一种高性能中温固化单组分环氧结构胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及粘接剂领域，特别涉及一种高性能中温固化单组分环氧结构胶及其制备方法。


背景技术：

2.单组分环氧结构胶具有只有一个组分而不需计量混合，操作方便、不含溶剂，绿色环保、对各种基材都具有良好的粘接性，固化收缩率低、耐环境等优点而广泛的应用于汽车工业、建筑制造、电子通讯等行业。
3.单组分环氧结构胶分为湿气固化型和加热固化型。按照固化温度大致可分为低温(≤80℃)固化型单组分环氧、中温(80～150℃)固化型单组分环氧、高温(≥150℃)固化型单组分环氧。
4.现有的中温固化环氧结构胶主要用于电子印刷线路以及医疗器械等行业的包装密封及结构粘接，然而，现有的中温固化单组分环氧结构胶往往都存在韧性不够强、储存时间短的问题，随着市场对单组分环氧胶的需求不断增长，这些问题都亟待解决。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高性能中温固化单组分环氧结构胶，其韧性高、粘接强度大、储存期长，可短时耐高温(高达280℃)，可有效满足市场对单组份环氧结构胶的使用需求。
6.本发明的技术方案是：一种高性能中温固化单组分环氧结构胶，包含如下重量份组分：
7.环氧树脂100份；
8.稀释剂0
‑
30份；
9.潜伏型固化剂10
‑
15份；
10.增韧剂30
‑
40份；
11.促进剂3
‑
7份；
12.触变补强剂3
‑
7份；
13.偶联剂3
‑
5份；
14.填料20
‑
30份。
15.优选的，上述结构胶包含如下重量份组分：环氧树脂100份、稀释剂0
‑
25份、潜伏型固化剂10
‑
12份、增韧剂30
‑
35份、促进剂4
‑
6份、触变补强剂5
‑
7、偶联剂3
‑
5份、填料20
‑
25份。
16.进一步的，所述环氧树脂为双酚a二缩水甘油醚、双酚f二缩水甘油醚、蓖麻油改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、丙烯酸酯改性环氧树脂中的任一种或几种混合。
17.进一步的，所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚、十二至十四烷基缩水甘油醚、1,4
‑
丁二
醇二缩水甘油醚、1,6
‑
己二醇二缩水甘油醚的一种或几种混合，所述偶联剂为γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷的一种或几种混合。
18.进一步的，所述潜伏型固化剂为双氰胺或酰肼。
19.进一步的，所述增韧剂为核壳聚合物和液体橡胶。
20.进一步的，所述促进剂为咪唑、咪唑衍生物、取代脲的任一种或几种混合。
21.进一步的，所述触变补强剂为疏水性气相二氧化硅。
22.进一步的，所述填料为纳米碳酸钙、硅微粉、氧化钙、云母粉、滑石粉、高岭土中的任一种或几种混合。
23.上述结构胶的制备方法，包含以下步骤：
24.1)按比例取环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填料、触变补强剂，搅拌均匀；
25.2)在＞100℃环境下真空脱水，然后冷却至室温，按比例取潜伏型固化剂、促进剂、偶联剂，在＜40℃环境下搅拌均匀，抽真空脱泡，得到结构胶。
26.采用上述技术方案具有以下有益效果：
27.1、本发明提供的单组分环氧结构胶，利用环氧树脂作为主体树脂，填料和触变补强剂协同作为补强剂，使结构胶固化后耐温性佳、粘接强度极高；同时采用核壳聚合物和液体橡胶协同增韧，使结构胶固化后的胶层韧性极佳，且经过短时高温达到280℃的回流焊或波峰焊也不会出现脱胶或开裂的问题，可极大的提高本发明结构胶的应用范围；此外，采用咪唑、咪唑衍生物、取代脲作为协同促进剂，弥补了取代脲促进剂必须高温固化的劣势，使本发明结构胶可低至100℃固化，同时又保留了取代脲促进剂优异的稳定性的优势，使本发明结构胶的储存周期在常温下长达2个月、低温(
‑
20℃)条件下长达12个月。
28.2、本发明提供的单组分环氧结构胶，添加的稀释剂高温稀释固态环氧使组分方便添加、成品胶操作性极佳，若含量高于30份，则会使成品胶触变性能下降；添加的潜伏型固化剂作为胶的硬化剂，达到一定温度即可使胶粘剂迅速固化交联产生粘接力，若含量低于10份，胶粘剂固化不完全、粘接性能下降，若含量高于15份，胶粘剂过度交联、粘接性能下降，同时使储存稳定性下降；添加的增韧剂赋予胶粘剂极好的抗冲击性能，若添加量不足，则会出现抗冲击性能不足现象；添加的促进剂可极大程度降低胶粘剂固化温度，若含量低于3份，则会出现胶粘剂固化不完全、粘接性能下降，若含量高于7份，则会使储存稳定性下降；添加的触变补强剂赋予胶粘剂极好的操作性同时具有一定补强效果，若含量低于3份，则会使胶粘剂操作性变差、强度下降，若添加过多，会使胶粘剂黏度上升操作性能下降；添加的偶联剂可以增强胶粘剂附着力，若含量低于3份，则会出现附着力下降现象，若含量高于5份，胶粘剂黏度出现下降使操作性变差；添加的填料使胶粘剂拥有极好的操作性，同时具有可降低胶粘剂的固化收缩，若含量低于20份，胶粘剂黏度太低，操作性下降，若含量高于30份，则会出现胶粘剂黏度太高，操作性下降，同时粘接力下降。
29.3、本发明结构胶的制备方法，通过先将环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填料、触变补强剂混匀后在＞100℃环境下真空脱水，通过高温脱水可极大的提高胶粘剂的储存稳定性的同时减少固化后的胶层缺陷；冷却后，再添加潜伏型固化剂、促进剂、偶联剂，在＜40℃环境下搅拌均匀，抽真空脱泡，通过控制混合温度小于40℃，可避免胶粘剂高温固化交联、影响后期储存稳定性；真空脱泡可减少胶层固化后的气孔缺陷。
30.经申请人试验验证，本发明提供的单组分环氧结构胶固化后具有高韧性，冲击剥离可达58n/mm，固化温度可低至100℃，常温储存可达到2个月，低温(
‑
20℃)储存可达到12个月。
31.本发明中所述重量份，通常为g、kg。
32.下面结合具体实施例作进一步的说明。
具体实施方式
33.本发明中，npel
‑
128为南亚新材的128环氧树脂、npes
‑
901南亚新材的901固态环氧树脂、e44为珠海宏昌电子公司的e44环氧树脂，622为安徽新远化工公司的1,4
‑
丁二醇二缩水甘油醚、nper
‑
133l为南亚133l聚氨酯环氧树脂、102c
‑
5为泰州恒创绝缘新材料的聚氨酯环氧树脂、mx
‑
153为日本钟渊公司的核壳增韧树脂、xa
‑
290与xa
‑
297为深圳佳迪达公司的液体橡胶、ctbn为兰州石化公司的液体端羧基丁腈橡胶、dda5为cvc公司的超细双氰胺、u52m为cvc公司的取代脲促进剂、pn
‑
23为日本味之素公司的咪唑衍生物促进剂、纳米碳酸钙为广西华纳钙有限公司的超细纳米碳酸钙、h18为德国瓦克公司的疏水气相二氧化硅、kh
‑
560为湖北新蓝天公司的γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
34.实施例1
35.结构胶的组分及组分重量如下表所示：
36.组分名称质量份/kgnpel
‑
12880nper
‑
133l25102c
‑
520mx
‑
15333xa
‑
2972dda512u52m4pn
‑
231.5纳米碳酸钙20h187kh
‑
5604
37.实施例2
38.结构胶的组分及组分重量如下表所示：
39.组分名称质量份/kgnpes
‑
9015562225nper
‑
133l25102c
‑
520mx
‑
15333xa
‑
2902dda512
u52m4pn
‑
231.5纳米碳酸钙20h187kh
‑
5604
40.实施例3
41.结构胶的组分及组分重量如下表所示：
42.组分名称质量份/kge4480nper
‑
133l25102c
‑
520mx
‑
15333ctbn1.5dda512u52m4pn
‑
231.5纳米碳酸钙20h187kh
‑
5604
43.实施例1
‑
3的各结构胶均按照如下方法进行制备：
44.1)按比例取环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填料、触变补强剂，加入行星搅拌器中，高度搅拌至完全分散均匀；
45.2)在110℃环境下真空脱水10min，然后冷却至室温，按比例取潜伏型固化剂、促进剂、偶联剂，在30℃环境下搅拌至完全分散均匀，抽真空脱泡30min后，得到结构胶。
46.取实施例1
‑
3制备的结构胶作为试验例，取深圳市竟诚科技有限公司的h351市售产品作为对照例，120℃/30min固化后按照gb/t 7124测试胶黏剂对45
≠
碳钢的常温和80℃的搭接剪切强度，按照gb/t 2791测试胶黏剂对dc04钢的常温t剥离强度，按照gb/t 36877测试胶黏剂对dc01钢的常温冲击剥离强度，按照gb/t 7123.2测试胶黏剂的储存期。测试结果如下：
47.[0048][0049]
由上表可知，本发明制备的结构胶与现有市售产品相比，本发明的单组分环氧结构胶，粘接强度可达31.2mpa、冲击剥离强度可高达58n/mm,粘接强大高、耐冲击性能极佳；同时，本发明的结构胶可低至100℃固化，极大的节约了能源；此外，本发明的结构胶储存周期极佳，常温可保存2个月、低温(
‑
20℃)可保存一年；最后，本结构胶80℃搭接剪切强度可高达16.7mpa，同时过波峰焊、回流焊后不脱胶不开裂。是一种性能优异的结构胶。