[发明专利]一种超薄型石材与铝蜂窝复合的改性环氧胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种薄型石材复合用的胶粘剂，尤其涉及一种超薄型石材与铝 蜂窝复合的改性环氧胶粘剂。

背景技术：

近十年，世界建筑装饰用石材需求量大幅度增长，其中，超薄型石材与铝 蜂窝复合的建筑装饰材料发展速度更快。装饰石材表面美观华丽，是高档宾馆、 商场、会展中心及高级住宅内外墙、地面装饰的首选材料。不过，石材结构不 稳定，一般作为饰石材料的厚度在20mm左右。因石材比重大，增加了建筑物的 重量和施工难度，名贵石材价格昂贵，饰面石材厚，用料多，造价也很高。随 着科学技术的进步，市场上推出了厚度5mm以下的超薄型石材与铝蜂窝复合的 饰石材料，单位面积的重量只有原来的1/4或更轻，石材的用量只有原来的 1/4～1/10，饰面效果并没有改变，生产成本和施工成本降低了30～50％，深受客 户欢迎。

石材与铝蜂窝之间是经胶粘剂粘接复合的，这种饰石材料用于室内外装饰， 对材料尺寸的稳定性、强度的保持性、石材表面的美学效果有很高的要求。石 材与铝蜂窝线膨胀系数差异大、材料尺寸易变形；石材结构疏松，雨水、空气 中的腐蚀性物质极易经石材中的裂纹、孔洞向胶层浸蚀。这类装饰材料如室外 使用时，悬挂或粘结在空中，质量不好易发生坠落伤人事故；此外，工程造价 高更新不易，因而对胶粘剂的质量要求极为苛刻。

刚推出的行业标准JC/T 1047-2007《超薄天然石材型复合板》规定了基材为 铝蜂窝的复合板物理性能技术指标，其中热处理80℃168小时的粘接强度大于 等于1.0MPa，浸水168小时粘接强度大于等于0.8MPa，冻融循环25次粘接 强度大于等于0.7MPa。该标准的颁发为胶粘剂的使用质量提出了具体要求。

环氧胶粘剂是一种反应型胶粘剂，固化时形成三维化学交联结构，粘接强 度高，收缩应力大，石材与铝蜂窝间用环氧胶粘剂结合，极易使复合材料变形 报废；同时，环氧胶粘剂耐水性不佳，特别是在粘结超薄型石材时，水通过石 材的裂缝、孔洞大面积浸入胶层，长期反复作用，易使胶层软化变形而剥离， 不能保证超薄型天然石材复合胶的质量。

发明内容：

针对超薄天然石材型复合板复合用胶粘剂使用特点和质量要求，本发明提 供了一种改性环氧胶粘剂。这种胶粘剂使用聚氨酯预聚体来改进环氧胶粘剂胶 层的应力应变特性，使其韧性提高弹性模量值降低，当石材与铝蜂窝受热膨胀、 受冷收缩而产生相对变形时，不致于形成过大的内应力而使外形尺寸严重变形 失效；还使用了改性胺固化剂，使用脂环族环氧化合物改性脂肪胺合成的固化 剂韧性较好，耐温性、耐水性和脂肪胺固化剂比较要好得多。本发明还针对聚 氨酯预聚体改性环氧树脂玻璃化温度降低，从而影响耐热性能的缺陷，使用了 少量纳米粉体材料，使改性环氧胶粘剂的玻璃化温度比通用环氧胶粘剂的玻璃 化温度更高一些。还要说明的是本发明使用的聚氨酯预聚体是自制的，目的使 聚氨酯预聚体在改性环氧胶粘剂固化成形时生成尺寸适当的颗粒，均匀分布于 胶层中，让增韧效果最佳。

本发明具体的技术方案如下：

1、聚氨酯预聚体的制备

选择聚醚多元醇、TDI为原料制备聚氨酯预聚体，具体方法如下：

在装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝器、抽真空管、水浴加热装置的反应 器中，加入平均分子质量为600～3000的聚醚多元二醇，开搅拌，升温到90℃， 抽真空2小时，真空度为0.092～0.095MPa，除去聚醚多元醇中的水分，然后消 除真空，降温至60℃，经滴液漏斗加入TDI，在60℃下反应1小时，升温到70 ℃反应1小时，再升温到85℃反应1～3小时，取样测游离异氰酸酯基，游离异 氰酸酯基含量为预聚体质量的1～2％为合格。

2、改性环氧胶粘剂A组份的制备

A组份所用原材料：

环氧树脂：包括双酚A环氧树脂E-44、E-51，双酚F环氧树脂6458、NPEF-170 或者它们的混合物，占A组份重量的20～40％。

活性稀释剂：包括W-95环氧树脂，501、502、622、678活性稀释剂或它们 的混合物，占A组份重量的5～15％。

聚氨酯预聚体：自制，占A组份重量的10～30％。

纳米粉体材料：包括纳米SiO₂，纳米T₂O₂，纳米碳酸钙，平均粒径在50～100nm， 占A组份重量的1～5％。