CN101050344A - 一种纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂及其制备方法，该纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂由环氧组份和固化组份组成，其中环氧组份包括双酚A环氧树脂、纳米交联橡胶微粉、稀释剂；固化组份包括改性胺固化剂、固化促进剂、偶联剂。环氧组份和固化组份分别制取，分别包装，使用时按比例混合均匀。根据本发明制取的环氧胶粘剂，不会因固化剂品种、固化条件不同而降低胶的耐热性，并能获得高的拉伸剪切强度、高的剥离强度和高的抗冲击强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性环氧胶粘剂，尤其是涉及一种纳米交联橡胶微粉改性的环氧胶粘剂。
背景技术
70年代兴起液态橡胶增韧剂改性环氧树脂技术，典型的增韧剂品种是端羧基丁腈橡胶(CTBN)，其对环氧树脂增韧改性是通过形成两相结构(即海岛结构)实现的。但这种改性体系由于相分离形成两相结构的状态，因所使用的固化剂品种和固化条件的不同差别极大，往往因相分离不彻底，橡胶还继续溶解在连续相的环氧树脂中，致使环氧树脂固有的玻璃化温度(耐热性)和模量下降，难以达到既改善树脂脆性、提高抗冲击性又保持环氧树脂原有的耐热性、机械强度和耐化学药品性的目的。
随着科学技术的进步，现在已出现了一种新的增韧材料，如北京化工研究院研发的超细(纳米级)全硫化粉末橡胶，ZL03149232披露的纳米橡胶微粉等，这是超细橡胶类乳液经充分交联再脱水干燥制得的纳米粒径橡胶微粉，这种微粉应用于热塑性和部分热固性材料中，与传统的材料和方法比较，有更好的增韧、增强作用。
发明内容
针对现有技术环氧胶粘剂存在的不足，本发明的目的是用纳米交联橡胶粉末作为环氧胶粘剂的增韧剂，改性胺类化合物作为固化剂，制得一种室温下快速固化的改性环氧胶粘剂。
本发明是按照以下技术方案实现的：
纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂由环氧组份和固化组份组成，环氧组份与固化组份的重量比是100∶30～60，上述两种组份各自的重量组成如下：
环氧组份
双酚A环氧树脂：60～85％
纳米交联橡胶微粉：10～30％
稀释剂：1～10％
固化组份
改性胺固化剂：92～95％
固化促进剂：2～5％
偶联剂：1～3％
本发明纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂的制备方法是：
在高速分散机中加入环氧树脂，升温至60～80℃以降低其粘度，开动高速分散机，调节转速至2000～8000转/分，慢慢加入纳米橡胶微粉，加完后继续搅拌30～120分钟，然后将其转入真空捏合机，加入稀释剂，控制真空度为0.08～0.09MPa，温度在20～60℃之间，连续捏合2～3小时出料，即得环氧胶粘剂的环氧部分。环氧胶粘剂固化组分的制备在反应釜中进行，将改性胺加入反应釜，开动搅拌，加入固化促进剂，搅拌30分钟，再加入有机硅偶联剂，搅拌30分钟，过滤出料即得。
本发明技术方案所用的原材料如下：
环氧组份中的双酚A环氧树脂是E-44环氧树脂、E-51环氧树脂或它们的混合物；纳米交联橡胶微粉是北京化工研究院产VP-501、VP-701型全硫化橡胶微粉，系超细橡胶类胶乳经交联、脱水干燥制成；稀释剂是C12～C13脂肪族缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。固化组份中的固化剂是改性脂环胺、改性芳香胺、改性脂肪胺或它们的混合物，固化促进剂是2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三乙烯二胺，偶联剂是r-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷或它们的混合物。
本发明的积极效果在于：纳米交联橡胶微粉的粒子尺寸小，能均匀分散于连续相的环氧树脂中，充分发挥增韧作用，同时，纳米橡胶微粉拥有巨大的表面能，增强了环氧胶粘剂分子间的结合力和环氧胶粘剂与基材表面之间的粘附力，从而可以大幅度地提高胶粘剂的粘接强度和耐热性能。与现有技术相比(参见对照例)本发明的玻璃化温度从95℃提高到118℃～128℃；拉伸剪切强度由15.6MPa提高到28.0MPa～34.5MPa；抗冲击强度由15.0KJ/m2提高到22.0～26.0KJ/m2；剥离强度由1.5KN/m提高到3.0～3.4KN/m；高温拉伸剪切强度由10.8MPa提高到26.4～33.2MPa。
具体实施方式
以下实施例中的分数均为重量份数。
实施例1
A：环氧组份的制备
将双酚A环氧树脂E-51 60份，E-44 40份，加热至60～80℃，变稀后，开高速分散机，将转速调至6000转/分，慢慢加入纳米交联橡胶微粉VP-50115份，搅拌60分钟，将物料置于真空捏合机，加入稀释剂C12～C13脂肪族缩水甘油醚5份，温度控制在40℃，真空度0.08～0.09MPa，捏合时间2.5小时出料。
B：固化组份的制备
将改性脂环胺40份、改性芳香胺13份加入反应釜中，搅拌15分钟后，加入固化促进剂三乙烯二胺2份，搅拌均匀后再加入有机硅偶联剂r-氨丙基三乙氧基硅烷1份，搅拌30分钟，过滤出料。
实例2
所用原料环氧组份中是环氧树酯E-51 50份，E-44 30份，纳米交联橡胶微粉VP-501 16份，稀释剂邻甲酚缩水甘油醚4份。固化组份中是改性脂环胺30份，改性脂肪胺22份，固化促进剂三乙烯二胺1.8份，偶联剂r-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份。
制作工艺条件同实施例1
实施例3
所用原材料环氧组份中是环氧树脂E-51 28份，E-44 50份，纳米交联橡胶微粉VP-701 12份，稀释剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚6份。固化组份中是改性芳香胺30份，改性脂肪胺24份，固化促进剂2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2.5份，偶联剂N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷1.7份。
制作工艺条件同实施例2
对照例
纳米交联橡胶微粉VP-501由液态羧基丁腈橡胶(CTBN)等量代替，其余配方和工艺同实施例1
按环氧组份与固化组份重量比为2∶1取样混合制得环氧胶粘剂，然后根据胶粘剂相关标准制作试样并测试，结果如下：
Claims (8)
1、一种纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，在使用时将环氧组份和固化组份混合均匀，其特征在于环氧组分与固化组分的重量比是100∶30～60，两种组份各自的重量组成如下：
环氧组份
双酚A环氧树脂：60～85％
纳米交联橡胶微粉：10～30％
稀释剂：1～10％
固化组份
改性胺固化剂：92～95％
固化促进剂：2～5％
偶联剂：1～3％
两组份各自重量百分数之和为100％。
2、如权利要求1所述的纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，其特征在于环氧组份采用双酚A环氧树脂E-44、E-51或它们的混合物。
3、如权利要求1所述的纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，其特征在于环氧组份使用的纳米交联橡胶微粉，是由丁苯橡胶、丁腈橡胶、羧基丁苯橡胶，羧基丁腈橡胶、丁苯吡橡胶超细微粉经常规交联、脱水、干燥工艺制成。
4、如权利要求1所述的纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，其特征在于环氧组份的稀释剂是C12～C13脂肪族缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。
5、如权利要求1所述的纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，其特征在于环氧胶粘剂固化组份使用改性芳香胺固化剂、改性脂肪胺固化剂、改性脂环胺固化剂或它们的混合物。
6、如权利要求1所述的纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，其特征在于固化促进剂是2.4.6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三乙烯二胺。
7、如权利要求1所述的纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂，其特征在于偶联剂是r-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷或它们的混合物。
8、如权利要求1至7所述的任一种纳米交联橡胶微粉改性环氧胶粘剂的制备方法
其特征如下：
A：环氧组份的制备
将双酚A环氧树脂加热至60～80℃，开动分散机，搅拌转速为2000～8000转/分，慢慢加入纳米交联橡胶微粉，加完后继续搅拌30～120分钟，然后将物料转入真空捏合机进行捏合，加入稀释剂，真空度为0.08～0.09MPa，温度为20～60℃，捏合脱泡2～3小时出料；
B：固化组份的制备
将改性胺类固化剂加入带搅拌的反应釜，开动搅拌，加入固化促进剂，搅拌10～30分钟，均匀后再加入有机硅偶联剂，搅拌30分钟，搅拌均匀即可。
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