CN114621717B - 一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工ab胶及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，该环氧铸工AB胶由A组分和B组分组成，其中A组分的成分按照重量份含量如下：环氧树脂30～55份；多官能度环氧树脂2～10份；活性稀释剂0～5份；环氧化茶籽油增韧剂2～5份；金属粉料40～65份；触变剂0～2份；B组分的成分按照重量份含量如下：改性酚醛胺固化剂30～55份；促进剂2～5份；耐热填料40～65份；偶联剂0～2份。本发明同时提供了一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶的制备方法。本发明解决了普通环氧铸工胶韧性差、耐化学腐蚀和耐高温性能不好的问题。
Description
技术领域
本发明属于胶粘剂领域，尤其涉及一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶及制备方法。
背景技术
铸工胶是一种双组份常温固化型胶粘剂，由环氧树脂、固化剂、增韧剂、促进剂及各种优质填料配制而成，具有易施工、高硬度、高强度和低收缩性等特点。可用于铸铁、铸钢、铸铝等铸件的气孔、砂眼、麻坑，还包括精加工时发现的缺陷，也可作一般结构胶使用。
当前，国内轻重工业厂区众多，生产情况多样，铸工胶常常需要在高温、酸、碱、油、溶剂等介质环境下使用，普通环氧铸工胶韧性较差、耐化学腐蚀和耐高温性能不好，不能满足要求。
发明内容
本发明旨在提供一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶及制备方法，其采用环氧树脂和改性酚醛胺固化剂为基体材料，加入环氧化茶籽油增韧剂和多官能度环氧树脂提高胶体韧性和强度，引入金属粉料和耐热填料，制成双组分常温固化耐高温耐化学腐蚀的环氧铸工胶。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，所述环氧铸工AB胶由A组分和B组分组成，其中A组分的成分按照重量份含量如下：
B组分的成分按照重量份含量如下：
优选地，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂与双酚A型环氧树脂的混合物，其中酚醛环氧树脂的质量为环氧树脂质量的10～50％。
优选地，所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-44中的至少一种；所述酚醛环氧树脂为NPPN-631、NPPN-638S、F-44、F-51、F-54中的至少一种。
E-51、E-44为通用的双酚A型环氧树脂，单独使用或配合使用都可以。
NPPN-631、NPPN-638S、F-44、F-51、F-54为通用的酚醛环氧树脂，单独使用或配合使用都可以。
优选地，所述多官能度环氧树脂为AG-80、AFG-90、TDE-85中的至少一种。
本发明中所述活性稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种。
聚丙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚为通用的活性稀释剂。
优选地，所述的环氧化茶籽油增韧剂为茶籽油和双氧水在硫酸催化下进行环氧化反应得到的，其中茶籽油、双氧水与硫酸的重量份比为100:65:6。
本发明中所述的金属粉料为铁粉、铝粉、铜粉、银粉中的至少一种。
本发明中所述的触变剂为气相白炭黑、聚酰胺蜡、有机膨润土中的至少一种。
优选地，所述的改性酚醛胺固化剂为多元胺、烷基苯酚与多聚甲醛经曼尼希反应后得到的，其中多元胺、烷基苯酚与多聚甲醛的物质的量比为1.0～1.1:1:1。
本发明所选用的多聚甲醛为三聚甲醛。
本发明中的苯乙烯化苯酚是苯乙烯与苯酚反应得到的苯乙烯化苯酚，其分子量为406.56。
优选地，所述的多元胺为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二甲胺、1,2-环己二胺、1,3-环己二甲胺、甲基环戊二胺、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺中的至少一种。
优选地，所述的烷基苯酚为苯乙烯化苯酚、十二烷基苯酚中的至少一种。
本发明中所述的促进剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚、苄基二甲胺、1,3-双[3-(二甲胺基)丙基]脲、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯中的至少一种。
本发明中所述的耐热填料为硅微粉、碳酸钙粉、陶瓷粉、氧化铝粉、海泡石粉中的至少一种。
本发明中所述的偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792中的至少一种。
本发明的另一目的是提供一种上述耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶的制备方法，所述环氧铸工AB胶的制备方法具体步骤为：A组分的制备方法：
①环氧化茶籽油增韧剂的制备：称取茶籽油、双氧水与硫酸，将茶籽油搅拌升温至50～60℃，加入双氧水和硫酸的混合溶液，然后升温至70℃，搅拌反应5～6小时，降至室温后即得到环氧化茶籽油增韧剂；
②将环氧树脂、多官能度环氧树脂、活性稀释剂及环氧化茶籽油增韧剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入金属粉料和触变剂，继续搅拌20～30分钟后得到A组分；
B组分的制备方法：
①改性酚醛胺固化剂的制备：称取烷基苯酚、多元胺和多聚甲醛，在烷基苯酚中加入多元胺，搅拌升温至60℃，加入多聚甲醛，并控制反应温度在60～70℃，搅拌反应1～2小时，再升温至80℃，搅拌反应0.5～1小时，降至室温后即得到改性酚醛胺固化剂；
②称取改性酚醛胺固化剂、促进剂、耐热填料和偶联剂，将改性酚醛胺固化剂、促进剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入耐热填料和偶联剂，继续搅拌20～30分钟后得到B组分。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、酚醛环氧树脂的环氧基含量高，固化后产物交联密度高，且对金属材料有较好的粘附力。多官能度环氧树脂粘度低、活性高，在改善产品粘度和固化速度的同时，进一步提高了产物的交联密度。本发明在双酚A型环氧树脂中引入酚醛环氧树脂和多官能度环氧树脂，制备的胶液固化速度快，上硬度快，附着力高、机械性能好，具有优异的耐高温性能；
2、茶籽油为我国特有的、天然的、可再生的植物油，其不饱和脂肪酸的含量较高，分子量较大。本发明通过环氧化反应制备了一种环氧化茶籽油增韧剂，其带有反应基团，可与固化剂反应形成大分子柔性链，在胶液固化过程中，反应到环氧树脂固化物主链当中，提供良好的柔韧性和耐冲击性能；
3、目前市场上的酚醛胺固化剂活性低，固化速度慢，且脆性较大。本发明采用多元胺、烷基苯酚与多聚甲醛经曼尼希反应制得的改性酚醛胺固化剂，是将长链大分子苯酚引入到酚醛胺结构中，利用大分子链段的柔性和烷基苯酚的促进作用，提高固化剂的韧性和反应活性，以此制得的产品可在常温下快速固化，具有优异的耐热性、耐水性、耐介质性和耐老化性等性能，适合于特种胶粘剂的制备。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，包括如下组分：A组分100份，B组分100份。
A组分制备方法：
a、环氧化茶籽油增韧剂的制备：按照重量份，称取各原料，将100份茶籽油，在搅拌的条件下，升温至60℃，缓慢加入65份双氧水和6份硫酸的混合溶液，然后升温至70℃，搅拌反应6小时，降至室温后即得到环氧化茶籽油增韧剂；
b、按照重量份，称取各原料，将35份E-51双酚A型环氧树脂、13.6份E-44双酚A型环氧树脂、5.4份NPPN-631酚醛环氧树脂、2份多官能度环氧树脂AG-80环氧树脂、1份聚丙二醇二缩水甘油醚和2份环氧化茶籽油增韧剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入38份铁粉、2份铝粉、1份气相白炭黑，继续搅拌30分钟后得到A组分。
B组分制备方法：
a、改性酚醛胺固化剂的制备：按照重量份称取各原料，在44.4份十二烷基苯酚中加入40.4份3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷，搅拌升温至60℃，分批加入15.2份多聚甲醛，并控制反应温度在70℃，搅拌反应2小时，再升温至80℃，搅拌反应0.5小时后即得到改性酚醛胺固化剂；
b、按照重量份称取各原料，将30份改性酚醛胺固化剂、3份2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入65份硅微粉、2份KH550偶联剂，继续搅拌30分钟后得到B组分。
胶液的使用：将上述制备的A组分和B组分按质量比1:1混合均匀即可进行粘接。
实施例2
一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，包括如下组分：A组分100份，B组分100份。
A组分制备方法：
a、环氧化茶籽油增韧剂的制备：按照重量份称取各原料，将100份茶籽油中，在搅拌的条件下，升温至50℃，缓慢加入65份双氧水和6份硫酸的混合溶液，然后升温至70℃，搅拌反应5小时，降至室温后即得到环氧化茶籽油增韧剂；
b、按照重量份称取各原料，将27份E-51双酚A型环氧树脂、10份NPPN-638S酚醛环氧树脂、10份TDE-85多官能度环氧树脂、5份活性稀释剂间苯二酚二缩水甘油醚和5份环氧化茶籽油增韧剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入30份铁粉、11份银粉、2份气相白炭黑，继续搅拌20分钟后得到A组分。
B组分制备方法：
a、改性酚醛胺固化剂的制备：按照重量份称取各原料，在49.4份十二烷基苯酚中加入33.7份多元胺异佛尔酮二胺，搅拌升温至60℃，分批加入16.9份多聚甲醛，并控制反应温度在60℃，搅拌反应1小时，再升温至80℃，搅拌反应0.5小时后即得到改性酚醛胺固化剂；
b、按照重量份称取各原料，将45份改性酚醛胺固化剂、4份1,3-双[3-(二甲胺基)丙基]脲促进剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入40份碳酸钙粉、10份陶瓷粉、1份KH570偶联剂，继续搅拌20分钟后得到B组分。
胶液的使用：将上述制备的A组分和B组分按质量比1:1混合均匀即可进行粘接。
实施例3
一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，包括如下组分：A组分100份，B组分100份。
A组分制备方法：
a、环氧化茶籽油增韧剂的制备：按照重量份称取各原料，将100份茶籽油，在搅拌的条件下，升温至60℃，缓慢加入65份双氧水和6份硫酸的混合溶液，然后升温至70℃，搅拌反应6小时，降温后即得到环氧化茶籽油增韧剂；
b、按照重量份称取各原料，将15份双酚A型环氧树脂E51环氧树脂、15份NPPN-638S酚醛环氧树脂、3份多官能度环氧树脂AFG-90环氧树脂、2份环氧化茶籽油增韧剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入60份铜粉、4.5份银粉、0.5份气相白炭黑，继续搅拌20～30分钟后得到A组分。
B组分制备方法：
a、改性酚醛胺固化剂的制备：按照重量份称取各原料，在59.4份苯乙烯化苯酚中加入27.4份异佛尔酮二胺，搅拌升温至60℃，分批加入13.2份多聚甲醛，并控制反应温度在70℃，搅拌反应2小时，再升温至80℃，搅拌反应1小时后即得到改性酚醛胺固化剂；
b、按照重量份称取各原料，将55份改性酚醛胺固化剂、5份苄基二甲胺促进剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入30份硅微粉、10份海泡石粉，继续搅拌30分钟后得到B组分。
胶液的使用：将上述制备的A组分和B组分按质量比1:1混合均匀即可进行粘接。
对比例1
一种环氧铸工AB胶，包括如下组分：A组分100份，B组分100份。
A组分制备方法：
按照重量份称取各原料，将40份E51环氧树脂、10份E44环氧树脂、4份聚丙二醇二缩水甘油醚投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入45份铁粉、1份气相白炭黑，继续搅拌20分钟后得到A组分；
B组分制备方法：
按照质量份称取各原料，将30份酚醛胺固化剂、3份2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入65份硅微粉、2份KH550偶联剂，继续搅拌20分钟后得到B组分。
胶液的使用：将上述制备的A组分和B组分按质量比1:1混合均匀即可进行粘接。
将上述实施例1～3制得的耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，以及对比例1制得的环氧铸工AB胶进行性能测试，结果如下表1所示。
表1试样性能检测结果
由表1可知，在常规力学性能方面，实施例1～3试样的硬度、拉伸强度、冲击强度和剪切强度等机械性能明显优于对比例1试样。在化学稳定性方面，实施例1～3试样的浸酸、浸碱、浸盐和浸油等耐化学介质性能及120℃高温条件下剪切强度，与对比例1试样相比，性能极优。
另外，纵向对比，实施例1～3试样经浸酸、浸碱、浸盐和浸油等化学介质处理后的性能与标准条件相比基本未下降，120℃高温条件下剪切强度为标准条件下剪切强度的80％以上，说明实施例1～3试样的耐高温性能和化学稳定性优异，可满足特种条件下使用。
整体来看，酚醛环氧树脂、多官能度环氧树脂、环氧化茶籽油增韧剂和改性酚醛胺固化剂的加入对本发明的环氧铸工AB胶性能的提高有显著作用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，其特征在于：所述环氧铸工AB胶由A组分和B组分组成，其中A组分的成分按照重量份含量如下：
环氧树脂 30~55份；
多官能度环氧树脂 2~10份；
活性稀释剂 0~5份；
环氧化茶籽油增韧剂 2~5份；
金属粉料 40~65份；
触变剂 0~2份；
B组分的成分按照重量份含量如下：
改性酚醛胺固化剂 30~55份；
促进剂 2~5份；
耐热填料 40~65份；
偶联剂 0~2份；
所述多官能度环氧树脂为AG-80、AFG-90、TDE-85中的至少一种；
所述的改性酚醛胺固化剂为多元胺、烷基苯酚与多聚甲醛经曼尼希反应后得到的，其中多元胺、烷基苯酚与多聚甲醛的物质的量比为1.0~1.1 : 1 : 1；
所述的烷基苯酚为苯乙烯化苯酚、十二烷基苯酚中的至少一种；
所述环氧树脂为酚醛环氧树脂与双酚A型环氧树脂的混合物，其中酚醛环氧树脂的质量为环氧树脂质量的10~50%。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-44中的至少一种；所述酚醛环氧树脂为NPPN-631、NPPN-638S、F-44、F-51、F-54中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，其特征在于：所述的环氧化茶籽油增韧剂为茶籽油和双氧水在硫酸催化下进行环氧化反应得到的，其中茶籽油、双氧水与硫酸的重量份比为100:65:6。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶，其特征在于：所述的多元胺为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二甲胺、1,2-环己二胺、1,3-环己二甲胺、甲基环戊二胺、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺中的至少一种。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种耐高温、化学稳定性好的环氧铸工AB胶的制备方法，其特征在于：所述环氧铸工AB胶的制备方法具体步骤为：
A组分的制备方法：
①环氧化茶籽油增韧剂的制备：称取茶籽油、双氧水与硫酸，将茶籽油搅拌升温至50~60℃，加入双氧水和硫酸的混合溶液，然后升温至70℃，搅拌反应5~6小时，降至室温后即得到环氧化茶籽油增韧剂；
②将环氧树脂、多官能度环氧树脂、活性稀释剂及环氧化茶籽油增韧剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入金属粉料和触变剂，继续搅拌20~30分钟后得到A组分；
B组分的制备方法：
①改性酚醛胺固化剂的制备：称取烷基苯酚、多元胺和多聚甲醛，在烷基苯酚中加入多元胺，搅拌升温至60℃，加入多聚甲醛，并控制反应温度在60~70℃，搅拌反应1~2小时，再升温至80℃，搅拌反应0.5~1小时，降至室温后即得到改性酚醛胺固化剂；
②称取改性酚醛胺固化剂、促进剂、耐热填料和偶联剂，将改性酚醛胺固化剂、促进剂投入反应釜中，搅拌均匀后，依次加入耐热填料和偶联剂，继续搅拌20~30分钟后得到B组分。
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