一種耐高溫有機矽膠黏劑及其製備方法與流程
2023-07-29 23:14:21 1
本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種耐高溫有機矽膠黏劑及其製備方法。
背景技術：
膠粘劑的耐高溫性是按照其在特定的溫度、時間和介質中能夠保持設計要求的膠接強度或具有一定的強度保持率來進行評定的，即，耐高溫膠黏劑除了在常規環境中的膠結性能之外，必須滿足以下要求：(1)熱失重溫度高、熱變形溫度及分解溫度高，有良好的熱物理和熱化學性能；(2)在較高溫度的工作條件下，有較好的物理機械性能和較高的粘接強度，並能在規定的時問內保持此種性能；(3)良好的加工性能；(4)溫度周期變化下的耐熱性較好，且能夠在短時間內承受高溫的考驗。
聚醯亞胺膠黏劑可分為熱塑性聚醯亞胺和熱固性聚醯亞胺兩大類。熱固性聚醯亞胺又可分為縮聚型和加成型兩種。縮聚型聚醯亞胺膠黏劑具有很好的熱穩定性，被應用於航空領域；加成型聚醯亞胺固化收縮率小，熔融流動性好。但是由於聚醯亞胺類聚合物分子鏈的剛性，導致這兩種聚醯亞胺固化後的產物韌性均較差，導致在應用上存在諸多困難，因此需要對聚醯亞胺進行一系列的改性以期滿足使用要求。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對上述現有技術的不足，提供一種耐高溫有機矽膠黏劑。
本發明的另一目的在於提供上述耐高溫有機矽膠黏劑的製備方法。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種耐高溫有機矽膠黏劑，以重量份計包含下述組分：胺類化合物10～15份、有機矽烷25～35份；環氧樹脂類化合物20～25份；增韌劑2～4份；鉑催化劑0.001～0.005份；固化劑1～2份。
相對於現有技術，本發明的實施方式所提供的耐高溫有機矽膠黏劑的特點在於，該膠黏劑的組份中加入了一定量的胺類化合物。本發明中的胺類化合物與環氧樹脂類化合物發生加成反應，由於胺類化合物中含有苯環以及氮原子，使得固化後的有機矽膠黏劑具有很優異的耐高溫性能。此外，胺類化合物的用量也決定著有機矽膠黏劑的耐高溫性能，按照本發明的實施方式所提供的組份和配比，可獲得一種適於廣泛應用在電力、航空、航天、計算機、通訊、汽車、鐵路、建築等工業領域的耐高溫有機矽膠黏劑。
優選地，本發明的實施方式所提供的耐高溫有機矽膠黏劑中，所包含的胺類化合物為n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)。胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)具有突出的抗熱性、抗氧化性和抗輻射性，其結構中的苯環以及氮原子都表現有很好的耐熱性能；而環氧樹脂類化合物具有很好的膠黏性能，但是耐高溫性能很差；n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)可以很好地與環氧樹脂類化合物發生加成反應，有效改善了環氧樹脂類化合物耐熱性能差的缺點，使得固化後的有機矽膠黏劑即保留了原來很好的膠黏特性，同時也大大提高了有機矽膠黏劑的耐高溫性能。
優選地，本發明的實施方式所提供的耐高溫有機矽膠黏劑中，所加入的環氧樹脂類化合物為縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線型脂肪族類環氧樹脂或脂環族類環氧樹脂。其中，縮水甘油醚類環氧樹脂和縮水甘油酯類環氧樹脂具有如下特點：粘度低，使用工藝性好；反應活性高；粘合力比通用環氧樹脂高，固化物力學性能好；電絕緣性好；耐氣候性好，並且具有良好的耐超低溫性，在超低溫條件下，仍具有比其它類型環氧樹脂高的粘結強度。縮水甘油胺類環氧樹脂具有優越的粘接性和耐熱性。脂環族環氧樹脂的特點是具有較高的壓縮與拉伸強度，長期暴置在高溫條件下仍能保持良好的力學性能，耐電弧性、耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。
進一步優選地，本發明的實施方式所提供的耐高溫有機矽膠黏劑中，增韌劑為羧基液體丁腈橡膠、聚硫橡膠、液體矽橡膠、聚醚、聚碸、納米碳酸鈣和納米二氧化鈦中的一種或幾種。
本發明的實施方式還提供上述耐高溫有機矽膠黏劑的製備方法，步驟如下：以重量份計稱取：胺類化合物10～15份、有機矽烷25～35份、環氧樹脂類化合物20～25份、增韌劑2～4份、鉑催化劑0.001～0.005份，在惰性氣體護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑1～2份，加熱至40～60℃，繼續攪拌20～30分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在40～80℃下加熱固化加熱20～40分鐘，即製得所述耐高溫有機矽膠黏劑。
具體實施方式
以下通過製備實施例來闡述本發明的有機矽膠黏劑的製備方法(以下各實施例中，各種原料每質量份均為1克)。
實施例1
稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)12份、有機矽烷28份、環氧樹脂類化合物雙酚f型環氧樹脂20份、增韌劑液體丁腈橡膠4份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.001份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.5份，加熱至50℃，繼續攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例2
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)13份、有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物聚丁二烯樹脂22份、增韌劑聚硫橡膠2份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.003份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.2份，加熱至45℃，繼續攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在50℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例3
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)12份、有機矽烷29份、環氧樹脂類化合物四酚基乙烷型環氧樹脂23份、增韌劑羧基液體丁腈橡膠3.5份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.8份，加熱至50℃，繼續攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在45℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例4
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)13份、有機矽烷32份、環氧樹脂類化合物雙酚a型環氧樹脂22份、增韌劑液體矽橡膠2份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.002份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.3份，加熱至40℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在55℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例5
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)12份、有機矽烷32份、環氧樹脂類化合物鄰甲酚甲醛型多環氧樹脂24份、增韌劑羧基液體丁腈橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.005份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.5份，加熱至35℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例6
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)15份、有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物雙酚a型環氧樹脂23份、增韌劑聚硫橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.9份，加熱至50℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例7
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)14份、有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物聚丁二烯樹脂23份、增韌劑聚硫橡膠2份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.5份，加熱至45℃，繼續攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在50℃下加熱固化加熱20分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例8
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)12份、有機矽烷32份、環氧樹脂類化合物環氧化聚丁二烯樹脂23份、增韌劑羧基液體丁腈橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.7份，加熱至35℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在50℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
實施例9
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)15份、有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物環氧化聚丁二烯樹脂23份、增韌劑液體丁腈橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.8份，加熱至50℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得所述有機矽膠黏劑。
對比例1(不含胺類化合物)
以重量份計稱取有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物環氧化聚丁二烯樹脂23份、增韌劑液體丁腈橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.8份，加熱至50℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得有機矽膠黏劑。
對比例2(胺類化合物的用量為5份)
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二本甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)5份、有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物環氧化聚丁二烯樹脂23份、增韌劑液體丁腈橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.8份，加熱至50℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得有機矽膠黏劑。
對比例3(胺類化合物的用量為25份)
以重量份計稱取胺類化合物n』n-4，4』-二本甲烷型雙馬來醯胺樹脂(bmi)25份、有機矽烷30份、環氧樹脂類化合物環氧化聚丁二烯樹脂23份、增韌劑液體丁腈橡膠3份、鉑催化劑氯鉑酸四甲基四乙烯基環四矽氧烷絡合物0.004份，在惰性氣體保護下加入反應裝置中，攪拌後加入固化劑4，4』-二氨基二苯甲烷(ddm)1.8份，加熱至50℃，繼續攪拌20分鐘，冷卻至室溫，得到無色透明液體，減壓脫去氣泡，在60℃下加熱固化加熱30分鐘，即製得有機矽膠黏劑。
性能對比試驗例：固化後的有機矽膠黏劑性能測試
透光率測定
將上述實施示例中所得到的無色透明液體，減壓脫除氣泡，取少量的無色透明液體分別加入到石英皿中，然後加熱至60℃，20分鐘後取出，冷卻至室溫固化，進行透光率的測試，測試區間為400-800nm。所採用儀器為drtg-81分體式透光率測試儀器，室溫25℃下進行測定，測試結果如下表1所示：
表1.固化後的有機矽膠黏劑透光率測定
折光率測定
將上述實施示例中所得到的無色透明液體，減壓脫除氣泡，取少量的無色透明液體分別塗覆於長10cm，寬5cm，厚2mm的玻璃板上，塗覆的有機矽膠黏劑的厚度為0.5mm,然後加熱至60℃，20分鐘後取出，冷卻至室溫固化，進行折光率的測試。所採用的儀器為dr-m4多波長阿貝折射儀(波長589nm)，測試結果如下表2所示：
表2.固化後的有機矽膠黏劑折光率測定
耐高溫性能測試
將上述實施示例中所得到的無色透明液體，減壓脫除氣泡，然後加熱至60℃，20分鐘後取出，冷卻至室溫固化，然後在100～600℃範圍內進行該有機矽膠黏劑的耐溫測定。結果如下表3所示：
表3.固化後的有機矽膠黏劑耐高溫性能測試
結論：
對比例1中，當有機矽膠黏劑原料中缺少組分胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)時，固化後的膠黏劑在300℃的高溫條件下烘烤10分鐘後，固化後的有機矽膠黏劑已經由原來的無色轉變為淺黃色，並且膠黏劑中有少量的氣泡產生。當固化後的有機矽膠黏劑在500℃的高溫條件下烘烤10分鐘後，有機矽膠黏劑顏色已經變黃，並且有少量剝落的現象產生。由此可見，胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)對於固化後的有機矽膠黏劑的耐高溫性能的改善有著不可缺少的作用。其原因在於，胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)中的苯環以及氮原子都表現有很好的耐熱性能，環氧樹脂類化合物具有很好的膠黏性能，但是耐高溫性能很差。n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)可以很好的與環氧樹脂類化合物發生加成反應，使得固化後的有機矽膠黏劑即保留了原來很好的膠黏特性，同時也大大提高了有機矽膠黏劑的耐高溫性能。由對比例2、對比例3可以看出，胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)的用量也決定著有機矽膠黏劑的耐高溫性能，本發明中胺類化合物n』n-4，4』-二苯甲烷型雙馬來醯胺(bmi)的用量有選範圍為10～15份。