氧结构胶均按照如下方法进行制备：

1)A组分的制备：

按比例取环氧树脂、活性稀释剂、活性增韧剂、填料、助剂，加入行星搅拌釜中，控制温度≤50℃，搅拌30-40min，待搅拌均匀后，低速搅拌真空脱泡30min，出料得到A组分。

2)B组分的制备：

按比例取固化剂、活性增韧剂、偶联剂、填料、助剂，加入行星搅拌釜中，控制温度≤50℃，搅拌30-40min，待搅拌均匀后，低速搅拌真空脱泡30min，出料得到B组分。

3)分别密封储存A组分和B组分，在使用时，将A组分、B组分按体积比1：1混匀，得到高韧性双组分环氧结构胶。

性能测试：

1.粘度：参照GB/T2794-2013，使用DVII，椎板粘度计CP52#；

2.适用期：参照GB/T7123.1-2002《胶黏剂适用期的测定》测定适用期；

3.剪切强度：取高韧性双组分环氧结构胶制备样片。放置7d后，参照GB/T7124-2008《胶黏剂的拉伸剪切强度的测定》测定搭接剪切强度。

3.T剥离强度：取高韧性双组分环氧结构胶制备样片。放置7d后，参照GB/T 2791测试DC04钢T剥离强度。

4.冲击剥离强度：取高韧性双组分环氧结构胶制备样片。放置7d后，参照GB/T36877测试DC01钢冲击剥离强度。

取实施例1-4得到的高韧性双组分环氧结构胶作为试验例，取美国3M公司的产品双组分环氧结构胶DP490为对照例。测试结果如下表所示：

由上表可知，本发明提供的高韧性双组分环氧结构胶，T剥离强度可达到8N/m，冲击剥离强度可达到52KN/m，不处理6061铝的搭接剪切强度可达19MPa。可广泛应用于不同领域。

Claims (9)

1.一种高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，包括相互独立的A组分、B组分，

所述A组分包括30-70wt％的环氧树脂、10-20wt％的活性稀释剂、0-15wt％的活性增韧剂、10-30wt％的填料、1-5wt％的助剂，

所述B组分包括60-90wt％的固化剂、3-10wt％的活性增韧剂、1-5wt％的偶联剂、1-8wt％的助剂、10-20％的填料，

所述A组分、B组分按体积比1：0.8-1.2混合，得到高韧性双组分环氧结构胶。

2.根据权利要求1所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂中的任一种或几种混合。

3.根据权利要求1所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述活性稀释剂为1,4-环己基二甲醇二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、十二至十四烷基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚的一种或几种混合，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

4.根据权利要求3所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的一种或几种混合。

5.根据权利要求1所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述活性增韧剂为聚醚橡胶、奇士增韧剂、液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、核壳聚合物中的任一种或几种混合。

6.根据权利要求1所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述填料为机蒙脱土、云母粉、滑石粉、玻璃纤维、纳米钙、高岭土中的任一种或几种混合。

7.根据权利要求1所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺固化剂、改性芳香胺固化剂、脂环胺固化剂、酚醛胺固化剂、聚脲、改性脂肪胺中的任一种或几种混合。

8.根据权利要求1所述的高韧性双组分环氧结构胶，其特征在于，所述助剂为气硅、颜料、附着力促进剂、润湿剂中的任一种或几种混合。

9.权利要求1-8任一高韧性双组分环氧结构胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)A组分的制备：

按比例取环氧树脂、活性增韧剂、活性稀释剂、填料、助剂，在≤50℃条件下混匀，真空脱泡，得到A组分；

2)B组分的制备：

按比例取固化剂、活性增韧剂、偶联剂、填料、助剂，在≤50℃条件下混匀，真空脱泡，得到B组分；

3)分别密封储存A组分和B组分，在使用时，将A组分、B组分按体积比1：0.8-1.2混匀，得到高韧性双组分环氧结构胶。