單組份高彈性環氧粘合劑的製作方法
2023-05-15 05:01:26 3
專利名稱：單組份高彈性環氧粘合劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及環氧粘合劑領域。
改性環氧樹脂的方法很多，但以加入彈性體和熱塑性塑料進行改性增韌的方法為主。但以往彈性體改性方法在粘合劑的固化過程中發生彈性體和環氧樹脂的相分離，彈性體形成分散相，在體系受到衝擊時可吸收能量，從而達到增韌改性的目的。隨著工程粘合劑需求量的增加，目前對其的研究需求增多。
工程粘合劑必須具備良好的粘接強度和韌性。有些場合對粘合劑的彈性、使用工藝性能也有特殊的要求，比如在車用燈具的裝配線中，粘合劑通常採用機械泵輸送，要求粘合劑具有較低的粘度，同時要求粘合劑在使用和固化過程中具有較好的觸變性，即很少發生流淌。而對於用於玻璃燈罩和金屬底座的粘合劑，則要求粘合劑具有良好的彈性，如粘合劑的斷裂伸長要求達到50％以上等。目前該類粘合劑尚不能達到使用要求。
本發明所述的粘合劑採用的環氧樹脂是分子中具有兩個以上環氧基團的樹脂，包括雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂等。這類環氧樹脂可單獨使用，也可幾種樹脂混用，能夠達到所需性能。
本發明的聚硫橡膠是環氧端基的聚硫橡膠，固化劑、固化促進劑、消泡劑、偶聯劑、顏填料等均是現有環氧粘合劑常規用料，如雙氰胺、咪唑、不含矽的高聚物消泡劑系列(如德國畢克公司的BYK-051、052等)、KH550和560系列偶聯劑、碳酸鈣、矽微粉等顏填料、二氧化矽觸變劑等。
本發明所述的粘合劑體系中的增韌劑是聚硫橡膠。除此之外體系還有固化劑、固化促進劑以及消泡劑、矽烷偶聯劑、顏填料等。各組成的份數含量如下
環氧樹脂 100環氧端基聚硫橡膠 50-250固化劑 6-12固化促進劑 1-15消泡劑 0.1-1.5矽烷偶聯劑 0.1-2.0顏料 30-150填料 40-80觸變劑 0-10。
本發明各組份的更好組成是環氧樹脂 100聚硫橡膠 100-200固化劑 8-10固化促進劑 3-10消泡劑 0.5-1.2矽烷偶聯劑 0.5-1.0顏料 30-150填料 40-80觸變劑 0-10。
本發明的增韌劑聚硫橡膠是環氧端基的聚硫橡膠並可先經過預反應處理，具體做法是先將環氧端基的聚硫橡膠與固化劑和固化促進劑在90-100℃下預反應50-60分鐘。經該方法處理的聚硫橡膠在粘合劑體系中將作為環氧樹脂的固化劑，即在粘合劑固化過程中，在環氧樹脂的固化交聯點之間引入柔性鏈段，達到增韌改性的目的，同時聚硫橡膠不與環氧樹脂發生相分離。
上述聚硫橡膠的數均分子量是800-1200，環氧當量是60-750為好。
本發明的固化劑是環氧樹脂的常用固化劑雙氰胺，但其固化溫度較高，為了提高固化速度，可使用固化促進劑，可採用的固化促進劑是下述的一種或幾種合用，如2-乙基-4-甲基咪唑，2-苯基咪唑，2-苯基-4-甲基咪唑，2-十一碳烷基咪唑，2-十七碳烷基咪唑及上述咪唑的三嗪複合物系列，氰尿酸複合物系列以及3-苯基-1，1-二甲基脲。固化促進劑的選用以滿足儲存期和固化條件的要求為前提。
對於觸變性良好的粘合劑，去除粘合劑體系中的氣泡是比較困難的。粘合劑中的氣泡，主要是填料表面吸附的氣泡帶入和加工攪拌過程中帶入的空氣等，而加工過程使用三輥機會不同程度地增加粘合劑體系的自由能，也不利於氣泡的消除。本發明所述的粘合劑採用的消泡劑是不含矽的高分子量聚合物的消泡劑如德國畢克公司的BYK-051、052、053、055、057、555等，其具有較低的表面張力和HLB(親水疏水平衡值)。
本發明粘合劑採用較好的偶聯劑是矽烷偶聯劑，如KH550，KH560，KH570等。
本發明所述粘合劑採用的顏料是鈦白粉和碳黑，均不經過特殊處理就可使用，採用該顏料製得粘合劑的外觀為灰色。
填料是碳酸鈣、矽微粉、氧化鋁粉中的一種或幾種的合用，不經過特殊處理就可使用。
觸變性的產生是在體系中形成較弱的可逆三維結構相互作用，這種作用在大多情況下為氫鍵力。這種三維結構能為機械影響所破壞，粘合劑體系的粘度由此下降。靜置條件下，三維結構自行復生，粘度又會上升。常用的觸變劑有氣相二氧化矽、有機膨潤土、聚乙烯蠟、觸變性樹脂等。本發明不同於以往的技術在於聚硫橡膠經預反應後可賦予粘合劑體系一定的觸變性，可使配方中的氣相二氧化矽的用量可大大降低，本發明的用量0-10份即可，從而使體系的觸變性達到施工要求的同時，體系的粘度較容易地控制在較低的水平，便於機械泵的輸送。
本發明粘合劑使用時在120-130℃下固化60-90分鐘即可。
本發明粘合劑的製備方法與現有環氧粘合劑的製備方法相同，用現有環氧粘合劑的製備方法、利用本發明的組份，本領域技術人員均可獲得本發明的高彈性粘合劑。
本發明提供了一種單組份、高彈性、觸變性良好且具有可用機械泵輸送粘度的環氧粘合劑。其特點是粘接性好、具有斷裂伸長率大於50％的優良彈性。該粘合劑體系由分子中含有兩個以上環氧基團的環氧樹脂、聚硫橡膠、固化劑雙氰胺以及固化促進劑、消泡劑、矽烷偶聯劑、顏填料等組成。該發明區別於已有的技術特徵是該粘合劑具備優良的使用性能如低粘度、觸變性等和優良的粘接性能如剪切強度、剝離強度、斷裂伸長率、耐水耐候性等相結合的綜合性能，且所使用的環氧樹脂的增韌劑在體系固化過程中與環氧樹脂不發生相分離。
將10克2-十七烷基咪唑、12克雙氰胺和190克環氧端基聚硫橡膠置於100℃油浴中反應1小時，得到預反應產物。冷卻後加入環氧樹脂100克、碳酸鈣60克、鈦白粉100克、碳黑1克、0.5克消泡劑BYK-555、0.5克KH550、氣相二氧化矽2克，攪勻後置於三輥機上輥軋兩遍。再置於壓力容器內，攪拌下抽真空脫泡，即成為粘合劑。該粘合劑粘度為300Pa.s。該粘合劑在130℃下1小時可以完全固化。觸變性為小於5mm。剪切強度(常溫)為7.5MPa，40℃溫水120小時後為6.0MPa。T型剝離強度(常溫)500N/20mm，40℃溫水120小時後為350N/20mm。與玻璃板粘接強度(常溫)80N不剝離，80℃溫水24小時後60N不剝離。斷裂伸長率為90％。ShD硬度為15。
本發明進一步的實施例條件如表1，表1的實施例產物經測試，其粘合劑性能指標獲得令人滿意的效果。
權利要求
1.一種單組份高彈性環氧粘合劑，它是由分子中含有兩個以上環氧基團的環氧樹脂、聚硫橡膠、固化劑以及固化促進劑、消泡劑、矽烷偶聯劑、顏填料組成的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於各組成的含量份數是環氧樹脂100環氧端基聚硫橡膠 50-250固化劑 6-12固化促進劑 1-15消泡劑 0.1-1.5矽烷偶聯劑 0.1-2.0顏料30-150填料40-80觸變劑 0-10。
2.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於各組成的含量份數是環氧樹脂100環氧端基聚硫橡膠 100-200固化劑 8-10固化促進劑 3-10消泡劑 0.5-1.2矽烷偶聯劑 0.5-1.0顏料30-150填料40-80觸變劑 0-10。
3.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於該粘合劑製備時先將環氧端基的聚硫橡膠與固化劑和固化促進劑在90-100℃下預反應50-60分鐘即可。
4.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於增韌改性劑聚硫橡膠在粘合劑固化後與環氧樹脂不發生相分離，聚硫橡膠的數均分子量為800-1200，環氧當量為600-750。
5.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的固化劑是雙氰胺。
6.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的固化促進劑是下述中的一種或幾種合用2-乙基-4-甲基咪唑，2-苯基咪唑，2-苯基-4-甲基咪唑，2-十一碳烷基咪唑，2-十七碳烷基咪唑或上述咪唑的三嗪複合物系列、氰尿酸複合物系列，3-苯基-1，1-二甲基脲。
7.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的消泡劑是不含矽的高分子量的消泡劑。
8.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的矽烷偶聯劑是下述矽烷偶聯劑的任一種KH550，KH560，KH570。
9.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的顏料是鈦白粉和碳黑，不經特殊處理就可使用。
10.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的填料是下述填料中的一種或幾種合用碳酸鈣，矽微粉，氧化鋁粉，不經特殊處理就可使用。
11.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於所述的觸變劑是氣相二氧化矽。
12.根據權利要求1所述的單組份高彈性環氧粘合劑，其特徵在於粘合劑使用的條件為120-130℃固化60-90分鐘。
全文摘要
本發明是一種單組份高彈性環氧粘合劑。現有技術中未改性的環氧樹脂由於脆性大，斷裂伸長率低，隨著工程粘合劑需求量的增加，對環氧粘合劑的要求愈來愈高。本發明的粘合劑體系由分子中含有兩個以上環氧基團的環氧樹脂、聚硫橡膠、固化劑、固化促進劑、消泡劑、矽烷偶聯劑、顏填料、觸變劑等組成。由該組成製得的環氧粘合劑，其具有高彈性、粘接性好、觸變性好的特點，並具有可用機械泵輸送粘度，是一種具有良好應用前景的工程粘合劑。
文檔編號C09J163/00GK1454956SQ0311702
公開日2003年11月12日 申請日期2003年5月19日 優先權日2003年5月19日
發明者唐曉林, 黃靜賢, 李善君, 李玉泉 申請人:上海小糸車燈有限公司, 復旦大學