[发明专利]一种常温固化高强高韧耐高温环氧结构胶粘剂及制备方法

说明书

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种常温固化高强高韧耐高温环氧结构胶粘剂及制备方法。该环氧结构胶粘剂包括甲、乙两个组分，甲组分包含环氧树脂、聚氨酯增韧剂和填料，乙组分包含POSS改性柔性胺类固化剂、促进剂和填料。两组分混合后，适用期为1h，可室温固化。该环氧结构胶粘剂以POSS改性柔性胺类固化剂为内增韧剂、聚氨酯为外增韧剂，协同增韧环氧树脂体系，使其具有高强高韧的特点，有利于提高环氧结构胶粘剂的粘接性能；利用POSS的高耐热、POSS改性柔性胺类固化剂大量反应基团所引发的交联密度增加，来提高环氧结构胶粘剂的耐热性，解决聚氨酯增韧环氧树脂体系耐热性能差的问题，满足航空飞行器对室温固化环氧结构胶粘剂的高粘接和耐高温需求。

技术领域

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种常温固化高强高韧耐高温环氧结构胶粘剂其制备方法。

背景技术

室温固化环氧结构胶粘剂可在室温固化，相对于中温固化(120℃～130℃)和高温固化(170℃～180℃)而言，固化温度大幅度降低，可以减少能耗，简化粘接工艺，特别适合无法升温固化的施工环境和要求。具有良好柔韧性的聚氨酯可以通过“互穿网络结构”来增韧环氧树脂，解决环氧树脂脆性的问题，是室温固化环氧结构胶粘剂的一种常见的增韧剂。但是，聚氨酯本身的耐热性较差，且固化后聚氨酯会在环氧树脂体系中形成互穿网络结构，这些会使得环氧树脂体系的耐热性受到显著影响，因此由聚氨酯增韧的室温固化环氧结构胶粘剂通常玻璃化转变温度较低，不适合应用于使用温度较高的环境。

近年来在航空航天领域对结构胶粘剂的耐高温性能提出了更高的要求。其中，室温固化环氧结构胶粘剂需在室温固化，且最高使用温度可到100℃。科研人员通常将耐高温环氧树脂、耐高温固化剂和耐高温热塑性树脂等引入来提高环氧结构胶粘剂的高温粘接性能。虽然高温粘接性能得到了提高，但是常温粘接性能的损失较大。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术存在的问题而设计提供了一种常温固化高强高韧耐高温环氧结构胶粘剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种常温固化高强高韧耐高温环氧结构胶粘剂，所述环氧结构胶粘剂包括甲、乙两个组分，甲组分包含环氧树脂、聚氨酯增韧剂和填料，乙组分包含POSS改性柔性胺类固化剂、促进剂和填料；两组分按100：50的质量份混合后，可在常温固化；所述环氧结构胶粘剂中甲、乙组分按如下重量份制备而成：

甲组分：环氧树脂60～70份；聚氨酯增韧剂15～30份；填料a3-5份；

乙组分：POSS改性柔性胺类固化剂80～90份；促进剂0～18份；填料b1～3份。

所述的环氧树脂牌号为E-54、E-51、E-44、850S双酚A型环氧树脂中的一种或几种混合而成。

所述的聚氨酯增韧剂为在甲组份制备过程中由异氰酸酯和聚醚多元醇聚合而成的；异氰酸酯和聚醚多元醇的重量比为1：(1～3)。

所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种；聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇和四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种。

所述的POSS改性柔性胺类固化剂是在用KH560合成POSS的过程中，用柔性胺类固化剂功能化，使得POSS的每个角均接枝有柔性胺类固化剂；KH560和柔性胺类固化剂的摩尔比为1：1。

所述的柔性胺类固化剂为低分子量聚酰胺、聚醚胺或其它长碳链柔性胺类固化剂的一种，其分子量介于600-2000g/mol之间。

所述的促进剂为DMP30、三乙醇胺和氨乙基哌嗪叔胺类化合物中的一种。

所述的填料包含颜料和触变剂；其中，颜料为溶剂红、溶剂黄、溶剂蓝、炭黑和钛白粉；触变剂为气相二氧化硅和高岭土中的一种；甲组和乙组分别选择不同颜色的颜料。