专利名称：一种新型发泡结构胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种发泡胶及其制备方法。
背景技术：
近年来在军工和民用机械、电气制造领域内，用于金属和非金属轻质夹芯结构件 胶接和填充的发泡结构胶的应用日趋广泛。这类胶粘剂制造时使用的树脂基体的品种主 要有硬质聚氨酯、热固性酚醛树脂、含胺类潜伏性固化剂的环氧树脂以及环氧_酚醛树脂 等。上述各类材料组成的配方体系，经加热、加压固化后形成的发泡结构胶的综合性能以满 足美国波音飞机制造公司相应的发泡胶材料规范BMS 5-90中规定各项指标为最基本的技 术要求。以上述树脂为基材制造的各类发泡胶，在按各自使用工艺和技术要求进行加热固 化后，虽然各项性能如耐热性、管剪强度以及耐久等性能均可满足不同胶接部位的使用要 求，但因固化后的胶粘剂中往往含有微量的极性基团如羟基等，又因为提高胶的内聚强度 和解决固化过程中胶粘剂内部产生大量放热的散热问题，配方中多采用铝粉等金属粉末作 填料，因而这些发泡胶的耐热性能、力学性能、耐冲击性能和介电性能都远远不能满足当前 军工和电气器材制造领域对发泡胶粘剂提出的新技术要求。端基带有-OCN基团的氰酸酯类的热固性树脂，由于氧原子和氮原子的电负性高 且具有共振结构，在有催化剂的条件下，可聚合生成三嗪环状结构且不含羟基等极性基团 的基体，以氰酸酯为基材的发泡结构胶以优异的耐热性能、力学性能、耐冲击性能和良好的 介电性能而成为一种可满足当前航空、航天领域规定的各项指标所要求的新产品。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术制备的发泡结构胶的耐热性能、力学性能、耐 冲击性能和介电性能差，不能满足当前军工和电气器材制造领域对发泡胶粘剂提出的技术 要求而提供了一种新型发泡结构胶及其制备方法。本发明提供的一种新型发泡结构胶是按重量份数比由100份氰酸酯预聚体、3 8 份催化剂、0. 5 4份发泡剂、2 8份触变剂、3 10份增韧剂和5 30份填料制成。本发明提供的一种新型发泡结构胶的制备方法，可以按以下步骤实现一、制备氰 酸酯预聚体；二、制备催化剂；三、在经过预热的双辊混胶机上将步骤一制备的氰酸酯预聚 体和步骤二制得的催化剂与发泡剂、触变剂、增韧剂和填料进行机械混合，混合均勻后取下 并制成胶块，趁热在压膜机上将胶块压制成胶膜，即得到本发明的发泡结构胶；其中，步骤 三中按重量份数比由100份氰酸酯预聚体、3 8份催化剂、0. 5 4份发泡剂、2 8份触 变剂、3 10份增韧剂和5 30份填料混合。制备出的发泡结构胶为白色、带状，膜厚度为0. 5 2. 5mm,视密度为0. 3 0. 65g/cm3 ；发泡比为2. 5 3. 0 ；流淌性为3. 0 5. 0mm。该发泡结构胶具备优良的自粘性，使用工艺简便；具有优异耐热性能，耐温范围 为-55 230°C ；优良的力学性能和耐冲击性能，常温抗压强度> 18MPa，常温管剪强度彡5MPa，在温度为177°C时管剪强度彡4MPa，在温度为230°C时管剪强度彡2MPa ；具有优良 的介电性能，介电常数为1.43，介电损耗正切为0. 005，其基本性能满足当前军工和电气器 材制造领域对发泡胶粘剂提出的技术要求。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一本实施方式一种新型发泡结构胶是按重量份数比由100份氰酸 酯预聚体、3 8份催化剂、0. 5 4份发泡剂、2 8份触变剂、3 10份增韧剂和5 30 份填料制成。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是氰酸酯预聚体为双酚A 型氰酸酯树脂；或者双酚A型氰酸酯树脂和聚砜树脂混合物，所述双酚A型氰酸酯树脂和聚 砜树脂混合物中双酚A型氰酸酯树脂和聚砜树脂的质量份数比为100 0.01 35。本实施方式中双酚A型氰酸酯树脂是一种白色晶体粉末，分子量为278. 31，熔点 Tm = 80 82°C，介电常数ε彡3，介电损耗正切tg δ彡0. 005，玻璃化温度Tg彡260°C， 热分解温度Td> 450°C，纯度>99% ；聚砜树脂是一种白色塑料颗粒，相对密度为1.24g/ cm3，比浓粘度η为0.45 0.80，热变形温度HDT彡172°C，介电常数ε为3.0，介电损耗 正切tg δ ^ 0. 005，拉伸强度为73. 5MPa，断裂伸长率为20% 50%。本实施方式采用的双酚A型氰酸酯树脂为江苏省江都市吴桥树酯厂出品，工业
P
ΡΠ O具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是催化剂是壬基酚和 乙酰丙酮铜的混合物，壬基酚和乙酰丙酮铜的重量份数比为80 2 3。其他与具体实施 方式一或二相同。本实施方式采用的壬基酚为南京厚旺化工有限公司出品，工业品；乙酰丙酮铜为 扬州市兴业助剂有限公司出品，一级化学试剂。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同的是发泡剂是热膨胀性微胶 囊，所述热膨胀性微胶囊的外壳材料是高分子热塑性丙烯酸酯，壁厚为2 16 μ m，内含可 发泡性碳氢化合物，微胶囊的抗压性在30MPa以上，膨胀温度为90 150°C。其他与具体实 施方式三相同。本实施方式采用的发泡剂是日本松本油脂制药株式会社出品，工业品。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是触变剂为气相法白炭 黑，它是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅的非金属絮状物，原生粒径为7 80nm， 比表面积大于100m2/g。其他与具体实施方式
四相同。本实施方式采用的气相法白炭黑为沈阳化工股份有限公司出品，工业品。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是增韧剂为聚乙烯醇缩丁 醛。其他与具体实施方式
五相同。 本实施方式采用的聚乙烯醇缩丁醛为广州基元化工有限公司出品，工业品。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六不同的是填料是玻璃微球和硅微 粉中的一种或两种，其中为玻璃微球和硅微粉混合时，玻璃微球与硅微粉的重量份数比为1 1 3。本实施方式中玻璃微球是一种中空、密闭的正球形粉末状的超轻质填充材料，视 密度为0. 12 0. 60g/cm3，粒径为15 135 μ m ；硅微粉是一种灰白色粉末，粒径为600 1250 目，SiO2 含量> 99%。本实施方式采用的玻璃微球产自美国3M公司，为工业品；硅微粉为连云港市东海 县长通硅微粉有限公司出品，工业品。
具体实施方式
八本实施方式一种新型发泡结构胶的制备方法按以下步骤实现 一、制备氰酸酯预聚体；二、制备催化剂；三、在经过预热的双辊混胶机上将步骤一制备的 氰酸酯预聚体和步骤二制得的催化剂与发泡剂、触变剂、增韧剂和填料进行机械混合，混合 均勻后取下并制成胶块，趁热在压膜机上将胶块压制成胶膜，即得到本发明的发泡结构胶； 其中，步骤三中按重量份数比由100份氰酸酯预聚体、3 8份催化剂、0. 5 4份发泡剂、 2 8份触变剂、3 10份增韧剂和5 30份填料混合。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同的是步骤一中氰酸酯预聚体 的制备方法按下述操作进行在一个玻璃容器内将双酚A型氰酸酯树脂或双酚A型氰酸酯 树脂与聚砜树脂混合物在氮气保护下，于160 180°C下加热并搅拌进行反应，直至用玻璃 棒蘸取反应生成的聚合物立即下垂拉成15 20cm的长条时停止加热，立即出料，然后冷 却，得到氰酸酯预聚体；其中，所述双酚A型氰酸酯树脂和聚砜树脂混合物中双酚A型氰酸 酯树脂和聚砜树脂的质量份数比为100 0.01 35。其他与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
八不同的是步骤二中催化剂的制 备方法按下述操作进行将壬基酚和乙酰丙酮铜混合，在电炉上缓慢加热，温度为50 60°C，至二者完全混溶后停止加热，冷却到室温，其中壬基酚和乙酰丙酮铜的重量份数比为 80 2 3。其他与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十一本实施方式一种高性能发泡结构胶的制备方法按以下步骤实 现一、在一个玻璃容器内，将IOOg双酚A型氰酸酯树脂在氮气保护下于165 175°C下加 热并搅拌进行反应，直至用玻璃棒蘸取IOg反应生成的聚合物立即下垂拉成15 20cm的 长条时停止加热，立即出料，然后冷却，得到氰酸酯预聚体；二、在一个IOOmL烧杯内，将80g 壬基酚和3g乙酰丙酮铜混合，在电炉上缓慢加热，温度不超过60°C，至二者完全混溶后停 止加热，冷却到室温即制得壬基酚和乙酰丙酮铜催化剂，放于干燥处备用；三、在经过预热 的双辊混胶机上，将步骤一制备的IOOg双酚A型氰酸酯预聚体和步骤二制备的5g催化剂 与1.5g发泡剂、12g玻璃微球、6g聚乙烯醇缩丁醛、4g气相法白炭黑在80°C条件下混合均 勻，制成胶块，取下后趁热在压膜机上将胶块压制成厚度为1. Omm的发泡结构胶。该发泡结构胶在175°C条件下加热固化3h后，视密度为0.46g/cm3;发泡比为2.7 ； 流淌性为3. 5mm ；常温抗压强度彡12MPa,常温管剪强度彡5. 6MPa,在177°C时管剪强度 彡4. 9MPa，在230°C时管剪强度彡3. 2MPa，介电常数为1. 43，介电损耗正切为0. 005。耐老 化和耐介质等耐久性能可满足美国波音公司制定的同类材料技术规范BMS 5-90的要求。
具体实施方式
十二 本实施方式新型发泡结构胶的制备方法按以下步骤实现 一、在一个玻璃容器内将IOOg双酚A型氰酸酯树脂与30g聚砜树脂在氮气保护下于170 180°C温度下加热并搅拌进行反应，直至用玻璃棒蘸取IOg反应生成的聚合物立即下垂 拉成15 20cm的长条时停止加热，立即出料，然后冷却，得到氰酸酯预聚体；二、在一个IOOmL烧杯内，将80g壬基酚和2. 4g乙酰丙酮铜混合，在电炉上缓慢加热，保持温度不超过 60°C，至二者完全混溶后停止加热，冷却到室温即制得壬基酚和乙酰丙酮铜催化剂，放于干 燥处备用；三、在经过预热的双辊混胶机上将步骤一制备的双酚A型氰酸酯预聚体IOOg和 步骤二制备的4g催化剂与2g发泡剂、15g硅微粉、5g聚乙烯醇缩丁醛、2g气相法白炭黑在 80°C下混合均勻，制成胶块，然后趁热在压膜机上将胶块压制成厚度为2. 5mm的发泡结构 胶。该发泡结构胶在175°C条件下加热固化3h后，视密度为0. 52g/cm3 ；发泡比为2. 5 ； 流淌性为4. Omm;常温抗压强度彡20MPa，常温管剪强度彡8. OMPa，在177°C时管剪强度 彡7. OMPa，在230°C时管剪强度彡2MPa，介电常数正切为1. 54，介电损耗为0. 005。耐老化 和耐介质等耐久性能可满足美国波音公司制定的同类材料技术规范BMS 5-90的要求。
具体实施方式
十三本实施方式新型发泡结构胶的制备方法按以下步骤实现 一、在一个玻璃容器内将300g双酚A型氰酸酯树脂与50g聚砜树脂在氮气保护下于170 180°C温度下加热并搅拌进行反应，直至用玻璃棒蘸取IOg反应生成的聚合物立即下垂 拉成15 20cm的长条时停止加热，立即出料，然后冷却，得到氰酸酯预聚体；二、在一个 IOOmL烧杯内，将80g壬基酚和2. 7g乙酰丙酮铜混合，在电炉上缓慢加热，保持温度不超过 60°C，至二者完全混溶后停止加热，冷却至室温即制得壬基酚和乙酰丙酮铜催化剂，放于干 燥处备用；三、在经过预热的双辊混胶机上将步骤一制备的双酚A型氰酸酯预聚体200g和 步骤二制备的12g催化剂与3g发泡剂、20g硅微粉、6g聚乙烯醇缩丁醛、8g气相法白炭黑 在80°C下混合均勻，制成胶块，然后趁热在压膜机上将胶块压制成厚度为1. 5mm的发泡结 构胶。该发泡结构胶在175°C条件下加热固化3h后，视密度为0.51g/cm3;发泡比为 2. 7 ；流淌性为3. 5mm ；常温抗压强度彡18MPa，常温管剪强度彡8. OMPa, 177°C时管剪强度 彡6. 5MPa，230°C时管剪强度彡3MPa，介电常数为1. 52，介电损耗正切为0. 005。耐老化和 耐介质等耐久性能可满足美国波音公司制定的同类材料技术规范BMS 5-90的要求。
具体实施方式
十四本实施方式新型发泡结构胶的制备方法按以下步骤实现 一、在一个玻璃容器内将IOOOg双酚A型氰酸酯树脂与200g聚砜树脂在氮气保护下于 170 180°C温度下加热并搅拌进行反应，直至用玻璃棒蘸取IOg反应生成的聚合物立即下 垂拉成15 20cm的长条时停止加热，立即出料，然后冷却，得到氰酸酯预聚体；二、在一个 IOOmL烧杯内，将80g壬基酚和2. 4g乙酰丙酮铜混合，在电炉上缓慢加热，保持温度不超过 60°C，至二者完全混溶后停止加热，冷却至室温即制得壬基酚和乙酰丙酮铜催化剂，放于干 燥处备用；三、在经过预热的双辊混胶机上将步骤一制备的氰酸酯预聚体400g和步骤二制 备的32g催化剂与7g发泡剂、60g硅微粉、30g聚乙烯醇缩丁醛、20g玻璃微球、8g气相法白 炭黑在80°C下混合均勻，制成胶块，然后趁热在压膜机上将胶块压制成厚度为0. 5mm的发 泡结构胶。该发泡结构胶在175 °C条件下加热固化3h后，视密度为0. 55g/cm3 ；发泡比为 2. 6 ；流淌性为3. 3mm ；常温抗压强度彡22MPa，常温管剪强度彡8. OMPa, 177°C时管剪强度 彡7MPa，230°C时管剪强度彡2MPa，介电常数为1. 58，介电损耗正切为0. 005。耐老化和耐 介质等耐久性能可满足美国波音公司制定的同类材料技术规范BMS 5-90的要求。
权利要求
一种新型发泡结构胶，其特征在于该发泡结构胶按重量份数比由100份氰酸酯预聚体、3～8份催化剂、0.5～4份发泡剂、2～8份触变剂、3～10份增韧剂和5～30份填料制成。
2.根据权利要求1所述的一种新型发泡结构胶，其特征在于氰酸酯预聚体为双酚A型 氰酸酯树脂；或者为双酚A型氰酸酯树脂和聚砜树脂混合物，所述双酚A型氰酸酯树脂和聚 砜树脂混合物中双酚A型氰酸酯树脂和聚砜树脂的质量份数比为100 0.01 35。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型发泡结构胶，其特征在于催化剂是壬基酚和乙 酰丙酮铜的混合物，壬基酚和乙酰丙酮铜的重量份数比为80 2 3。
4.根据权利要求3所述的一种新型发泡结构胶，其特征在于发泡剂是热膨胀性微胶 囊，所述热膨胀性微胶囊的外壳材料是高分子热塑性丙烯酸酯，壁厚为2 16 μ m，内含可 发泡性碳氢化合物，微胶囊的抗压性在30MPa以上，膨胀温度为90 150°C。
5.根据权利要求4所述的一种新型发泡结构胶，其特征在于触变剂为气相法白炭黑。
6.根据权利要求5所述的一种新型发泡结构胶，其特征在于增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛。
7.根据权利要求6所述的一种新型发泡结构胶，其特征在于填料是玻璃微球和硅微 粉中的一种或两种，其中为玻璃微球和硅微粉混合时，玻璃微球和硅微粉的重量份数比为 1 1 3。
8.权利要求1所述的一种新型发泡结构胶的制备方法，其特征在于它按以下步骤实 现一、制备氰酸酯预聚体；二、制备催化剂；三、在经过预热的双辊混胶机上将步骤一制备 的氰酸酯预聚体和步骤二制得的催化剂与发泡剂、触变剂、增韧剂和填料进行机械混合，混 合均勻后取下并制成胶块，趁热在压膜机上将胶块压制成胶膜，即得到本发明的发泡结构 胶；其中，步骤三中按重量份数比由100份氰酸酯预聚体、3 8份催化剂、0. 5 4份发泡 剂、2 8份触变剂、3 10份增韧剂和5 30份填料混合。
9.根据权利要求8所述的一种新型发泡结构胶的制备方法，其特征在于步骤一中氰酸 酯预聚体的制备方法按下述操作进行在一个玻璃容器内将双酚A型氰酸酯树脂或双酚A 型氰酸酯树脂与聚砜树脂混合物在氮气保护下，于160 180°C加热并搅拌进行反应，直至 用玻璃棒蘸取反应生成的聚合物立即下垂拉成15 20cm的长条时停止加热，立即出料，然 后冷却，得到氰酸酯预聚体；其中，所述双酚A型氰酸酯树脂和聚砜树脂混合物中双酚A型 氰酸酯树脂和聚砜树脂的质量份数比为100 0.01 35。
10.根据权利要求8所述的一种新型发泡结构胶的制备方法，其特征在于步骤二中催 化剂的制备方法按下述操作进行将壬基酚和乙酰丙酮铜混合，在电炉上缓慢加热，温度为 50 60°C，至二者完全混溶后停止加热，冷却到室温，其中壬基酚和乙酰丙酮铜的重量份 数比为80 2 3。
全文摘要
一种新型发泡结构胶及其制备方法，它涉及一种发泡胶及其制备方法。它解决了现有技术制备的发泡胶耐热性能、力学性能、耐冲击性能和介电性能差等问题。该高性能发泡结构胶是由氰酸酯预聚体、催化剂、发泡剂、触变剂、增韧剂和填料制成的。制备方法1.制备氰酸酯预聚体；2.制备催化剂；3.将氰酸酯预聚体与催化剂、发泡剂、触变剂、增韧剂、填料混合后制成胶块，然后再压制成胶膜，即得到本新型发泡结构胶，它可用于军工和民用机械，电气制造领域。
文档编号C09J181/06GK101935514SQ20101029848
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者宋军军, 崔宝军, 张恩天, 李刚, 陈维君, 魏运召 申请人:黑龙江省科学院石油化学研究院