一種低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)氧高分子材料，具體涉及一種具有高強(qiáng)度和高韌性的低溫環(huán)氧 樹脂膠粘劑及其作為密封膠和傳遞模塑基體樹脂的應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂膠粘劑工藝性能好，使用時(shí)受天氣、環(huán)境影響不大，不需要較為復(fù)雜的前 處理，具有優(yōu)良的粘接性能、電絕緣性能、力學(xué)性能，在國(guó)防和民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特別 是隨著低溫工程、航天應(yīng)用、超導(dǎo)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)環(huán)氧樹脂膠粘劑、密封膠和傳遞模塑 基體樹脂需求越來(lái)越多。例如運(yùn)載火箭使用低溫推進(jìn)劑液氫液氧等，在液氫液氧貯箱及其 管路等相關(guān)部位需要使用環(huán)氧樹脂膠粘劑進(jìn)行粘接和密封，這也使低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑成 為工程領(lǐng)域不可缺少的材料。
[0003] 環(huán)氧樹脂含有2個(gè)或2個(gè)以上的環(huán)氧基團(tuán)，加入固化劑，固化后形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，才 具有各種優(yōu)良性能，具有使用價(jià)值。脂肪胺固化劑，固化溫度低，放熱大，制備厚制品容易放 熱過(guò)多而爆聚。酸酐類固化劑，固化溫度較高，一般150°C以上固化，增加了工藝難度和成 本，特別是對(duì)大型結(jié)構(gòu)件。
[0004] 普通環(huán)氧樹脂膠粘劑，固化時(shí)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，低溫下分子鏈段凍結(jié)，受到交 聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的約束，難以運(yùn)動(dòng)，收縮力大于分子鏈的鍵能時(shí)，表現(xiàn)為脆性，開裂、脫粘。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種高強(qiáng)度、高韌性的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑、用于 密封膠和傳遞模塑基體樹脂，提高低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑的力學(xué)強(qiáng)度及低溫性能。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑，所述環(huán)氧樹脂膠粘劑包括環(huán) 氧樹脂、固化劑兩種組分；其中，所述的環(huán)氧樹脂由含苯環(huán)的剛性環(huán)氧樹脂和含聚醚鏈的 韌性環(huán)氧樹脂組成；所述的固化劑為間苯二胺單羥烷基取代物，質(zhì)量含量為環(huán)氧樹脂的 15-30%，所述環(huán)氧樹脂中含聚醚鏈的韌性環(huán)氧樹脂與含苯環(huán)的剛性環(huán)氧樹脂的質(zhì)量之比 為 4:5 ?2:1。
[0007] 所述環(huán)氧樹脂膠粘劑中還包括偶聯(lián)劑，所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián) 劑，質(zhì)量含量為環(huán)氧樹脂的2-10%。
[0008] 所述含苯環(huán)的剛性環(huán)氧樹脂為雙酚A二縮水甘油醚，酚醛環(huán)氧樹脂，二氨基二苯 甲烷四縮水甘油醚，對(duì)氨基苯酚三縮水甘油醚，對(duì)苯二胺四縮水甘油醚，二苯醚二胺四縮水 甘油醚或Ν，Ν，Ν'，Ν'-四縮水甘油基-2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧基）苯基]丙烷的一種或 幾種。
[0009] 所述含聚醚鏈的韌性環(huán)氧樹脂為低粘度聚醚縮水甘油環(huán)氧樹脂，官能度為2或3。 [0010] 所述的低粘度聚醚縮水甘油環(huán)氧樹脂為聚環(huán)氧丙烷二縮水甘油醚，聚環(huán)氧丙烷三 縮水甘油醚或聚環(huán)氧丙烷四氫呋喃二縮水甘油醚的一種或幾種。
[0011] 所述固化劑為N-羥乙基間苯二胺或N-羥丙基間苯二胺的一種或兩種的混合物。
[0012] 所述的硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，環(huán)氧丙氧基丙基三 甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，氨基丙氧基丙基三甲氧基硅烷或 巰基丙氧基丙基三甲氧基硅烷的一種或幾種；所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑為鈦酸正丁酯或鈦酸正 乙酯的一種或幾種。
[0013] 一種低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑作為密封膠的應(yīng)用，按照以下步驟進(jìn)行：
[0014] (1)對(duì)工件的待進(jìn)膠位置進(jìn)行表面處理，使表面潔凈；
[0015] (2)對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱；
[0016] (3)稱取膠粘劑各組份，包括環(huán)氧樹脂和固化劑，將各組分混合并攪拌均勻，
[0017] (4)對(duì)步驟（3)混合均勻的膠粘劑抽真空脫泡；
[0018] (5)把工件開口向上，將脫好泡的膠粘劑通過(guò)開口澆注到工件中，使膠粘劑到達(dá)設(shè) 定高度；
[0019] (6)將工件固化。
[0020] 所述步驟（3)中，如果膠粘劑中的環(huán)氧樹脂或固化劑組份有沉淀，通過(guò)加熱使之 熔化。
[0021] 所述的工件包括插頭、插座和電機(jī)定子。
[0022] 當(dāng)所述膠粘劑的固化溫度多20 °C，固化時(shí)間不小于1周；當(dāng)固化溫度多100 °C，固 化時(shí)間不小于2h，當(dāng)固化溫度彡60°C時(shí)，固化時(shí)間不小于8h。
[0023] 一種低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑作為傳遞模塑基體樹脂的應(yīng)用，按照以下步驟進(jìn)行：
[0024] (1)在成型模具內(nèi)表面涂脫模劑，晾干，并將纖維氈型材、三維編織物和金屬骨架 型材放入模具中，閉模；
[0025] (2)稱取膠粘劑各組分，包括環(huán)氧樹脂和固化劑，分別放在傳遞模塑機(jī)A、B罐中， 稱取偶聯(lián)劑組份，放在B罐中；開動(dòng)B罐的攪拌，加熱至30-50°C，并抽真空除泡；
[0026] (3)將裝有工件的模具在30-50 °C預(yù)熱；
[0027] (4)通過(guò)傳遞模塑機(jī)機(jī)頭使A、B罐中組分充分混合，由工件上方開口處澆注到整 個(gè)模具中；
[0028] (5)等達(dá)到膠粘劑的凝膠點(diǎn)后，對(duì)模具加壓；
[0029] (6)工件固化，當(dāng)所述膠粘劑的固化溫度多20°C，固化時(shí)間不小于1周；當(dāng)固化溫 度彡100°C，固化時(shí)間不小于2h，當(dāng)固化溫度彡60°C時(shí)，固化時(shí)間不小于8h。
[0030] 所述步驟（2)中如果A罐的環(huán)氧樹脂組份有沉淀，則通過(guò)加熱使之熔化。
[0031] 所述成型模具的形狀根據(jù)最終產(chǎn)品的形狀確定。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0033] (1)本發(fā)明的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑由含苯環(huán)的剛性環(huán)氧樹脂和含聚醚鏈的柔性環(huán) 氧樹脂組成，剛性環(huán)氧樹脂提供強(qiáng)度，柔性環(huán)氧樹脂提供韌性，剛性環(huán)氧樹脂為含有苯環(huán)的 縮水甘油醚環(huán)氧樹脂，柔性環(huán)氧樹脂為聚醚縮水甘油醚環(huán)氧樹脂，不需外加增韌劑，長(zhǎng)鏈的 柔性環(huán)氧樹脂本身就是增韌劑。
[0034] (2)本發(fā)明的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑具有極好的耐低溫性能，可在液氦溫度至 100°c使用；同時(shí)室溫下粘度低，適于作為密封膠和傳遞模塑樹脂使用，可以流到極微小的 縫隙中；固化溫度低，有較長(zhǎng)的適用期，避免高溫對(duì)產(chǎn)品造成的損傷；同時(shí)，本發(fā)明的膠粘 劑對(duì)多種基材有良好的粘接性。
[0035] (3)本發(fā)明在環(huán)氧樹脂分子中引入韌性鏈段，環(huán)氧樹脂自身具有韌性，不需外加增 韌劑，使得環(huán)氧樹脂膠粘劑具有優(yōu)異的耐低溫性能，通過(guò)調(diào)節(jié)韌性鏈段和剛性鏈段比例可 以控制低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑的韌性，其他條件不變，提高韌性環(huán)氧樹脂的含量，提高低溫環(huán) 氧樹脂膠粘劑的韌性（即軟度）；提高剛性環(huán)氧樹脂的含量，增加低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑的脆 性（即硬度）；以滿足不同工業(yè)需求。
[0036] (4)本發(fā)明的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑所采用的固化劑為間苯二胺單羥烷基取代物， 固化劑含有羥基，羥基可以催化伯、仲氨基-環(huán)氧基反應(yīng)，羥基、反應(yīng)產(chǎn)生的叔氨基也催化 環(huán)氧基-環(huán)氧基反應(yīng)，固化速度合適且適用期長(zhǎng)，可室溫固化，也可加熱固化，室溫固化 時(shí)間長(zhǎng)，加熱固化時(shí)間短，可以根據(jù)需求選擇室溫或加熱固化，例如60°C 8h以上固化，或 100°C 2h固化，在低溫固化時(shí)，緩慢放熱，對(duì)于制備厚制品，不會(huì)爆聚。
[0037] (5)本發(fā)明的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑具有高強(qiáng)度和高韌性，鋁合金粘接件拉剪強(qiáng)度 彡ISMPa(室溫至液氦溫度），室溫拉斷伸長(zhǎng)率彡16%;同時(shí)，環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量和固化劑 的氨基當(dāng)量在等當(dāng)量比附近可有較大變化，對(duì)膠粘劑性能影響不大。
[0038] (6)本發(fā)明的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑的三種組份，即環(huán)氧樹脂、固化劑和偶聯(lián)劑均不 含溶劑，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，有較好的市場(chǎng)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 本發(fā)明的低溫環(huán)氧樹脂膠粘劑為3組份，環(huán)氧