一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠及其製備方法
2023-11-03 05:55:12
專利名稱：一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠及其製備方法，屬於環氧樹脂膠粘劑技 術領域。
背景技術：
環氧樹脂填充膠是一種重要的工業材料，廣泛應於船舶、電力、石油、礦山和有色 冶金等行業，用作墊塊填充或背板填充等。以船舶應用為例，目前，中國造船業在全球市場 上所佔的比重正在明顯上升，中國已經成為全球重要的造船中心之一。國際產業轉移的趨 勢已經把造船業的巨大機遇展現在中國企業的面前，為船舶用環氧樹脂填充膠的開發提供 了廣闊的空間。在船用環氧樹脂填充膠出現之前，船舶主副機在安裝時為了保證軸系直線的一致 性，都是用楔形或球形墊片來固定機器，需要很多鉗工研磨，效率低且質量差。自環氧樹脂 填充膠出現以後，用環氧樹脂膠粘劑填滿鋼質墊片與機座間的縫隙來安裝主副機，不僅提 高了工效，而且確保了船舶的安裝質量。因此，目前已被市場普遍認可，廣泛應用於各類船 舶主機和輔機等部位。船舶領域的應用對固化後環氧樹脂的壓縮強度、壓縮模量和衝擊韌性提出了極高 的要求，它灌注填充到船用主機和尾管中，固化後需要極小的收縮率和超高的抗壓強度和 衝擊韌性，才能保證關鍵設備的精準定位，而且還需要很好的工藝操作性，如適用期長、固 化速度快、放熱平緩等特點。目前市場多數為國外專用的環氧填充膠粘劑所壟斷，其主要技術路線是採用增韌 技術和複合固化體系改善工藝窗口、固化速度和放熱峰溫度。由於環氧填充膠應具有力學性能優異、較快的固化速度、較長的操作時間、固化放 熱平緩及放熱峰低等特點，要求填充膠不但達到強韌的基本性能，而且還要求很好的工藝 操作性。目前市場存在產品的某些方面的性能尚不能全部滿足要求，例如存在壓縮強度低、 壓縮模量大、脆性大、易龜裂、固化放熱劇烈等問題。因為環氧樹脂的耐衝擊柔韌性和壓縮 模量是兩個相互對立的指標，目前產業界普遍使用的技術並沒有從根本上解決這個矛盾的 問題，往往是一個指標提高了，另一個指標卻下降了，或者加工作業性較差，固化放熱劇烈， 或者熱變形溫度低，耐熱性差。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種高抗衝環氧填充膠及其製備方法，以達到 同時提高耐衝擊柔韌性和壓縮模量，並保持良好工藝操作性的目的。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種高抗衝環氧填充膠，由重量配比 為100 6. 5 100 7. 5的A組分和固化劑組成，所述A組分由以下重量百分比的原料 組成環氧樹脂20 60%、增韌劑5 15%、觸變劑0. 1 0. 5%、稀釋劑2 10%、填料 30 70%、助劑 0. 1 0. 5%。
本發明的環氧填充膠的有益效果是本發明的環氧填充膠同時提高了耐衝擊柔韌 性和壓縮模量和壓縮強度；提高了固化速度，延長了操作時間，有利於滿足工藝要求；固化 反應平緩，放熱量低，放熱峰溫度低。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述環氧樹脂為含有至少兩個環氧基團的環氧樹脂。進一步，包括二官能環氧基的雙酚A、二官能雙酚F的環氧樹脂、羥甲基雙酚A型環 氧樹脂、多官能環氧基的環氧樹脂、線性酚醛型環氧樹脂或溴化型環氧樹脂中的一種或任 意幾種的混合物。進一步，所述增韌劑為聚氨酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚丙二醇二縮水甘油醚、 液體端羧基丁腈橡膠(CTBN)、液體聚硫橡膠、聚氨酯橡膠或羧基丁腈納米橡膠等。採用上述進一步方案的有益效果為，能顯著提高被填充物的抗衝擊性能。進一步，所述觸變劑為氣相矽和/或有機膨潤土。採用上述進一步方案的有益效果為，使填充膠具有觸變效果，有利於施工操作性。進一步，所述助劑為分散劑、消泡劑或促進劑中的一種或任意幾種的混合物。進一步，所述分散劑為長鏈多氨基醯胺和型號為BI-163和/或Anti-terra-U的 高分子酸酯的鹽。進一步，所述消泡劑為型號為BI A-525和/或BI A-506的烷基化聚矽氧烷共 聚物溶液。進一步，所述促進劑為乙二醇和/或丙三醇。 採用上述進一步方案的有益效果為，促進環氧樹脂和固化劑在低溫下反應，降低 固化反應的放熱峰值。進一步，所述稀釋劑由脂肪族縮水甘油醚和非反應性稀釋劑所組成。採用上述進 一步方案的有益效果為，降低體系的粘度，有利於灌注。進一步，所述脂肪族縮水甘油醚為烯丙基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、辛基縮水 甘油醚、1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、碳十二至十四烷基縮水甘油 醚、三羥甲基三縮水甘油醚中的一種或任意幾種的混合物；所述非反應性稀釋劑為壬基酚。採用上述進一步方案的有益效果為，降低體系粘度，延長操作期。進一步，所述填料由硫酸鋇、碳酸鈣、雲母粉、滑石粉、矽微粉中的一種或任意幾種 的混合物。採用上述進一步方案的有益效果為，降低成本，降低固化收縮率。進一步，所述固化劑為直鏈脂肪族胺、脂環胺、聚醚胺和低分子量聚醯胺中的一種 或任意幾種的混合物。採用上述進一步方案的有益效果為，選擇合適的固化劑，可提高固化速度。進一步，所述直鏈脂肪族胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或羥 乙基乙二胺；所述脂環胺為N-氨乙基哌嗪、羥乙基哌嗪、異佛爾酮二胺、雙氨基-3-甲 基環己基)甲烷或雙(4-氨基環己基)-甲烷。採用上述進一步方案的有益效果為，延長操作適用期，提高固化速度。本發明解決上述技術問題的又一技術方案如下一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠 及其製備方法，所述方法包括將適當重量配比的環氧樹脂、增韌劑、稀釋劑、填料、觸變劑和助劑依次加入攪拌機內混合，於自轉速度為500 1000轉/分鐘，公轉速度為5 20 轉/分鐘的條件下，機械攪拌2 5小時獲得組分A;使用時，再與固化劑以100 6.5 100 7. 5的重量比混合，於10 35°C環境條件下，固化16小時即可。
具體實施例方式以下對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限 定本發明的範圍。本發明所述的高抗衝擊環氧樹脂填充膠，由重量比為100 6. 5 100 7. 5的 A組分和固化劑組成，所述A組分由以下重量百分比的各原料組成環氧樹脂20 60%、增 韌劑5 15%、觸變劑0. 1 0.5%、稀釋劑2 10%、填料30 70%和添加助劑0. 1 0. 5%。實施例1準確稱取如下各種原料，雙酚A型環氧樹脂10g，雙酚F型環氧樹脂10g，聚氨酯丙 烯酸酯增韌劑5g,壬基酚2g，氣相矽0. lg, BYK-163分散劑0. 3g，BYK A-506消泡劑0. Ig, 1,4- 丁二醇二縮水甘油醚3g，碳酸鈣69. 5g，將上述各組分依次加入雙行星動力混合攪拌 機內，自轉速度為1000轉/分鐘，公轉速度為15轉/分鐘的條件下，機械攪拌2. 5小時獲 得組分A，混合均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的A組分，包裝放置待用；將三乙烯四胺10g，異佛 爾酮二胺40g、低分子量聚醯胺20g，雙(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷10g，混合均勻，得到 環氧樹脂膠粘劑的固化劑，包裝放置待用。使用時，將製得的A組分和固化劑，以100 6. 5的重量配比混合，於25°C環境條 件下，固化16小時即可。實施例2準確稱取如下各種原料，雙酚A型環氧樹脂Mg，液體端羧基丁腈橡膠(CTBN)增 韌劑5g，壬基酚5g，有機膨潤土 0. 5g，BYK-163分散劑0. 3g，BYK A-506消泡劑0. 2g，丁基 縮水甘油醚5g，矽微粉30g，將上述各組分依次加入雙行星動力混合攪拌機內，自轉速度為 800轉/分鐘，公轉速度為10轉/分鐘的條件下，機械攪拌2. 5小時獲得組分A，混合均勻， 得到環氧樹脂膠粘劑的A組分，包裝放置待用；將三乙烯四胺15g，N-氨乙基哌嗪35g，聚醚 胺20g，雙(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷5g，混合均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的固化劑，包 裝放置待用。使用時，將製得的A組分和固化劑，以100 6. 8的重量配比混合，於10°C環境條 件下，固化16小時即可。實施例3準確稱取如下各種原料，雙酚A型環氧樹脂15g，雙酚F型環氧樹脂15g，環氧丙 烯酸酯增韌劑8g，壬基酚7g，氣相矽0. 3g，Anti-terra-U分散劑0. 15g，BYK A-525消泡劑 0. 15g，新戊二醇二縮水甘油醚3g，雲母粉30g，滑石粉21. 4，將上述各組分依次加入雙行星 動力混合攪拌機內，自轉速度為1000轉/分鐘，公轉速度為15轉/分鐘的條件下，機械攪 拌3小時獲得組分A，混合均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的A組分，包裝放置待用；將二乙烯三 胺8g，羥乙基哌嗪38g、低分子量聚醯胺20g，雙(4-氨基環己基)甲烷7g，混合均勻，得到 環氧樹脂膠粘劑的固化劑，包裝放置待用。
5
使用時，將製得的A組分和固化劑，以100 7的重量配比混合，於25°C環境條件 下，固化16小時即可。實施例4準確稱取如下各種原料，雙酚A型環氧樹脂25g，DEN431線性酚醛環氧樹脂16g， 奇士 QS-030環氧樹脂增韌劑15g，壬基酚lg，氣相矽0. 5g,Anti-tera-U分散劑0. 2g，乙三 醇0. 3g，碳十二至十四烷基縮水甘油醚lg，矽微粉30g，滑石粉10g，將上述各組分依次加入 雙行星動力混合攪拌機內，自轉速度為500轉/分鐘，公轉速度為50轉/分鐘的條件下，機 械攪拌5小時獲得組分A，混合均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的A組分，包裝放置待用；將固化 劑如羥乙基乙二胺10g，異佛爾酮二胺35g、聚醚胺22g，雙(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷 Sg,混合均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的固化劑，包裝放置待用。使用時，將製得的A組分和固化劑，以100 7. 2的重量配比混合，於35°C環境條 件下，固化16小時即可。實施例5準確稱取如下各種原料，雙酚A型環氧樹脂30g，MY721多官能度環氧樹脂13. 3g， 聚丙二醇二縮水甘油醚8g，壬基酚3g，氣相矽0. 4g，BYK-163分散劑0. 2g，乙二醇0. Ig,三 羥甲基三縮水甘油醚10g，矽微粉35g，將上述各組分依次加入雙行星動力混合攪拌機內， 自轉速度為1000轉/分鐘，公轉速度為10轉/分鐘的條件下，機械攪拌2小時獲得組分A， 混合均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的A組分，包裝放置待用；將三乙烯四胺10g，異佛爾酮二胺 30g、N-氨乙基哌嗪13g，低分子量聚醯胺20g，雙(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷10g，混合 均勻，得到環氧樹脂膠粘劑的固化劑，包裝放置待用。使用時，將製得的A組分和固化劑，以100 7. 5的重量配比混合，於25°C環境條 件下，固化16小時即可。具體試驗實施例通過下面的試驗測試本發明的環氧樹脂填充膠的性能。試驗實施例1壓縮強度的測試將上述實施例1-5和現有的普通環氧樹脂填充膠作為對比實施例1進行對比測 試，按照標準ASTM D-695測試。試驗實施例2壓縮模量的測試將上述實施例1-5和現有的普通環氧樹脂填充膠作為對比實施例1進行對比測 試，按照標準ASTM D-695測試。試驗實施例3衝擊韌性測試將上述實施例1-5和現有的普通環氧樹脂填充膠作為對比實施例1進行對比測 試，按照標準GB/T 2571-1995測試。試驗實施例4放熱峰溫度測試將上述實施例1-5及現有的普通環氧樹脂填充膠的A組分和固化劑作為對比實施 例1按所定比例混合，迅速混合均勻後，取IOOg倒入容器中，即開始計時，每隔5分鐘記下 混合體系的溫度，待溫度降為恆溫水浴的溫度時，停止記錄。試驗實施例5可操作時間測試使用測試儀器美國TA公司的AR-G2流變儀，於25°C，剪切速率10S-1，夾具平行板-平行板；間距1000 μ m。可操作時間定義為混合粘度從初始粘度到增加一倍的時間將上述實施例1-5及現有的普通環氧樹脂填充膠的A組分和固化劑作為對比實施 例1按所定比例混合，迅速混合均勻後，取3 5g放置於儀器爐腔內，即開始計時，每隔1 秒記下混合體系的溫度及粘度，待粘度超過200Pa. s時，停止記錄。測試所得結果如表一所示。表一測試所得結果
權利要求
1.一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，由重量比為100 6. 5 100 7. 5的 A組分和固化劑組成，所述A組分由以下重量百分比的各原料組成環氧樹脂20 60%、增 韌劑5 15%、觸變劑0. 1 0.5%、稀釋劑2 10%、填料30 70%和添加助劑0. 1 0. 5%。
2.根據權利要求1所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述環氧樹脂 為含有至少兩個環氧基團的環氧樹脂。
3.根據權利要求2所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述至少兩個 環氧基團的環氧樹脂包括二官能環氧基的雙酚A、二官能環氧基的雙酚F的環氧樹脂、羥甲 基雙酚A型環氧樹脂、多官能環氧基的環氧樹脂、線性酚醛型環氧樹脂或溴化型環氧樹脂 中的一種或任意幾種的混合物。
4.根據權利要求1至3任一項所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述 增韌劑為聚氨酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚丙二醇二縮水甘油醚、液體端羧基丁腈橡膠、 液體聚硫橡膠或聚氨酯橡膠，所述觸變劑為氣相矽和/或有機膨潤土，所述添加助劑為分 散劑、消泡劑或促進劑中的一種或任意幾種的混合物。
5.根據權利要求1至3任一項所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述 稀釋劑由脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂和非反應性稀釋劑組成。
6.根據權利要求5所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述脂肪族縮 水甘油醚環氧樹脂為烯丙基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、1，4_ 丁二醇二 縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、碳十二至十四烷基縮水甘油醚、三羥甲基三縮水甘油 醚中的一種或任意幾種的混合物；所述非反應性稀釋劑為壬基酚。
7.根據權利要求1至3任一項所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述 填料為硫酸鋇、碳酸鈣、雲母粉、滑石粉或矽微粉中的一種或任意幾種的混合物。
8.根據權利要求1至3任一項所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述 固化劑為直鏈脂肪族胺、脂環胺、聚醚胺或低分子量聚醯胺中的一種或任意幾種的混合物。
9.根據權利要求8所述的一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠，其特徵在於，所述直鏈脂肪 族胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或羥乙基乙二胺；所述脂環胺為N-氨 乙基哌嗪、羥乙基哌嗪、異佛爾酮二胺、雙(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷或雙(4-氨基環 己基)_甲烷。
10.根據權利要求1至9任一項所述的高抗衝擊環氧樹脂填充膠的製備方法，其特徵 在於，所述方法包括將適當重量配比的環氧樹脂20 60%、增韌劑5 15%、稀釋劑2 10%、填料30 70%、觸變劑0. 1 0.5%和添加助劑0. 1 0. 5%依次加入攪拌機內混 合，以自轉速度為500 1000轉/分鐘，公轉速度為5 20轉/分鐘的條件下，機械攪拌 2 5小時獲得組分A，使用時，再與固化劑以100 6. 5 100 7. 5混合，於10 35°C 條件下，固化16小時即可。
全文摘要
本發明涉及一種高抗衝擊環氧樹脂填充膠及其製備方法，所述高抗衝擊環氧樹脂填充膠，由重量配比為100∶6.5～100∶7.5的A組分和固化劑組成，所述A組分由以下重量百分比的原料組成環氧樹脂20～60％、增韌劑5～15％、觸變劑0.1～0.5％、稀釋劑2～10％、填料30～70％、助劑0.1～0.5％；所述固化劑為直鏈脂肪族胺、脂環胺、聚醚胺和低分子量聚醯胺中的一種或任意幾種的混合物；高抗衝擊環氧樹脂填充膠的製備方法，使用時，將適當重量配比的A組分和固化劑混合，於10～35℃環境條件下，固化16小時即可。
文檔編號C09J163/00GK102093832SQ20101057227
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者姜貴琳, 王建斌, 解海華 申請人:煙臺德邦科技有限公司