1.本发明属于环氧树脂技术领域，具体涉及一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法及应用。
背景技术：
2.环氧树脂泡沫是一种以环氧树脂为主体，复配发泡剂加热固化制备而成，具有密度轻，强度大等优点，在需要减重的材料中得到大量的应用。
3.目前环氧树脂泡沫与玻璃等材质的粘接效果较差，市场一般采用直接添加硅烷偶联剂的方法，或者预先对基材进行处理。由于直接加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的分子量比较小，含有的硅氧碳键较少，如果要达到较好的作用需要加入的硅烷偶联剂量较多，而由于含环氧基的硅烷偶联剂一般只含有一个环氧基团，这个环氧基在环氧固化过程中，起到一个阻聚的作用，为了达到良好的粘接作用而加入大量的环氧基硅烷偶联剂会使环氧树脂泡沫的本体强度降低。如果用处理剂对基材进行预先的处理，现场操作又比较复杂。
技术实现要素：
4.本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法及应用。
5.本发明采用的技术方案为：一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其具体步骤如下：（1）在容器中加入多异氰酸酯，再加入溶剂，然后将容器置于冷水中，在惰性气体保护下进行搅拌；（2）将氨基硅烷偶联剂在惰性气体保护下，水浴滴加到步骤（1）中溶液后进行初次搅拌，然后将容器置于温水中进行再次搅拌；（3）将s-缩水甘油加入步骤（2）所得到的溶液中，在惰性气体保护下进行反应，反应完成后除去溶剂，制备成粘接助剂。
6.较好的，所述步骤（1）中冷水温度为0-20℃，所述步骤（1）中的搅拌时间为10-20min。
7.较好的，所述步骤（2）中水浴温度为0-20℃，所述步骤（2）中温水温度为70-80℃，所述步骤（2）中的初次搅拌时间为30-60min，所述步骤（2）中的再次搅拌时间为30-60min。
8.较好的，所述步骤（3）中反应温度为60-65℃，所述步骤（3）中反应时间为2-3h。
9.较好的，所述步骤（1）中溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、碳酸二甲酯、甲苯中的一种，所述步骤（1）中的多异氰酸酯为hdi缩二脲、hdi三聚体、tdi三聚体、ipdi三聚体中的一种。
10.较好的，所述步骤（2）中的氨基硅烷偶联剂为双（3-三甲氧基硅基丙基）胺、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0011]
较好的，所述多异氰酸酯、氨基硅烷偶联剂、s-缩水甘油的摩尔比例为1：（1.5-2.5）：（0.5-1.5），其中多异氰酸酯与氨基硅烷偶联剂、s-缩水甘油之和的摩尔比为1:3，所述溶剂的用量为多异氰酸酯用量的80%-150%。
[0012]
一种环氧树脂泡沫粘接助剂的应用，其具体步骤如下：将环氧树脂，在固化剂，脲类促进剂，发泡微球下，与所述粘接助剂在常温条件下混合均匀，在130-150℃的条件下保温30-60min，最终发泡成型。
[0013]
较好的，所述环氧树脂、固化剂、脲类促进剂、发泡微球、粘接助剂按质量比为100:（9-11）:（2-3）:（3-5）：（0.5-3）。
[0014]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明通过采用氨基硅烷偶联剂与多异氰酸酯反应制备出含异氰酸酯基的粘接助剂，进一步与s-缩水甘油反应制备出含环氧基、氨基甲酸酯基、脲基以及大量硅氧烷的粘接助剂，再添加入环氧树脂泡沫中后，一方面通过环氧基参与到主链反应，另一方面在固化过程中粘接助剂里的硅氧烷结构与玻璃，阳极氧化铝等基材表面形成更好的粘接强度。
[0015]
2、本发明通过s-缩水甘油（含有一个环氧基与一个羟基的小分子）制备成含有环氧基团及多个碳氧氮结构的粘接助剂，在加入到环氧树脂泡沫中后环氧基团参与到与固化剂的反应接枝到主链中，碳氧氮结构主要起到粘接的作用。
[0016]
3、本发明中多异氰酸酯与氨基硅烷偶联剂、s-缩水甘油之和的摩尔比为1:3，这是因为多异氰酸酯为3官能度，氨基硅烷偶联剂及s-缩水甘油均含有一个活泼氢，因此采用摩尔比1:3可以最大程度的保证反应完全，提升粘接助剂的使用性能。
[0017]
4、本发明预先使用溶剂对多异氰酸酯进行溶解，避免在反应后期由于粘度增加较快，难以搅拌均匀，造成制备的粘接助剂分子量离散度较大难以起到最佳的粘接效果，使得到的最终产品具有较小的分子量离散度，粘接效果也更佳。
具体实施方式
[0018]
为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。
[0019]
实施例1：在1000ml四口烧瓶中加入239gn100（hdi缩二脲），加入239g乙酸丁酯作为溶剂，将四口烧瓶置于低于20℃冷水中，开启搅拌桨至转速200r/min，在氮气保护情况下搅拌10分钟进行溶解，得到溶液a；将341g双（3-三甲氧基硅基丙基）胺在氮气保护下，低于20℃水浴滴加到溶液a中，加入完成后继续搅拌30分钟，调整转速至200r/min，将四口烧瓶置于70℃水中继续搅拌1小时，得到溶液b；将37gs-缩水甘油加入溶液b中，在氮气保护，60℃条件下反应2小时，抽真空除去溶剂，倒入玻璃瓶密封保存，制备成粘接助剂。
[0020]
将e51型环氧树脂泡沫，在双氰胺作固化剂，ur300作脲类促进剂，expancel 461du40作发泡微球下，与制备得到的粘接助剂按质量比为100:11:3:5:2.5的比例在常温条件下混合均匀，在150℃的条件下保温50min，最终发泡成型，泡沫性能见表1。
[0021]
对比例1：将e51型环氧树脂，在双氰胺作固化剂，ur300作脲类促进剂，expancel 461du40发泡微球按质量比为100:11:3:5的比例在常温条件下混合均匀，在150℃的条件下保温50min，最终发泡成型，泡沫性能见表1。
[0022]
表1 环氧树脂泡沫的粘接强度
样品粘接强度（mpa）破坏形式实施例16.32%界面破坏对比例12.067%界面破坏由表1可知：实施例1中制备的改性的环氧树脂泡沫与对比例1制备的环氧树脂泡沫相比，粘接性能大幅度提升，粘接强度是未改性时的3倍左右，基材表面破坏程度大幅降低，达到了改性的目的。
技术特征：
1.一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在容器中加入多异氰酸酯，再加入溶剂，然后将容器置于冷水中，在惰性气体保护下进行搅拌；（2）将氨基硅烷偶联剂在惰性气体保护下，水浴滴加到步骤（1）中溶液后进行初次搅拌，然后将容器置于温水中进行再次搅拌；（3）将s-缩水甘油加入步骤（2）所得到的溶液中，在惰性气体保护下进行反应，反应完成后除去溶剂，制备成粘接助剂。2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中冷水温度为0-20℃，所述步骤（1）中的搅拌时间为10-20min。3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中水浴温度为0-20℃，所述步骤（2）中温水温度为70-80℃，所述步骤（2）中的初次搅拌时间为30-60min，所述步骤（2）中的再次搅拌时间为30-60min。4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中反应温度为60-65℃，所述步骤（3）中反应时间为2-3h。5.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、碳酸二甲酯、甲苯中的一种，所述步骤（1）中的多异氰酸酯为hdi缩二脲、hdi三聚体、tdi三聚体、ipdi三聚体中的一种。6.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的氨基硅烷偶联剂为双（3-三甲氧基硅基丙基）胺、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法，其特征在于，所述多异氰酸酯、氨基硅烷偶联剂、s-缩水甘油的摩尔比例为1：（1.5-2.5）：（0.5-1.5），其中多异氰酸酯与氨基硅烷偶联剂、s-缩水甘油之和的摩尔比为1:3，所述溶剂的用量为多异氰酸酯用量的80%-150%。8.一种环氧树脂泡沫粘接助剂，其特征在于，所述粘接助剂由权利要求1-7中任一所述方法制得。9.根据权利要求8所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：将环氧树脂泡沫，在固化剂，脲类促进剂，发泡微球下，与所述粘接助剂在常温条件下混合均匀，然后在130-150℃的条件下保温30-60min，最终发泡成型。10.根据权利要求9所述的一种环氧树脂泡沫粘接助剂的应用，其特征在于，所述环氧树脂、固化剂、脲类促进剂、发泡微球、粘接助剂按质量比为100:（9-11）:（2-3）:（3-5）：（0.5-3）。
技术总结
本发明公开了一种环氧树脂泡沫粘接助剂的制备方法及应用，首先将多异氰酸酯与溶剂混合，并在惰性气体保护下进行搅拌，然后将氨基硅烷偶联剂在惰性气体保护下，水浴滴加到混合溶液中，最后在混合溶液中加入S-缩水甘油，并在惰性气体保护下进行反应，反应完成后除去溶剂，制备成粘接助剂。将环氧树脂，在固化剂，脲类促进剂，发泡微球下，与制得的粘接助剂在常温条件下混合均匀，在150℃的条件下保温50min，最终发泡成型，制备成改性的环氧树脂泡沫。通过本发明方法改性的环氧树脂泡沫，粘接性能大幅度提升，粘接强度是未改性时的3倍左右，基材表面破坏程度大幅降低。基材表面破坏程度大幅降低。
技术研发人员：余启勇 潘广镇 张勇 李倩 刘光亚 龚祥明 刘辉 朱立凯
受保护的技术使用者：巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司
技术研发日：2022.01.22
技术公布日：2022/5/30