CN117511478A - 一种高韧性环氧结构胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于结构胶制备技术领域，具体公开了一种高韧性环氧结构胶及制备方法，高韧性环氧结构胶包括主剂组分和固化剂组分,主剂组分包括以下质量分数的原材料：基础环氧树脂：35％～65％；柔性环氧树脂：15％～25％；稀释剂：2％～8％；增韧剂：5％～10％；填充料：15％～30％；气相二氧化硅：5％～10％；第一助剂：0.5％～1％；固化剂组分包括以下质量分数的原材料：胺类固化剂：50％～70％；填充料：15％～30％；气相二氧化硅：5％～10％；第二助剂：0.1％～1％。采用的基础环氧树脂与柔性环氧树脂的混合，在分子结构上保证结构胶刚性和韧性的结合，使用增韧剂能够提高韧性，从而确保碳纤维拉挤板试样在中间工作段断裂，使得测得的性能数据具备参考价值。

Description

一种高韧性环氧结构胶及制备方法
技术领域
本发明属于结构胶制备技术领域，尤其涉及一种高韧性环氧结构胶及制备方法。
背景技术
目前国内主流叶型中，拉挤板主梁已基本取代了传统的玻纤真空灌注梁、碳纤预浸料梁。据最新统计，国内风电叶片主梁用拉挤板生产线总量高达1420余条，总产能预估36万吨，其中碳板产能预估1.8万吨。碳纤维拉挤板开发初期使用国外碳纤维，随着国产碳纤维技术的进步及价格优势，逐渐成为国内碳纤维拉挤板的主要供应渠道。通过调整纤维与树脂之间的匹配，碳纤维拉挤板的模量可从130GPa提高至150GPa，进一步提升了叶片轻量化水平。
碳纤维拉挤板的兴起，也带动了国内对其性能测试的研究。复合材料拉压性能测试研究，不仅能确定材料性能指标参数，而且还可分析影响力学性能的因素及其关系，为结构设计提供理论依据。在复合材料试样测试过程中，通常会在夹持部位粘贴加强片，用于保护测试样品不受破坏，从而保证测试结果的稳定性和可靠性。然而，碳纤维拉挤板模量远高于玻板，刚度比较大，普通加强片粘接用胶韧性较差，试样破坏容易发生在加强片位置而非中间工作段，导致测试无效。因此现在急需开发出一种高韧性环氧结构胶，来确保碳纤维拉挤板试样在中间工作段断裂，使得测得的性能数据具备参考价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高韧性环氧结构胶及制备方法，能够确保加强片在测试过程中，试样件可以在中间工作段(即没贴加强片的位置)发生有效断裂，最大程度的避免试验机夹持样件根部时产生应力集中而造成两端根部断裂(非工作区断裂，非有效断裂)。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种高韧性环氧结构胶，包括主剂组分和固化剂组分，所述主剂组分和固化剂组分按比例混合形成混合物；
所述主剂组分包括以下质量分数的原材料：
基础环氧树脂：35％～65％；
柔性环氧树脂：15％～25％；
稀释剂：2％～8％；
增韧剂：5％～10％；
填充料：15％～30％；
气相二氧化硅：5％～10％；
第一助剂：0.5％～1％；
所述固化剂组分包括以下质量分数的原材料：
胺类固化剂：50％～70％；
填充料：15％～30％；
气相二氧化硅：5％～10％；
第二助剂：0.1％～1％。
进一步，所述主剂组分和固化剂组分的体积比为1.5-2.5:1。
进一步，所述主剂组分中的基础环氧树脂为双酚-A-环氧树脂和双酚-F-环氧树脂两者的混合物，两者的质量混合配比为3-5:1。
进一步，所述主剂组分中的柔性环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂和氢化双酚-A-环氧树脂三者的混合物，三者的质量混合配比为1:1.5-2.5:3.5-4.5。
进一步，所述主剂组分中的增韧剂为高分子量聚醚和核壳粒子两者的混合物，两者质量混合配比为1:3-5，所述高分子量聚醚和核壳粒子混合后能够形成海岛结构。
进一步，所述核壳粒子为聚丁二烯橡胶为核，聚丙烯酸酯为壳的核壳结构共聚物。
进一步，所述主剂组分和固化剂组分中的填充料均为短切纤维、纳米碳酸钙、滑石粉三者的混合物，三者质量混合配比为1:14-16:7-9。
进一步，所述固化剂组分中的胺类固化剂为聚醚胺、聚酰胺、脂环胺、酚醛胺四者的混合物，四者质量混合配比为38-42:25-35:4-6:17-23。
进一步，所述第一助剂为偶联剂、抗氧化剂和第一颜料三者的混合物，三者质量混合配比为8-12:1.5-2.5:0.05-0.15；所述第二助剂为偶联剂、流变助剂和第二颜料三者的混合物，三者质量混合配比为8-12:0.5-1.5:0.05-0.15。
一种高韧性环氧结构胶的制备方法，包括以下步骤：
制备主剂组分：包括以下步骤：
将基础环氧树脂、柔性环氧树脂、稀释剂和增韧剂按比例加入分散釜中，加热至80～120℃下分散1～2小时；
降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；
加入气相二氧化硅，搅拌均匀，在温度为30～50℃下，真空搅拌1～2小时；
加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装得到所述主剂组分；
制备固化剂组分：包括以下步骤：
将胺类固化剂加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；
加入填充料搅拌均匀；
加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌1～2小时；
加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装得到所述固化剂组分；
制备结构胶：将制备得到的主剂组分和固化剂组分按比例混合。
本技术方案的有益效果在于：
1)本发明采用的基础环氧树脂与柔性环氧树脂的混合，在分子结构上保证结构胶刚性和韧性的结合。
2)本发明采用的增韧剂为可形成海岛结构的高分子量聚醚和核壳粒子混合物，具有超高的韧性。
3)本发明采用的胺类固化剂为聚醚胺、聚酰胺、脂环胺、酚醛胺四者混合物，在分子结构上保证结构胶刚性和韧性的结合，维持较长的操作时间。
4)本发明采用的填充料为短切纤维、纳米碳酸钙和滑石粉的混合物，能够提升产品的粘接性能。
5)本发明的第一助剂主要为偶联剂和抗氧化剂，第二助剂主要为偶联剂和流变助剂，能够保证储存和粘接的稳定性能。
6)本发明在第一助剂和第二助剂中分别加入第一颜料和第二颜料，给主剂组分和固化剂组分上色，从而将主剂组分和固化剂组分从外观上进行分别。
附图说明
图1为本发明一种高韧性环形结构胶的制备方法的流程图；
图2为将实施例中制备得到的环氧结构胶与加强片进行粘接后的试样测试图；
图3为将对比例1中制备得到的环氧结构胶与加强片进行粘接后的试样测试图；
图4为将对比例2中制备得到的环氧结构胶与加强片进行粘接后的试样测试图；
图5为将对比例3中制备得到的环氧结构胶与加强片进行粘接后的试样测试图；
图6为将对比例4中制备得到的环氧结构胶与加强片进行粘接后的试样测试图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种高韧性环氧结构胶，包括主剂组分和固化剂组分，主剂组分和固化剂组分按体积比为1.5-2.5:1混合形成混合物，具体为2:1；
主剂组分包括以下质量分数的原材料：
基础环氧树脂：35％～65％；基础环氧树脂为双酚-A-环氧树脂和双酚-F-环氧树脂两者的混合物，两者的质量混合配比为3-5:1，具体为4:1；
柔性环氧树脂：15％～25％；柔性环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂和氢化双酚-A-环氧树脂三者的混合物，三者的质量混合配比为1:1.5-2.5:3.5-4.5，具体为1:2:4；
稀释剂：2％～8％；稀释剂为双官能环氧稀释剂和单官能环氧稀释剂二者的混合物，二者的质量混合配比为2:1；
增韧剂：5％～10％；增韧剂为高分子量聚醚和核壳粒子两者的混合物，两者质量混合配比为1:3-5，具体为：1:4；高分子量聚醚和核壳粒子混合后能够形成海岛结构；核壳粒子为聚丁二烯橡胶为核，聚丙烯酸酯为壳的核壳结构共聚物，外观为乳白色有弹性的粉末；
填充料：15％～30％；填充料为短切纤维、纳米碳酸钙、滑石粉三者的混合物，三者质量混合配比为1:14-16:7-9，具体为1:15:8；
气相二氧化硅：5％～10％；
第一助剂：0.5％～1％；第一助剂为偶联剂、抗氧化剂和第一颜料三者的混合物，三者质量混合配比为8-12:1.5-2.5:0.05-0.15，具体为10:2:0.1；本实施例中第一颜料为黑色；
固化剂组分包括以下质量分数的原材料：
胺类固化剂：50％～70％；胺类固化剂为聚醚胺、聚酰胺、脂环胺、酚醛胺四者的混合物，四者质量混合配比为38-42:25-35:4-6:17-23，具体为40:30:5:20；
填充料：15％～30％；填充料为短切纤维、纳米碳酸钙、滑石粉三者的混合物，三者质量混合配比为1:14-16:7-9，具体为1:15:8；
气相二氧化硅：5％～10％；
第二助剂：0.1％～1％；第二助剂为偶联剂、流变助剂和第二颜料三者的混合物，三者质量混合配比为8-12:0.5-1.5:0.05-0.15，具体为10:1:0.1；本实施例中第一颜料为黄色；
填充料中，短切纤维的粒径为150-200um，本实施例中具体为180um；纳米碳酸钙的粒径为3000-5000目，本实施例中具体为4000目；滑石粉的粒径为1000-2000目，本实施例中具体为1500目。
如图1所示，具体制备过程如下：
S1:制备主剂组分：包括以下步骤：
S1.1:将基础环氧树脂、柔性环氧树脂、稀释剂和增韧剂按比例加入高速分散釜中，加热至80～120℃下高速分散1～2小时；
S1.2:降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；
S1.3:加入气相二氧化硅，搅拌均匀，在温度为30～50℃下，真空搅拌1～2小时，转速为200～300转/分钟；
S1.4:加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装得到主剂组分，主剂组分为黑色膏状体；
S1’:制备固化剂组分：包括以下步骤：
S1’.1:将胺类固化剂加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；
S1’.2:加入填充料搅拌均匀；
S1’.3:加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌1～2小时，转速为200～300转/分钟；
S1’.4:加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装得到固化剂组分，固化剂组分为黄色膏状体；
S2:制备结构胶：将制备得到的主剂组分和固化剂组分按体积比为2：1的比例进行混合，混合后的结构胶为灰色膏状体。
实施例中各组分的具体比例如表1.1：
表1.1
主剂组分 比例(％) 固化剂组分 比例(％)
基础环氧树脂 42 聚醚胺 26.7
柔性环氧树脂 20 聚酰胺 20
稀释剂 5.5 脂环胺 3.3
增韧剂 6 酚醛胺 10
填充料 20 填充料 20
气相二氧化硅 6 气相二氧化硅 8.5
第一助剂 0.5 第二助剂 0.5
将表1.1中的主剂组分和固化剂组分以2:1的体积比混合后得到的环氧结构胶进行力学性能测试，其力学性能如表1.2：
表1.2
本体拉伸强度(MPa) 52
本体拉伸模量(MPa) 3480
断裂拉伸应变(％) 10％
本体冲击强度(KJ/m2) 73
剪切拉伸强度(MPa) 42
将得到的环氧结构胶用于加强片的粘接，粘接后再75℃的温度条件下固化4小时(在常温施胶操作时间较长，中温迅速反应，因此采用75℃)，之后对制得的试样进行测试，测试结果为：在工作区断裂，符合要求，如图2所示。
对比例1
对比例1中各组分的具体比例如表2.1：
表2.1
主剂组分 比例(％) 固化剂组分 比例(％)
基础环氧树脂 60 聚醚胺 70
柔性环氧树脂 0 聚酰胺 0
稀释剂 8 脂环胺 0
增韧剂 5 酚醛胺 0
填充料 20 填充料 20
气相二氧化硅 6 气相二氧化硅 9
第一助剂 1 第二助剂 1
其中主剂组分中的基础环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填充料和第一助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。主剂组分的制备方法为：依次将基础环氧树脂、稀释剂、增韧剂按比例加入高速分散釜中，加热至80～120℃下高速分散1～2小时；降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；气相二氧化硅加入上述混合料中搅拌均匀，维持上述温度，真空搅拌1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得主剂组分，且为黑色膏状体。
其中固化剂组分中的填充料和第二助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。固化剂组分的制备方法为：将聚醚胺加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；继续加入填充料搅拌均匀；加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌均匀1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得固化剂组分，且为黄色膏状体。
将表2.1中的主剂组分和固化剂组分以2:1的体积比混合后得到的环氧结构胶进行力学性能测试，其力学性能如表2.2：
表2.2
将得到的环氧结构胶用于加强片的粘接，粘接后再75℃的温度条件下固化4小时，之后对制得的试样进行测试，测试结果为：在非工作区断裂，如图3所示。
对比例2
对比例2中各组分的具体比例如表3.1：
表3.1
主剂组分 比例(％) 固化剂组分 比例(％)
基础环氧树脂 0 聚醚胺 70
柔性环氧树脂 60 聚酰胺 0
稀释剂 8 脂环胺 0
增韧剂 5 酚醛胺 0
填充料 20 填充料 20
气相二氧化硅 6 气相二氧化硅 9
第一助剂 1 第二助剂 1
其中主剂组分中的柔性环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填充料和第一助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。主剂组分的制备方法为：依次将柔性环氧树脂、稀释剂、增韧剂按比例加入高速分散釜中，加热至80～120℃下高速分散1～2小时；降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；气相二氧化硅加入上述混合料中搅拌均匀，维持上述温度，真空搅拌1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得主剂组分，且为黑色膏状体。
其中固化剂组分中的填充料和第二助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。固化剂组分的制备方法为：将聚醚胺加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；继续加入填充料搅拌均匀；加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌均匀1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得固化剂组分，且为黄色膏状体。
将表3.1中的主剂组分和固化剂组分以2:1的体积比混合后得到的环氧结构胶进行力学性能测试，其力学性能如表3.2：
表3.2
本体拉伸强度(MPa) 24
本体拉伸模量(MPa) 1480
断裂拉伸应变(％) 10％
本体冲击强度(KJ/m2) 32
剪切拉伸强度(MPa) 9
将得到的环氧结构胶用于加强片的粘接，粘接后再75℃的温度条件下固化4小时，之后对制得的试样进行测试，测试结果为：在非工作区断裂，如图4所示。
对比例3
对比例3中各组分的具体比例如表4.1：
表4.1
主剂组分 比例(％) 固化剂组分 比例(％)
基础环氧树脂 60 聚醚胺 0
柔性环氧树脂 0 聚酰胺 0
稀释剂 8 脂环胺 70
增韧剂 5 酚醛胺 0
填充料 20 填充料 20
气相二氧化硅 6 气相二氧化硅 9
第一助剂 1 第二助剂 1
其中主剂组分中的基础环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填充料和第一助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。主剂组分的制备方法为：依次将基础环氧树脂、稀释剂、增韧剂按比例加入高速分散釜中，加热至80～120℃下高速分散1～2小时；降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；气相二氧化硅加入上述混合料中搅拌均匀，维持上述温度，真空搅拌1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得主剂组分，且为黑色膏状体。
其中固化剂组分中的填充料和第二助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。固化剂组分的制备方法为：将脂环胺加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；继续加入填充料搅拌均匀；加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌均匀1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得固化剂组分，且为黄色膏状体。
将表4.1中的主剂组分和固化剂组分以2:1的体积比混合后得到的环氧结构胶进行力学性能测试，其力学性能如表4.2：
表4.2
本体拉伸强度(MPa) 67
本体拉伸模量(MPa) 3180
断裂拉伸应变(％) 2％
本体冲击强度(KJ/m2) 23
剪切拉伸强度(MPa) 20
将得到的环氧结构胶用于加强片的粘接，粘接后再75℃的温度条件下固化4小时，之后对制得的试样进行测试，测试结果为：在非工作区断裂，如图5所示。
对比例4
对比例4中各组分的具体比例如表5.1：
表5.1
其中主剂组分中的基础环氧树脂、柔性环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填充料和第一助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。主剂组分的制备方法为：依次将基础环氧树脂、柔性环氧树脂、稀释剂、增韧剂按比例加入高速分散釜中，加热至80～120℃下高速分散1～2小时；降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；气相二氧化硅加入上述混合料中搅拌均匀，维持上述温度，真空搅拌1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得主剂组分，且为黑色膏状体。
其中固化剂组分中的填充料和第二助剂的组成成分和比例均与实施例中各原料的组成成分和比例相同。固化剂组分的制备方法为：将聚醚胺、聚酰胺、酚醛胺加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；继续加入填充料搅拌均匀；加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌均匀1～2小时(转速为200～300转/分钟)；加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装，获得固化剂组分，且为黄色膏状体。
将表5.1中的主剂组分和固化剂组分以2:1的体积比混合后得到的环氧结构胶进行力学性能测试，其力学性能如表5.2：
表5.2
本体拉伸强度(MPa) 57
本体拉伸模量(MPa) 2780
断裂拉伸应变(％) 6％
本体冲击强度(KJ/m2) 53
剪切拉伸强度(MPa) 22
将得到的环氧结构胶用于加强片的粘接，粘接后再75℃的温度条件下固化4小时，之后对制得的试样进行测试，测试结果为：在非工作区断裂，如图6所示。
将实施例、对比例1到对比例4进行对比，可以得出：
①对比例1相对于实施例在材料上少了柔性环氧树脂、聚酰胺、脂环胺和酚醛胺；对比例2相对于实施例在材料上少了基础环氧树脂、聚酰胺、脂环胺和酚醛胺；对比例3对于实施例在材料上少了柔性环氧树脂、聚醚胺、聚酰胺和酚醛胺；对比例4对于实施例在材料上少了脂环胺，可见柔性环氧树脂、基础环氧树脂和胺类固化剂的种类对于提高环氧结构胶的韧性非常重要，少了某一个都会对环氧结构胶的性能造成影响，最终导致试样在非工作区断裂。
②将对比例1和对比例2进行比较，二者中胺类固化剂都只有聚醚胺，对比例1中无柔性环氧树脂，对比例2中无基础环氧树脂，对比例1中的本体拉伸强度、本体拉伸模量、本体冲击强度、剪切拉伸强度均高于对比例2，对比例2中的断裂拉伸应变大于对比例1。可见在本体拉伸强度、本体拉伸模量、本体冲击强度、剪切拉伸强度方面，基础环氧树脂的影响大于柔性环氧树脂；在断裂拉伸应变方面，柔性环氧树脂的影响大于基础环氧树脂。
③将对比例1和对比例3进行比较，二者中均无柔性环氧树脂，对比例1中胺类固化剂只有聚醚胺，对比例3中胺类固化剂只有脂环胺，对比例3中的本体拉伸强度、本体拉伸模量、剪切拉伸强度均高于对比例1，对比例1中的断裂拉伸应变和本体冲击强度均高于对比例3。可见在本体拉伸强度、本体拉伸模量、剪切拉伸强度方面，脂环胺的影响大于聚醚胺；在断裂拉伸应变和本体冲击强度方面，聚醚胺的影响大于脂环胺。
④将实施例与对比例4进行比较，对比例4对于实施例在材料上少了脂环胺，其本体拉伸模量、断裂拉伸应变、本体冲击强度和剪切拉伸强度均小于实施例，可见胺类固化剂的种类对环氧结构胶的性能影响较大。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：包括主剂组分和固化剂组分，所述主剂组分和固化剂组分按比例混合形成混合物；
所述主剂组分包括以下质量分数的原材料：
基础环氧树脂：35％～65％；
柔性环氧树脂：15％～25％；
稀释剂：2％～8％；
增韧剂：5％～10％；
填充料：15％～30％；
气相二氧化硅：5％～10％；
第一助剂：0.5％～1％；
所述固化剂组分包括以下质量分数的原材料：
胺类固化剂：50％～70％；
填充料：15％～30％；
气相二氧化硅：5％～10％；
第二助剂：0.1％～1％。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述主剂组分和固化剂组分的体积比为1.5-2.5:1。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述主剂组分中的基础环氧树脂为双酚-A-环氧树脂和双酚-F-环氧树脂两者的混合物，两者的质量混合配比为3-5:1。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述主剂组分中的柔性环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂和氢化双酚-A-环氧树脂三者的混合物，三者的质量混合配比为1:1.5-2.5:3.5-4.5。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述主剂组分中的增韧剂为高分子量聚醚和核壳粒子两者的混合物，两者质量混合配比为1:3-5，所述高分子量聚醚和核壳粒子混合后能够形成海岛结构。
6.根据权利要求5所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述核壳粒子为聚丁二烯橡胶为核，聚丙烯酸酯为壳的核壳结构共聚物。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述主剂组分和固化剂组分中的填充料均为短切纤维、纳米碳酸钙、滑石粉三者的混合物，三者质量混合配比为1:14-16:7-9。
8.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述固化剂组分中的胺类固化剂为聚醚胺、聚酰胺、脂环胺、酚醛胺四者的混合物，四者质量混合配比为38-42:25-35:4-6:17-23。
9.根据权利要求1所述的一种高韧性环氧结构胶，其特征在于：所述第一助剂为偶联剂、抗氧化剂和第一颜料三者的混合物，三者质量混合配比为8-12:1.5-2.5:0.05-0.15；所述第二助剂为偶联剂、流变助剂和第二颜料三者的混合物，三者质量混合配比为8-12:0.5-1.5:0.05-0.15。
10.一种用于制备权利要求9所述的高韧性环氧结构胶的方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备主剂组分：包括以下步骤：
将基础环氧树脂、柔性环氧树脂、稀释剂和增韧剂按比例加入分散釜中，加热至80～120℃下分散1～2小时；
降温至30～50℃，投入第一助剂中的第一颜料后混合均匀；再加入填充料搅拌均匀；
加入气相二氧化硅，搅拌均匀，在温度为30～50℃下，真空搅拌1～2小时；
加入第一助剂中的抗氧化剂和偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装得到所述主剂组分；
制备固化剂组分：包括以下步骤：
将胺类固化剂加入搅拌釜中，加入第二助剂中的流变助剂和第二颜料后搅拌均匀；
加入填充料搅拌均匀；
加入气相二氧化硅搅拌均匀，真空搅拌1～2小时；
加入第二助剂中的偶联剂后搅拌0.5～1小时，过滤封装得到所述固化剂组分；
制备结构胶：将制备得到的主剂组分和固化剂组分按比例混合。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106753134A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 上海康达化工新材料股份有限公司 一种用于耐盐雾、耐湿热的风力发电叶片合模粘接的环氧结构胶及其制备方法
CN111087958A (zh) * 2019-12-20 2020-05-01 北京高盟新材料股份有限公司 一种室温快速固化环氧胶粘剂及其制备方法
CN112680156A (zh) * 2020-12-23 2021-04-20 重庆德天汽车新材料研究院有限公司 一种高韧性双组分环氧结构胶及其制备方法
CN112778950A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 上海康达化工新材料集团股份有限公司 一种用于风力发电叶片合模粘接的高效中温快固环氧结构胶及制备方法
CN116656295A (zh) * 2023-06-21 2023-08-29 北京高盟新材料股份有限公司 一种中低温固化高强度高韧性环氧胶粘剂及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106753134A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 上海康达化工新材料股份有限公司 一种用于耐盐雾、耐湿热的风力发电叶片合模粘接的环氧结构胶及其制备方法
CN111087958A (zh) * 2019-12-20 2020-05-01 北京高盟新材料股份有限公司 一种室温快速固化环氧胶粘剂及其制备方法
CN112680156A (zh) * 2020-12-23 2021-04-20 重庆德天汽车新材料研究院有限公司 一种高韧性双组分环氧结构胶及其制备方法
CN112778950A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 上海康达化工新材料集团股份有限公司 一种用于风力发电叶片合模粘接的高效中温快固环氧结构胶及制备方法
CN116656295A (zh) * 2023-06-21 2023-08-29 北京高盟新材料股份有限公司 一种中低温固化高强度高韧性环氧胶粘剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
游敏;李明波;袁有录;林高;余海洲;: "胶粘剂冲击性能测试方法研究现状", 材料导报, no. 2, 25 November 2019 (2019-11-25), pages 220 - 224 *

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