一种环氧树脂超低温胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂超低温胶粘剂及其制备方法，适于在超低温环境下使用。

背景技术

超低温胶粘剂，是指在液氧(-183℃)、液氮(-196℃)、液氢(-253℃)及液氦(-269℃)等环境下使用并具有足够粘接强度的胶粘剂。

环氧树脂胶粘剂耐高低温性能都较好，由于含有极性的环氧基团，其粘接性能优异，是目前综合性能较好的胶粘剂。但缺点是脆性较大，一般不适于单独作为结构胶粘剂使用，必须进行增韧。当温度降至超低温条件时，通常会使胶粘剂产生较大的热应力集中。此外，聚合物的链段往往会被冻结。由于冷收缩，分子间未被占据的空间大大减小，故分子链段运动极为团难，使其失去韧性。因此，通常的胶粘剂随着温度的降低，会变得非常脆，粘接性能急剧降低，不适于在超低温环境下使用，因此需选用特殊的增韧剂。

D.Evans曾提出用聚醚胺作为双酚A环氧树脂固化剂，利用固化剂本身的聚醚链段进行增韧，获得了在低温下仍有相当韧性的树脂体系，但室温性能却大大降低，无法满足结构胶粘剂使用要求。与此类似的还有较多的研究，均出现室温和/或高温使用性能较低的问题。

发明内容

针对环氧树脂胶粘剂低温和室温使用性能的矛盾，本发明拟通过固化剂和填料来改善胶粘剂性能，最终达到低温具有良好的韧性和力学性能、室温正常使用的目的。

本发明提供一种环氧树脂超低温胶粘剂，其组成包括环氧树脂、固化剂、填料和添加剂。

所述环氧树脂超低温胶粘剂，其特征在于：胶粘剂中的固化剂为柔性长链胺，其中每个长链胺分子中含有2个氨基，活泼氢数为4；胶粘剂中的填料为铝粉，其中铝粉为纳米级别的颗粒，粒径为20nm～60nm。

所述权利要求1所述的固化剂，其特征在于：所述的柔性长链胺的含量为10％～90％。

所述权利要求1所述的填料，其特征在于：所述的纳米铝粉的含量为0.1％～0.5％。

所述权利要求1所述的固化剂，其特征在于：所述长链柔性胺的分子量为200～600之间。

所述环氧树脂胶粘剂，其特征在于，其中100份的环氧树脂、10～90份权利要求4中的固化剂、0.1～0.5份权利要求1中的填料及1～5份的添加剂。

所述权利要求5所述的胶粘剂，其特征在于：所述的环氧树脂是选自选自缩水甘油酶型环氧树脂和缩水甘油肢型环氧树脂，或其混合物。

所述权利要求5所述的胶粘剂，其特征在于：所述的添加剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570中的一种。

在本发明的环氧树脂超低温胶粘剂中，采用了柔性长链胺固化剂，由于该固化剂中包含柔性的聚醚链段，故无需加入其它增韧剂，固化物韧性非常好，甚至在超低温下仍能保持相当的韧性；另外还加入了纳米级填料和改善界面的偶联剂，在保持足够韧性的条件下，不但使低温力学性能保持在一个优异的水平上，而且显著改善了室温的粘接性能。

本发明的实施，至少包括以下优势：

1、本发明的环氧树脂超低温胶粘剂，满足低温拉伸强度大于20MPa，具有优异的力学性能。

2、本发明的环氧树脂超低温胶粘剂，实现了低温力学性能与室温力学性能同时提升的效果。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例采用的纤维丝以及胶粘剂的原料，具体厂家以及规格如下：

1、双酚A环氧树脂Epon828，SHELL公司；

2、柔性长链胺固化剂，张家港市托普化工有限公司；

3、4，4′一二氨基二苯甲烷环氧树脂AG-80，上海合成树脂研究所；

4、KH-560、KH-550，黄山市嘉华有机硅科技有限公司；

5、铝粉，明宇铝业有限公司。

实施例

本实施例环氧树脂低温胶粘剂的制造步骤为：

1)称取环氧树脂、固化剂充分搅拌使其混合均匀，然后加入一定量的填料，搅拌均匀，最后加入一定量的添加剂，充分搅拌5分钟使其混合均匀，静置脱泡后即可使用。

2)固化条件：60℃8小时。

3)测试方法：以LY12-CZ硬铝合金为被粘材料，按国标GB 7124-2008制备试样，测试室温和-196℃的拉伸剪切强度。

各实施例胶粘剂原料组份及测得的力学性能分别见表1和表2所示。

表1 各实施例原料组份

表2 各实施例力学性能

由表1的对比结果可知：本发明通过调配环氧树脂、添加柔性链固化剂、纳米填料，能够得到优异的低温和室温力学性能，具有实际的应用价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。