CN1454956A - 单组份高弹性环氧粘合剂 - Google Patents

Abstract

本发明是一种单组份高弹性环氧粘合剂。现有技术中未改性的环氧树脂由于脆性大，断裂伸长率低，随着工程粘合剂需求量的增加，对环氧粘合剂的要求愈来愈高。本发明的粘合剂体系由分子中含有两个以上环氧基团的环氧树脂、聚硫橡胶、固化剂、固化促进剂、消泡剂、硅烷偶联剂、颜填料、触变剂等组成。由该组成制得的环氧粘合剂，其具有高弹性、粘接性好、触变性好的特点，并具有可用机械泵输送粘度，是一种具有良好应用前景的工程粘合剂。

Description

单组份高弹性环氧粘合剂

技术领域

本发明涉及环氧粘合剂领域。

背景技术

以环氧树脂为基料的粘合剂，能粘接多种金属和非金属材料，它具有良好的加工性能、优良的机械性能、电性能和耐化学性能。但是，未改性的环氧树脂固化后，由于脆性大(断裂伸长率约4％左右)限制了它的使用。

改性环氧树脂的方法很多，但以加入弹性体和热塑性塑料进行改性增韧的方法为主。但以往弹性体改性方法在粘合剂的固化过程中发生弹性体和环氧树脂的相分离，弹性体形成分散相，在体系受到冲击时可吸收能量，从而达到增韧改性的目的。随着工程粘合剂需求量的增加，目前对其的研究需求增多。

工程粘合剂必须具备良好的粘接强度和韧性。有些场合对粘合剂的弹性、使用工艺性能也有特殊的要求，比如在车用灯具的装配线中，粘合剂通常采用机械泵输送，要求粘合剂具有较低的粘度，同时要求粘合剂在使用和固化过程中具有较好的触变性，即很少发生流淌。而对于用于玻璃灯罩和金属底座的粘合剂，则要求粘合剂具有良好的弹性，如粘合剂的断裂伸长要求达到50％以上等。目前该类粘合剂尚不能达到使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种韧性高、弹性好、粘接性好的环氧粘合剂。

本发明所述的粘合剂采用的环氧树脂是分子中具有两个以上环氧基团的树脂，包括双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂等。这类环氧树脂可单独使用，也可几种树脂混用，能够达到所需性能。

本发明的聚硫橡胶是环氧端基的聚硫橡胶，固化剂、固化促进剂、消泡剂、偶联剂、颜填料等均是现有环氧粘合剂常规用料，如：双氰胺、咪唑、不含硅的高聚物消泡剂系列(如德国毕克公司的BYK-051、052等)、KH550和560系列偶联剂、碳酸钙、硅微粉等颜填料、二氧化硅触变剂等。

本发明所述的粘合剂体系中的增韧剂是聚硫橡胶。除此之外体系还有固化剂、固化促进剂以及消泡剂、硅烷偶联剂、颜填料等。各组成的份数含量如下：

环氧树脂                                 100

环氧端基聚硫橡胶                         50-250

固化剂                                   6-12

固化促进剂                               1-15

消泡剂                                   0.1-1.5

硅烷偶联剂                               0.1-2.0

颜料                                     30-150

填料                                     40-80

触变剂                                   0-10。

本发明各组份的更好组成是：

环氧树脂                                 100

聚硫橡胶                                 100-200

固化剂                                   8-10

固化促进剂                               3-10

消泡剂                                   0.5-1.2

硅烷偶联剂                               0.5-1.0

颜料                                     30-150

填料                                     40-80

触变剂                                   0-10。

本发明的增韧剂聚硫橡胶是环氧端基的聚硫橡胶并可先经过预反应处理，具体做法是先将环氧端基的聚硫橡胶与固化剂和固化促进剂在90-100℃下预反应50-60分钟。经该方法处理的聚硫橡胶在粘合剂体系中将作为环氧树脂的固化剂，即：在粘合剂固化过程中，在环氧树脂的固化交联点之间引入柔性链段，达到增韧改性的目的，同时聚硫橡胶不与环氧树脂发生相分离。

上述聚硫橡胶的数均分子量是800-1200，环氧当量是60-750为好。

本发明的固化剂是环氧树脂的常用固化剂双氰胺，但其固化温度较高，为了提高固化速度，可使用固化促进剂，可采用的固化促进剂是下述的一种或几种合用，如：2-乙基-4-甲基咪唑，2-苯基咪唑，2-苯基-4-甲基咪唑，2-十一碳烷基咪唑，2-十七碳烷基咪唑及上述咪唑的三嗪复合物系列，氰尿酸复合物系列以及3-苯基-1，1-二甲基脲。固化促进剂的选用以满足储存期和固化条件的要求为前提。

对于触变性良好的粘合剂，去除粘合剂体系中的气泡是比较困难的。粘合剂中的气泡，主要是填料表面吸附的气泡带入和加工搅拌过程中带入的空气等，而加工过程使用三辊机会不同程度地增加粘合剂体系的自由能，也不利于气泡的消除。本发明所述的粘合剂采用的消泡剂是不含硅的高分子量聚合物的消泡剂如德国毕克公司的BYK-051、052、053、055、057、555等，其具有较低的表面张力和HLB(亲水疏水平衡值)。

本发明粘合剂采用较好的偶联剂是硅烷偶联剂，如KH550，KH560，KH570等。

本发明所述粘合剂采用的颜料是钛白粉和碳黑，均不经过特殊处理就可使用，采用该颜料制得粘合剂的外观为灰色。

填料是碳酸钙、硅微粉、氧化铝粉中的一种或几种的合用，不经过特殊处理就可使用。

触变性的产生是在体系中形成较弱的可逆三维结构相互作用，这种作用在大多情况下为氢键力。这种三维结构能为机械影响所破坏，粘合剂体系的粘度由此下降。静置条件下，三维结构自行复生，粘度又会上升。常用的触变剂有气相二氧化硅、有机膨润土、聚乙烯蜡、触变性树脂等。本发明不同于以往的技术在于聚硫橡胶经预反应后可赋予粘合剂体系一定的触变性，可使配方中的气相二氧化硅的用量可大大降低，本发明的用量0-10份即可，从而使体系的触变性达到施工要求的同时，体系的粘度较容易地控制在较低的水平，便于机械泵的输送。

本发明粘合剂使用时在120-130℃下固化60-90分钟即可。

本发明粘合剂的制备方法与现有环氧粘合剂的制备方法相同，用现有环氧粘合剂的制备方法、利用本发明的组份，本领域技术人员均可获得本发明的高弹性粘合剂。

本发明提供了一种单组份、高弹性、触变性良好且具有可用机械泵输送粘度的环氧粘合剂。其特点是粘接性好、具有断裂伸长率大于50％的优良弹性。该粘合剂体系由分子中含有两个以上环氧基团的环氧树脂、聚硫橡胶、固化剂双氰胺以及固化促进剂、消泡剂、硅烷偶联剂、颜填料等组成。该发明区别于已有的技术特征是该粘合剂具备优良的使用性能如低粘度、触变性等和优良的粘接性能如剪切强度、剥离强度、断裂伸长率、耐水耐候性等相结合的综合性能，且所使用的环氧树脂的增韧剂在体系固化过程中与环氧树脂不发生相分离。

附图说明

表1是本发明实施例2、3、4实施条件列表。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明的特点

例1、

将10克2-十七烷基咪唑、12克双氰胺和190克环氧端基聚硫橡胶置于100℃油浴中反应1小时，得到预反应产物。冷却后加入环氧树脂100克、碳酸钙60克、钛白粉100克、碳黑1克、0.5克消泡剂BYK-555、0.5克KH550、气相二氧化硅2克，搅匀后置于三辊机上辊轧两遍。再置于压力容器内，搅拌下抽真空脱泡，即成为粘合剂。该粘合剂粘度为300Pa.s。该粘合剂在130℃下1小时可以完全固化。触变性为小于5mm。剪切强度(常温)为7.5MPa，40℃温水120小时后为6.0MPa。T型剥离强度(常温)500N/20mm，40℃温水120小时后为350N/20mm。与玻璃板粘接强度(常温)80N不剥离，80℃温水24小时后60N不剥离。断裂伸长率为90％。ShD硬度为15。

本发明进一步的实施例条件如表1，表1的实施例产物经测试，其粘合剂性能指标获得令人满意的效果。

Claims (12)

1、一种单组份高弹性环氧粘合剂，它是由分子中含有两个以上环氧基团的环氧树脂、聚硫橡胶、固化剂以及固化促进剂、消泡剂、硅烷偶联剂、颜填料组成的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于各组成的含量份数是：

环氧树脂                                100

环氧端基聚硫橡胶                         50-250

固化剂                                  6-12

固化促进剂                              1-15

消泡剂                                  0.1-1.5

硅烷偶联剂                              0.1-2.0

颜料                                    30-150

填料                                    40-80

触变剂                                  0-10。

2、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于各组成的含量份数是：

环氧树脂                                100

环氧端基聚硫橡胶                         100-200

固化剂                                  8-10

固化促进剂                              3-10

消泡剂                                  0.5-1.2

硅烷偶联剂                              0.5-1.0

颜料                                    30-150

填料                                    40-80

触变剂                                  0-10。

3、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于该粘合剂制备时先将环氧端基的聚硫橡胶与固化剂和固化促进剂在90-100℃下预反应50-60分钟即可。

4、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于增韧改性剂聚硫橡胶在粘合剂固化后与环氧树脂不发生相分离，聚硫橡胶的数均分子量为800-1200，环氧当量为600-750。

5、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的固化剂是双氰胺。

6、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的固化促进剂是下述中的一种或几种合用：2-乙基-4-甲基咪唑，2-苯基咪唑，2-苯基-4-甲基咪唑，2-十一碳烷基咪唑，2-十七碳烷基咪唑或上述咪唑的三嗪复合物系列、氰尿酸复合物系列，3-苯基-1，1-二甲基脲。

7、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的消泡剂是不含硅的高分子量的消泡剂。

8、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的硅烷偶联剂是下述硅烷偶联剂的任一种：KH550，KH560，KH570。

9、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的颜料是钛白粉和碳黑，不经特殊处理就可使用。

10、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的填料是下述填料中的一种或几种合用：碳酸钙，硅微粉，氧化铝粉，不经特殊处理就可使用。

11、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于所述的触变剂是气相二氧化硅。

12、根据权利要求1所述的单组份高弹性环氧粘合剂，其特征在于粘合剂使用的条件为120-130℃固化60-90分钟。