[发明专利]室温固化低粘度耐低温胶粘剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂，具体涉及一种低粘度、室温固化、耐超低温的胶粘剂。

背景技术

超低温胶主要用作液氮和液氧等低温液态气体复合材料储罐的基体树脂；用作宇航工业耐低温系统粘接，如液氢、液氧发动机系统的粘接，液氢、液氧箱箱体与绝热层，以及绝热层与外表面密封层间的粘接；输送液氢、液氧管道外的绝热层粘接，以及其它与超低温结构相连接的零部件间的粘接；航天飞行器密封粘接；超导装置等。

在低温胶粘剂研究中，一般使用双酚A环氧树脂作为基体树脂，由于纯的环氧树脂具有很高的交联密度，即使在常温下也存在质脆、低韧性、抗冲击性能差等缺点。当温度降至低温时，基体内因热收缩而产生的内应力和被冻结的链段，使环氧树脂呈现更大的脆性，影响环氧树脂在低温下的应用。对环氧树脂的增韧改性研究中，其改性的途径主要以下几个方面：

1.加入填料，改善胶的低温性能，如麦克林托克等有采用铝粉填料，如付邵云等用纳米橡胶、碳纳米管、聚醚砜等改善胶的脆性问题，使其在液氮温度条件下能够应用，但是其粘度较大，固化温度较高。

2.聚氨酯改性环氧树脂。用聚氨酯改性环氧树脂对湿热较敏感，使用受到了一定的限制，如H.Lee and k.Neville,“Handbook of Epoxy Resin”,McGraw-Hill,New Youk,15,11,1967。

3.尼龙改性环氧树脂：尼龙和环氧树脂的反应需要在170℃左右才能反应，胶样粘度较大（M.B.Smith and S.E.Susman,Proc.of CEC’62 300-305,1962.）

4.柔性剂改性环氧树脂，通过采用柔性固化剂是改进环氧树脂耐低温性能的途径之一。

上海合成树脂研究所研制并出售的低温胶产品，由四氢呋喃改性双酚A环氧树脂，改性胺590固化剂，KH550，该胶的固化温度是60多度，室温固化时间很长。

有的采用低分子聚酰胺作为胶的固化增韧剂，聚酰胺固化剂的粘度较大，该类分子有较长的脂肪碳链，起到内部增韧作用，室温可以固化，固化时间较长，一般都要加热固化，如西北工业大学化学工程系的王汝敏等发表文章“低温固化环氧胶粘剂组分配比的优化设计”中提到用低分子聚酰胺PA-650作为固化增韧剂，其粘度较大，其固化条件40℃/0.5h+60℃/0.5h/+80℃/2h。

有的采用含有醚键的柔性固化剂，如聚醚胺230能够对环氧胶起到增韧作用，能够满足超低温性能使用。如中国科学院理化研究所的杨果等发表的文章“柔性胺改性剂对环氧树脂力学性能的影响”以及武汉理工大学材料科学与工程学院的王嵘等发表文章“混合型固化剂对环氧树脂室温和低温力学性能的影响”中提到分别用柔性胺D230、D400改性芳香胺DETD(约20%的3,5-二乙基-2，4-甲苯二胺和约20%3,5-二乙基-2，6-甲苯二胺构成）（以质量计），固化条件分别是60℃/8h+100℃/12h、60℃/4h+100℃/4h/+130℃/10h，虽然低温和室温能够增韧，但是无法实现室温快固化。赵立中申请的发明专利《低温胶粘剂以及用于低温胶粘剂的固化剂》，其环氧树脂增韧剂在60～120℃条件下搅拌混合，冷却，制成预聚物；按比例加入复合胺固化剂，搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂，混合均匀后即可使用，也可以预先将硅烷偶联剂加入到30℃/72小时环氧树脂与增韧剂的预聚物中或复合胺固化剂中。其固化条件30℃/72小时，60℃/8小时，160℃/2小时，其固化剂是将缩合胺与芳香胺混合均匀，在加入聚醚胺和叔胺促进剂，混合均匀。如果缩合胺或/和芳香胺是固体，在缩合胺与芳香胺混合均匀后，需加热至溶解，如加热60～150℃，在冷却。该胶粘剂可获得具有韧性特征的两相结构，环氧树脂形成连续相，以增韧剂为分散相的两相结构。该发明中胶粘剂制备过程中需要升温，胶的粘度较大，固化温度较高，固化时间较长。

针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种低粘度室温固化的耐低温胶粘剂。本发明采用柔性环氧、柔性胺类固化剂等复合方式对胶增韧；采用高活性环氧等方式来降低胶的固化温度，降低胶的固化时间；采用低粘度柔性环氧和高活性环氧来降低胶的粘度，同时兼顾到耐低温性能。本发明的胶粘剂粘度低，室温固化，固化时间小于24小时，固化后的胶粘剂在室温和液氮温度条件下，具有较高的剪切强度，性能稳定、制备方法简单。

发明内容

本发明提供一种室温固化低粘度耐低温胶粘剂，包括复合环氧树脂和复合固化剂，由复合环氧树脂和复合固化剂配制而成，胶粘剂具有低粘度、室温固化且固化时间短、耐超低温等效果。