一种环氧树脂低温固化剂及环氧树脂胶黏剂

文档序号:674151 发布日期:2021-04-30 浏览:37次 >En<

阅读说明:本技术 一种环氧树脂低温固化剂及环氧树脂胶黏剂 (Epoxy resin low-temperature curing agent and epoxy resin adhesive ) 是由 马雪菲 梁万根 崔卫华 费潇瑶 宋吻吻 王胜飞 杨后奇 于 2020-12-25 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种环氧树脂低温固化剂,包括以下重量份数的组分:聚硫醇:40~80份,端甲基丙烯酸酯基硅醇:0.1~20份,白炭黑:0.01~1份,促进剂:0.5~10份,碳酸钙:10~55份。本发明使用端甲基丙烯酸酯基硅醇对聚硫醇进行改性,制备得到的固化剂能够降低环氧树脂的固化条件,同时具有优异的耐高温性能。实验结果表明,本发明所制备的固化剂与环氧树脂固化后剪切强度>15.0MPa,在80℃条件下放置24h,剪切强度无明显变化,剪切强度高,耐高温性能好。本发明还提供了一种环氧树脂胶黏剂。(The invention provides an epoxy resin low-temperature curing agent which comprises the following components in parts by weight: polythiol: 40-80 parts of terminal methacrylate group silanol: 0.1-20 parts of white carbon black: 0.01-1 part of accelerator: 0.5-10 parts of calcium carbonate: 10-55 parts. According to the invention, the polythiol is modified by using the terminal methacrylate-based silanol, and the curing agent prepared by using the terminal methacrylate-based silanol can reduce the curing condition of the epoxy resin and has excellent high temperature resistance. Experimental results show that the curing agent prepared by the invention and epoxy resin have shear strength of more than 15.0MPa after curing, the curing agent is placed for 24 hours at 80 ℃, the shear strength has no obvious change, the shear strength is high, and the high temperature resistance is good. The invention also provides an epoxy resin adhesive.)

一种环氧树脂低温固化剂及环氧树脂胶黏剂

技术领域

本发明属于高分子树脂技术领域,尤其涉及一种环氧树脂低温固化剂及环氧树脂胶黏剂。

背景技术

环氧树脂胶黏剂又称“万能胶”和“大力胶”,是目前最重要的胶黏剂之一,环氧胶粘剂由于具有固化时挥发物低,收缩率小,粘结强度高,性能,好,抗溶剂耐水性好,耐环境老化及优异的电化学性能等优点在合成胶粘剂中占有重要地位。环氧树脂固化剂交联反应后可作为性能优良的建筑结构胶、电子封装胶等应用。因其原材料充足易得,制备工艺技术娴熟,且简便可行,性能优良,功能多样,应用及其广泛。

随着人们低温固化、快速固化的应用需求,低温或室温固化剂应运而生,该类固化剂以硫醇类固化剂为主,可在-10~40℃条件下实现快速固化,该类固化剂的出现,解决了电子、装饰、医用等领域胶黏剂的固化时间长、固化温度高等问题。

硫醇类固化剂作为一种新型环氧树脂固化剂,在其端基上有多个高活性基团巯基,可以与环氧树脂交联固化,其具有固化温度低、固化迅速等优点。然而硫醇固化剂由于低温固化速率快,特别在部分端基相互反应后,分子量相对增大,使未反应的分子或活性端基相对定位,反应程度降低,导致胶黏剂较脆,且耐高温性、耐持久性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环氧树脂低温固化剂及环氧树脂胶黏剂,本发明中的环氧树脂低温固化剂实现室温快速固化,且固化后产品韧性好,耐高温性能好,剪切强度高,满足不同场合的性能要求。

本发明提供一种环氧树脂低温固化剂,包括以下重量份数的组分:

聚硫醇:40~80份,端甲基丙烯酸酯基硅醇:0.1~20份,白炭黑:0.01~1份,促进剂:0.5~10份,碳酸钙:10~55份。

优选的,所述聚硫醇具有式I或式II所示结构:

HS-R1-X-R2-SH 式II;

式I中,R选自选自C-、CH-、CH2-、-COH-或CSH-;0≤n≤5,2≤m≤4;

式II中,R1、R2独立的选自C1~C10的脂肪烷基、C1~C10的脂肪醛基、C1~C10的脂肪酯基或C1~C10的脂肪酮基;X选自-S-、-C-、-Si-、-CSH-、-COH-中的一种。

优选的,所述端甲基丙烯酸酯基硅醇具有式III所示结构:

其中,X为1~10的整数。

优选的,所述白炭黑为粒径5~100nm的亲水性二氧化硅。

优选的,所述促进剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚。

本发明提供一种环氧树脂胶黏剂,其特征在于,包含环氧树脂和固化剂;

所述固化剂为上文所述的环氧树脂低温固化剂。

优选的,所述环氧树脂与固化剂的质量比为(0.5~2):(0.5~2)。

本发明提供了一种环氧树脂低温固化剂,包括以下重量份数的组分:聚硫醇:40~80份,端甲基丙烯酸酯基硅醇:0.1~20份,白炭黑:0.01~1份,促进剂:0.5~10份,碳酸钙:10~55份。本发明使用端甲基丙烯酸酯基硅醇对聚硫醇进行改性,制备得到的固化剂能够降低环氧树脂的固化条件,同时具有优异的耐高温性能。实验结果表明,本发明所制备的固化剂与环氧树脂固化后剪切强度>15.0MPa,在80℃条件下放置24h,剪切强度无明显变化,剪切强度高,耐高温性能好。

具体实施方式

本发明提供了一种环氧树脂低温固化剂,包括以下重量份数的组分:

聚硫醇:40~80份,端甲基丙烯酸酯基硅醇:0.1~20份,白炭黑:0.01~1份,促进剂:0.5~10份,碳酸钙:10~55份。

在本发明中,所述聚硫醇的的重量份数优选为40~80份,优选为45~75份,更优选为50~70份,如40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。

所述聚硫醇具有式I或式II所示结构:

HS-R1-X-R2-SH 式II;

式I中,所述R选自选自C-、CH-、CH2-、-COCH2-或CSH-,n可以是0、1、2、3、4或5;m可以是2、3或4。

式II中,R1、R2独立的选自C1~C10的脂肪烷基、C1~C10的脂肪醛基、C1~C10的脂肪酯基或C1~C10的脂肪酮基,优选为C2~C8的脂肪烷基、C2~C8的脂肪醛基、C2~C8的脂肪酯基或C2~C8的脂肪酮基,更优选为C2~C5的脂肪烷基、C2~C5的脂肪醛基、C2~C5的脂肪酯基或C2~C5的脂肪酮基,具体的,在本发明的实施例中,可以是乙基、异戊基。

式II中,X选自-S-、-C-、-Si-、-CSH-、-COH-中的一种。

在本发明中,所述端甲基丙烯酸酯基硅醇的重量份数优选为0.1~20份,更优选为1~15份,如0.1份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。

所述端甲基丙烯酸酯基硅醇具有式III所示结构:

其中,,X为1~10的整数,如1,2,3,4,5,6,7,8,9,10。

在本发明中,所述白炭黑优选为粒径5~100nm的亲水性二氧化硅,所述白炭黑的重量分数优选为0.01~1份,更优选为0.1~0.8份,如0.01份、0.05份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。

在本发明中,所述促进剂优选为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚,所述促进剂的重量份数优选为0.5~10份,更优选为1~8份,如0.5份、1.0份、0.9份、1.5份、2份、2.5份、3.0份、3.5份、4.0份、4.5份、5.0份、5.5份、6.0份、6.5份、7.0份、7.5份、8.0份、8.5份、9.0份、9.5份、10份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。

在本发明中,所述碳酸钙优选为分析纯碳酸钙,所述碳酸钙的重量份数优选10~55份,更优选为20~50份,如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。

本发明还提供了一种环氧树脂胶黏剂,其特征在于,包含环氧树脂和上文所述的环氧树脂低温固化剂。

在本发明中,所述固化剂环氧树脂与固化剂的质量比为(0.5~2):(0.5~2),优选为(0.5~2):(1~1.2),最优选为(1.2~1):(1~1.2),如1:1,1:1.2或1.2:1。

在本发明中,所述环氧树脂胶黏剂中还可根据实际需要添加相应的功能性助剂,比如增韧剂、增塑剂、稀释剂、促进剂、抗氧剂、填充剂、偶联剂等,所述功能性助剂的具体种类和用量可参考本领域的常用助剂种类和用量,本发明在此不再赘述。

本发明提供了一种环氧树脂低温固化剂,包括以下重量份数的组分:聚硫醇:40~80份,端甲基丙烯酸酯基硅醇:0.1~20份,白炭黑:0.01~1份,促进剂:0.5~10份,碳酸钙:10~55份。本发明使用端甲基丙烯酸酯基硅醇对聚硫醇进行改性,制备得到的固化剂能够降低环氧树脂的固化条件,同时具有优异的耐高温性能。实验结果表明,本发明所制备的固化剂与环氧树脂固化后剪切强度>15.0MPa,在80℃条件下放置24h,剪切强度无明显变化,剪切强度高,耐高温性能好。

为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种环氧树脂低温固化剂及环氧树脂胶黏剂进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1:

聚硫醇:80份

端甲基丙烯酸酯基硅醇:5份

颗粒度5nm的亲水性二氧化硅:1份

2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚:4份

科密欧分析纯碳酸钙:10份。

所述聚硫醇具有如下结构:

HS-R1-X-R2-SH;

其中R1为乙基,R2为异戊基,X为-C-。

所述端甲基丙烯酸酯基硅醇具有如下结构:

X为3。

实施例2

聚硫醇:60份

端甲基丙烯酸酯基硅醇:18份

颗粒度5nm的亲水性二氧化硅:0.5份

2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚:1.5份

科密欧分析纯碳酸钙:20份。

所述聚硫醇具有如下结构:

其中R为-CSH-结构,n为1,m为3;

所述端甲基丙烯酸酯基硅醇具有如下结构:X为7。

实施例3

聚硫醇:40份

端甲基丙烯酸酯基硅醇:19份

颗粒度5nm的亲水性二氧化硅:0.1份

2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚:0.9份

科密欧分析纯碳酸钙:40份。

所述聚硫醇具有如下结构:

其中R为-COH-结构,n为5,m为2;

所述端甲基丙烯酸酯基硅醇具有如下结构:

X为10。

实施例4~6

按照表1中的配比将实施例1~3中的固化剂与环氧树脂混合,制备得到环氧树脂胶黏剂,性能测试如表1所示。

表1实施例4~6中环氧树脂胶黏剂的配比和性能

固化剂 实施例1 实施例2 实施例3
环氧树脂 E51 E44 E54
固化剂:环氧树脂(质量比) 1:1 1:1.2 1.2:1
剪切强度/MPa 16.7 15.1 17.3
高温后剪切强度/MPa 16.6 15.0 17.3.0

试验结果证明,本发明所制备的固化剂与环氧树脂固化后剪切强度>15.0MPa,在80℃条件下放置24h,剪切强度无明显变化,剪切强度高,耐高温性能好。

按照GB/T 7124-2008《胶黏剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》标准方法对固化剂与环氧树脂复配后的胶黏剂进行剪切强度测试,测试结果均在15MPa以上,该胶黏剂配方附着力强,粘接强度高,适合高附着力、高粘接强度应用条件;

将制备好的样品在80℃条件下放置24小时后按上述方法进行强度检测,胶黏剂仍具有较高的附着力及粘接强度,表明该固化剂与环氧树脂复配后具有较好的耐高温性能,可以满足80℃高温条件下长期应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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