一种室温固化耐高温胶黏剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种室温固化耐高温胶黏剂及其制备方法，属于航空航天【技术领域】。在室温条件下，将所述聚酯树脂、主填料、辅助填料和固化剂进行混合，搅拌均匀，得到耐高温胶黏剂。本发明的耐高温胶黏剂，可以在室温下完成固化，在高温下经长时间加热，仍能保持较高的粘结强度。
【专利说明】一种室温固化耐高温胶黏剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种室温固化耐高温胶黏剂及其制备方法，属于航空航天【技术领域】。【背景技术】
[0002]耐高温胶黏剂在航天、航空、电子、汽车、机械制造等诸多【技术领域】中占有非常重要的地位，也是导弹、高速飞行器等国防尖端武器装备中不可或缺的重要材料。
[0003]随着各国先进武器的快速发展，对于胶黏剂的耐温等级和固化工艺提出了更高的要求。新型的高性能胶黏剂不仅需要比常规耐高温胶黏剂具有更高的耐温等级，而且胶黏剂必须具有能够低温固化(< 80°C)，甚至室温固化的特性，以满足极端条件下的工艺操作要求。
[0004]美国、前苏联等在耐高温胶黏剂领域的研究比较深入，所制备的耐高温胶黏剂耐温等级高，工作时间长，而且粘接强度高。俄罗斯专利中报道了一种胶黏剂在400°C高温下耐热时间可以达到50小时。阿波罗登月飞船上曾经采用了一种杂环改性结构胶黏剂，经500°C长时间老化后，热失重不超过3%。欧美、日本等国在战术导弹、飞机刹车盘、卫星、洲际导弹以及先进的战斗机上均使用了大量的耐高温胶黏剂。
[0005]现有的胶黏剂包含无机胶黏剂和有机胶黏剂两种。无机胶黏剂主要有硅酸盐类和磷酸盐类两大类；有机胶黏剂主要有酚醛、环氧、聚酰亚胺、有机硅、聚氨酯等多个品种。无机胶黏剂虽然具有较高的耐温等级(900°C~2500°C)，但是由于其耐酸碱性差、耐水性差，并且脆性大、耐冲击和振动性差，因此使用性能受到一定限制。有机胶黏剂虽然能够克服无机胶黏剂脆性大、耐冲击和抗振动性不好的缺点，但是在高温下容易分解，耐温等级普遍偏低，例如:环氧类胶黏剂的耐温等级只有150~200°C ;聚氨酯类胶黏剂耐温等级小于2000C ;聚酰亚胺的耐温等级相对较高，一般不超过350°C ;有机硅类胶黏剂的耐温等级短时间也不超过450°C;酚醛类胶黏 剂粘接强度高，温度超过400°C后容易被氧化，但是由于其具有残炭率高的特点，因此在当前各国的飞行器材料中应用较多。酚醛类胶黏剂的主要缺点是固化温度较高，一般需要在150~200°C加热固化，对于一些特殊应用环境，其使用就受到了限制。
[0006]我国从上个世纪中期也开展了耐高温胶黏剂研究，并成功研制了改性有机硅胶黏齐?、改性环氧胶黏剂、马来酰亚胺胶黏剂、聚酰亚胺胶黏剂、改性酚醛胶黏剂等多种体系耐高温胶黏剂，但是总体上来看，与国外航天型号上使用的高温胶黏剂在耐温性能及施工工艺等方面还存在较大的差距。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了提出一种室温固化耐高温胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂粘接强度高，耐高温性能好。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0009]本发明的一种室温固化耐高温胶黏剂，该胶黏剂包括聚酯树脂、主填料、辅助填料和固化剂；以聚酯树脂的质量为100份计算，主填料的质量为50-80份，辅助填料的质量为2-20份，固化剂的质量为60~120 ;
[0010]所述的聚酯树脂为含硼元素的聚酯树脂，硼元素的质量百分含量为10%~40% ；
[0011]所述的聚酯树脂为含端羟基的聚酯树脂；
[0012]所述的聚酯树脂为数均分子量为1000~1500的聚酯树脂；
[0013]所述的主填料为石英纤维、石棉粉、高补强碳黑、喷雾炭黑、高耐磨炭黑、气相法白碳黑中至少一种；
[0014]所述的主填料的粒径为10~300nm ；
[0015]所述的辅助填料为碳粉、硼粉、钛粉、氮化硼、活性氧化镁、氧化锌、氧化铁中至少一种；
[0016]所述的辅助填料的粒径为10~50 μ m ;
[0017]所述的固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、IPDI三聚体、TDI三聚体中至少一种；
[0018]本发明的一种室温固化耐高温胶黏剂的制备方法，步骤为:在室温条件下，将所述聚酯树脂、主填料、辅助填料和固化剂进行混合，搅拌均匀，搅拌5-15min，得到耐高温胶黏剂。
[0019]有益效果
`[0020]本发明的耐高温胶黏剂，可以在室温下完成固化，在高温下经长时间加热，仍能保持较高的粘结强度。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]将数均分子量为1050的端羟基碳硼烷聚酯树脂100g、高补强碳黑39g、喷雾碳黑25g、氧化铁2g、氮化硼3g和PAPIlOOg在室温下搅拌lOmin，使其混合均匀，得到室温固化耐闻温I父黏剂；
[0024]取三份各IOg得到的胶黏剂用于粘接不锈钢试片，得到三组不锈钢试片，一组用于常温测试，一组用于600°C测试，一组用于800°C测试；室温固化8天后，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试；
[0025]将粘接好的不锈钢试样在常温条件下，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为6.SMPa ；
[0026]将粘接好的不锈钢试样在600°C条件下，保温60min，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为1.2MPa ；
[0027]将粘接好的不锈钢试样在800° C条件下，保温60min，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为0.7MPa。
[0028]实施例2
[0029]将数均分子量为1192的端羟基碳硼烷聚酯树脂100g、石棉粉55g、活性氧化镁5g、氧化铁8g、氮化硼8g和TDI三聚体80g在室温下搅拌lOmin，使其混合均匀，得到室温固化耐闻温I父黏剂；
[0030]取两份各IOg得到的胶黏剂用于粘接不锈钢试片，得到两组不锈钢试片，一组用于常温测试，一组用于600°C测试；室温固化7天后，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试；
[0031]将粘接好的不锈钢试样在常温条件下，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为IOMPa ；
[0032]将粘接好的不锈钢试样在600°C条件下，保温60min，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为2.0MPa0
[0033]实施例3
[0034]将数均分子量为1380的端羟基碳硼烷聚酯树脂100g、石棉粉60.4g、活性氧化镁18.6g、氧化铁4g、氮化硼6g和PAPI 102g在室温下搅拌lOmin，使其混合均匀，得到室温固化耐高温胶黏剂；
[0035]取两份各IOg得到的胶黏剂用于粘接不锈钢试片，得到两组不锈钢试片，一组用于常温测试，一组用于600°C测试；室温固化10天后，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试；
[0036]将粘接好的不锈钢试样在常温条件下，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为5.3MPa ；
[0037]将粘接好的不锈钢试样在600°C条件下，保温60min，按GJB444-1988胶粘剂高温拉伸剪切强度试验方法(金属对金属)对试样进行测试，得到其粘接强度为2.3MPa。
[0038]由上述测试结果可知，本发明提供的耐高温胶黏剂作为金属粘接剂，可以在室温下固化，在高温下保持一定时间后仍具有一定的粘接强度，具有一定的耐高温性能。
【权利要求】
1.一种室温固化耐高温胶黏剂，其特征在于:该胶黏剂包括聚酯树脂、主填料、辅助填料和固化剂；以聚酯树脂的质量为100份计算，主填料的质量为50-80份，辅助填料的质量为2-20份，固化剂的质量为60~120 ; 所述的主填料为石英纤维、石棉粉、高补强碳黑、喷雾炭黑、高耐磨炭黑、气相法白碳黑中至少一种； 所述的辅助填料为碳粉、硼粉、钛粉、氮化硼、活性氧化镁、氧化锌、氧化铁中至少一种； 所述的固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、IPDI三聚体、TDI三聚体中至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种室温固化耐高温胶黏剂，其特征在于:聚酯树脂为含硼元素的聚酯树脂，硼元素的质量百分含量为10%~40%。
3.根据权利要求1或2所述的一种室温固化耐高温胶黏剂，其特征在于:聚酯树脂为含端羟基的聚酯树脂。
4.根据权利要求 1所述的一种室温固化耐高温胶黏剂，其特征在于:聚酯树脂为数均分子量为1000~1500的聚酯树脂。
5.根据权利要求1所述的一种室温固化耐高温胶黏剂，其特征在于:主填料的粒径为10 ~300nm。
6.根据权利要求1所述的一种室温固化耐高温胶黏剂，其特征在于:辅助填料的粒径为 10 ~50 μ m。
7.—种室温固化耐高温胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤为:在室温条件下，将所述聚酯树脂、主填料、辅助填料和固化剂进行混合，搅拌均匀，搅拌5-15min，得到耐高温胶黏剂。
【文档编号】C09J175/06GK103509512SQ201310396293
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】冯华东, 王立峰, 陈江涛, 凌铭博 申请人:航天材料及工艺研究所, 中国运载火箭技术研究院