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一种高温耐久性环结构胶接体系及其制备方法

阅读:425发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种高温耐久性环结构胶接体系及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于胶粘剂技术领域,具体涉及一种高温耐久性环 氧 结构胶接体系及其制备方法。本发明环氧结构胶接体系包括环氧结构胶膜和抑制 腐蚀 底胶,以“特种环氧 树脂 -芳胺 固化 剂”为固化体系,以特种热塑性树脂和 橡胶 弹性体为增韧剂,将胶接体系的耐温等级提高到175℃, 玻璃化 转变 温度 提高到190℃;热老化考核时间延长到3000h;本发明高温耐久性环氧结构胶接体系工艺性能优异,具有高强度、高韧性、耐疲劳、高温耐久性能好等特点,满足金属或 复合材料 大面积胶接成型工艺,解决了航空航天 飞行器 对高温结构件的高温耐久性胶接需求,适用于航空航天领域金属或复合材料耐高温结构件的胶接。,下面是一种高温耐久性环结构胶接体系及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种高温耐久性环结构胶接体系,包括环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶,其特征在于所述环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~35份、热塑性树脂40~60份、橡胶弹性体6~15份、无机填料3~9份、抗氧化剂1~4份;
所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~30份、热塑性树脂75~100份、抑制腐蚀剂3~9份、偶联剂3~9份、混合溶剂1200~1600份;
所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由双酚A型环氧树脂、联苯酚环氧树脂、基酚醛环氧树脂和烷双酚二缩甘油醚按重量比(1~4):(1~3):(1~2):1组成。
2.根据权利要求1所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系,其特征在于所述环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
环氧树脂80~90份、芳胺固化剂25~30份、热塑性树脂45~55份、橡胶弹性体9~12份、无机填料5~7份、抗氧化剂2~3份;
所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
环氧树脂80~90份、芳胺固化剂22~28份、热塑性树脂80~90份、抑制腐蚀剂5~7份、硅烷偶联剂5~7份、混合溶剂1400~1500份。
3.根据权利要求1或2所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系,其特征在于所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-55或E-44型号的双酚A型环氧树脂中的一种。
4.根据权利要求3所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系,其特征在于所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比(1~4):(1~3):1组成;所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚砜、酚酞基聚芳醚、环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜、环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚酮中的一种或几种组成。
5.根据权利要求4所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系,其特征在于所述环氧结构胶膜中的橡胶弹性体由端环氧基丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶或核壳橡胶粒子中的一种或几种组成;所述环氧结构胶膜中的无机填料由粉、粉、白粉或氧化铝粉中的一种或几种组成;所述环氧结构胶膜中的抗氧化剂由6-二叔丁基-4-甲基苯酚、对苯二酚或叔丁基对苯二酚中的一种或几种组成。
6.根据权利要求5所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系,其特征在于所述抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶;所述抑制腐蚀底胶中的硅烷偶联剂由甲基三叔丁基过氧硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组成;所述抑制腐蚀底胶中的混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成。
7.根据权利要求6所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系,其特征在于所述胶膜制造用载体为尼龙纱网、聚酯纱网、无纺布、玻璃纤维编织布、石英纤维编织布或碳纤维编织布中的一种。
8.一种如权利要求1-7任一所述高温耐久性环氧结构胶接体系的制备方法,其特征在于所述制备方法步骤如下:
A、环氧结构胶膜制备方法:
A1、按重量份称取环氧树脂、芳胺固化剂、热塑性树脂、橡胶弹性体、无机填料和抗氧化剂;
A2、将步骤A1称取的环氧树脂加入反应釜中,加热升温至220~230℃,搅拌状态下将热塑性树脂一次性加入,在190~200℃下保温60min,制得均相共混树脂;
A3、采用机械共混法将步骤A2制得的均相共混树脂与芳胺固化剂、橡胶弹性体、无机填料和抗氧化剂混合均匀,制得胶料;
A4、在胶膜制造用载体辅助成膜条件下,将步骤A3制得的胶料与胶膜制造用载体热压复合成膜,制得环氧结构胶膜;
B、抑制腐蚀底胶制备方法:
B1、按重量份分别称取环氧树脂、芳胺固化剂、热塑性树脂、抑制腐蚀剂、硅烷偶联剂和混合溶剂;
B2、取步骤B1称取的环氧树脂的四分之一,将抑制腐蚀剂通过研磨均匀分散在所述四分之一环氧树脂中,制得抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物;
B3、常温下将热塑性树脂在搅拌状态下溶于混合溶剂中,分别将步骤B2制得的抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物、剩余四分之三环氧树脂、芳胺固化剂和硅烷偶联剂均匀分散溶于所述混合溶剂,制得抑制腐蚀底胶。
9.根据权利要求8所述一种高温耐久性环氧结构胶接体系的制备方法,其特征在于步骤A4所述热压复合成膜温度为90~100℃。

说明书全文

一种高温耐久性环结构胶接体系及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于胶粘剂技术领域,具体涉及一种高温耐久性环氧结构胶接体系及其制备方法。

背景技术

[0002] 高温固化环氧结构胶接体系是一类固化温度在175-180℃,使用温度在121℃以上的胶粘剂,一般由高温固化环氧结构胶膜和与之配套使用的抑制腐蚀底胶构成,具有高强度、高耐久性和高温条件下可长期使用的特点,是航空、航天飞行器耐高温承结构件制造中重要的结构胶接材料。
[0003] 国内外现有的高温环氧结构胶接体系大都是以“双酚A型环氧-双氰胺”为固化体系,以“聚砜和丁腈橡胶”为增韧剂的基础上建立起来的,国外典型的有Hexcel公司“Redux319胶膜/Redux119底胶”胶接体系、Cytec公司的“FM300胶膜/BR127底胶”胶接体系等;国内典型的有黑龙江省科学院石油化学研究院的“J-116胶膜/J-117底胶”胶接体系和中国航空发动机集团北京航空材料研究院的“SY-14胶膜及其配套的SY-D4底胶”胶接体系等,上述这些胶接体系的主要优点是韧性好、潜伏性能优异、技术成熟度高,在国内外航空航天领域获得了广泛的应用。然而,限于“双酚A型环氧-双氰胺”固化体系固化产物的玻璃化转变温度较低,仅为143℃左右,且聚砜和丁腈橡胶增韧剂的长期耐热性能又较差,因此上述产品长期使用温度不超过135℃,且在该温度下热老化考核时间仅为1000小时。

发明内容

[0004] 为解决上述现有技术的不足,本发明提供了一种高温耐久性环氧结构胶接体系及其制备方法。
[0005] 本发明技术方案:
[0006] 一种高温耐久性环氧结构胶接体系,包括环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶,所述环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0007] 环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~35份、热塑性树脂40~60份、橡胶弹性体6~15份、无机填料3~9份、抗氧化剂1~4份;
[0008] 所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0009] 环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~30份、热塑性树脂75~100份、抑制腐蚀剂3~9份、偶联剂3~9份、混合溶剂1200~1600份;
[0010] 所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由双酚A型环氧树脂、联苯酚环氧树脂(BPNE)、基酚醛环氧树脂(BEBN)和烷双酚二缩甘油醚(DGECB)按一定重量比组成,其中联苯酚醛环氧树脂(BPNE)的化学结构式如式1所示:
[0011] 式1:
[0012] 萘基酚醛环氧树脂(BEBN)的化学结构式如式2所示:
[0013] 式2:
[0014] 碳硼烷双酚二缩水甘油醚(DGECB)化学结构式如式3所示:
[0015] 式3:
[0016]
[0017] 与单纯采用双酚A型环氧树脂作为主体树脂相比,本发明通过引入联苯酚醛环氧树脂和萘基酚醛环氧树脂提高了胶接体系的耐热性和耐湿热特性,引入碳硼烷双酚二缩水甘油醚因结构中含有碳硼烷结构赋予胶接体系优异的抗氧化性能,使本发明提供的环氧结构胶接体系兼具耐热性、耐湿热性和良好的工艺性能。
[0018] 进一步的,所述环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0019] 环氧树脂80~90份、芳胺固化剂25~30份、热塑性树脂45~55份、橡胶弹性体9~12份、无机填料5~7份、抗氧化剂2~3份;
[0020] 所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0021] 环氧树脂80~90份、芳胺固化剂22~28份、热塑性树脂80~90份、抑制腐蚀剂5~7份、硅烷偶联剂5~7份、混合溶剂1400~1500份。
[0022] 进一步的,所述双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚的重量比为(1~4):(1~3):(1~2):1。
[0023] 进一步的,所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-55或E-44型号的双酚A型环氧树脂中的一种。
[0024] 进一步的,所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二基二苯砜(DDS)、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比(1~4):(1~3):1组成;
[0025] 相对于现有高温环氧结构胶接体系采用的双氰胺固化剂,本发明采用的芳胺固化剂在耐高温和热稳定上具有明显优势,其中1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯为三分支结构,可以提高胶接体系的交联密度,4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)中含有的卤素原子赋予胶接体系一定的阻燃特性。
[0026] 进一步的,所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚砜(PES-C)、酚酞基聚芳醚(PEK-C)、环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜(E-PPES)、环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚酮(E-PPEK)中的一种或几种组成。
[0027] 相对于现有高温环氧结构胶接体系采用的聚砜增韧剂,本发明热塑性树脂作为增韧剂采用的酚酞基聚芳醚砜和酚酞基聚芳醚酮耐温等级更高,热稳定性更好,环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜和环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚酮则因环氧端基的存在可与芳胺固化剂形成化学交联,从而抵抗高温条件下分子链的滑移,提高力学系性能和耐热性;
[0028] 进一步的,所述环氧结构胶膜中的橡胶弹性体由端环氧基丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶或核壳橡胶粒子中的一种或几种组成;
[0029] 相对于现有高温环氧结构胶粘剂采用的丁腈橡胶,本发明橡胶弹性体作为增韧剂采用的环氧基丁腈橡胶和羧基丁腈橡胶因环氧端基的存在可与芳胺固化剂形成化学交联,从而可抵抗高温条件下分子链的滑移,提高力学系性能和耐热性,核壳橡胶粒子因其固化过程中不受固化反应动力学影响,固化前后其形态、尺寸、成分不发生任何改变,从而降低了其对胶接体系的模量和耐温性的影响。
[0030] 进一步的,所述环氧结构胶膜中的无机填料由粉、粉、白粉或氧化铝粉中的一种或几种组成;所述环氧结构胶膜中的抗氧化剂由6-二叔丁基-4-甲基苯酚、对苯二酚或叔丁基对苯二酚中的一种或几种组成,有效提高了胶粘剂的热氧老化性能。
[0031] 进一步的,所述抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶;所述抑制腐蚀底胶中的硅烷偶联剂由甲基三叔丁基过氧硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组成;所述抑制腐蚀底胶中的混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成。
[0032] 进一步的,所述胶膜制造用载体为尼龙纱网、聚酯纱网、无纺布、玻璃纤维编织布、石英纤维编织布或碳纤维编织布中的一种。
[0033] 一种本发明所述高温耐久性环氧结构胶接体系的制备方法步骤如下:
[0034] A、环氧结构胶膜制备方法:
[0035] A1、按重量份分称取环氧树脂、芳胺固化剂、热塑性树脂、橡胶弹性体、无机填料和抗氧化剂;
[0036] A2、将步骤A1称取的环氧树脂加入反应釜中,加热升温至220~230℃,搅拌状态下将热塑性树脂一次性加入,在190~200℃下保温60min,制得均相共混树脂;
[0037] A3、采用机械共混法将步骤A2制得的均相共混树脂与芳胺固化剂、橡胶弹性体、无机填料和抗氧化剂混合均匀,制得胶料;
[0038] A4、在胶膜制造用载体辅助成膜条件下,将步骤A3制得的胶料与胶膜制造用载体热压复合成膜,制得环氧结构胶膜;
[0039] B、抑制腐蚀底胶制备方法:
[0040] B1、按重量份分别称取环氧树脂、芳胺固化剂、热塑性树脂、抑制腐蚀剂、硅烷偶联剂和混合溶剂;
[0041] B2、取步骤B1称取的环氧树脂的四分之一,将抑制腐蚀剂通过研磨均匀分散在所述四分之一环氧树脂中,制得抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物;
[0042] B3、常温下将热塑性树脂在搅拌状态下溶于混合溶剂中,分别将步骤B2制得的抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物、剩余四分之三环氧树脂、芳胺固化剂和硅烷偶联剂均匀分散溶于所述混合溶剂,制得抑制腐蚀底胶。
[0043] 进一步的,步骤A4所述热压成膜温度为90~100℃。
[0044] 本发明有益效果:
[0045] 本发明高温耐久性环氧结构胶接体系从分子结构设计度出发,以“特种环氧树脂-芳胺固化剂”为固化体系,以特种热塑性树脂和橡胶弹性体为增韧剂制备了一种高温耐久性环氧结构胶接体系,将高温固化环氧结构胶接体系的耐温等级提高到175℃,玻璃化转变温度提高到190℃;本发明高温耐久性环氧结构胶接体系的热老化性能考核延长到3000h,从而延长了结构件维修周期,提高了结构件可靠性和使用寿命;本发明高温耐久性环氧结构胶接体系工艺性能优异、耐温等级高、热氧老化性能和耐湿热性能突出,具有高强度、高韧性、耐疲劳等特点,满足金属或复合材料大面积胶接成型工艺,解决了航空航天飞行器对高温结构件的高温耐久性胶接需求,适用于航空航天领域金属或复合材料耐高温结构件的胶接。

具体实施方式

[0046] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0047] 实施例1
[0048] 一种高温耐久性环氧结构胶接体系,包括环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶,所述环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0049] 环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~35份、热塑性树脂40~60份、橡胶弹性体6~15份、无机填料3~9份、抗氧化剂1~4;
[0050] 所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0051] 环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~30份、热塑性树脂75~100份、抑制腐蚀剂3~9份、硅烷偶联剂3~9份、混合溶剂1200~1600份;
[0052] 所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚按一定重量比组成。
[0053] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系的制备方法步骤如下:
[0054] A、环氧结构胶膜制备方法:
[0055] A1、按重量份分称取环氧树脂、芳胺固化剂、热塑性树脂、橡胶弹性体、无机填料和抗氧化剂;
[0056] A2、将步骤A1称取的环氧树脂加入反应釜中,加热升温至220~230℃,搅拌状态下将热塑性树脂一次性加入,在190~200℃下保温60min,制得均相共混树脂;
[0057] A3、采用机械共混法将步骤A2制得的均相共混树脂与芳胺固化剂、橡胶弹性体、无机填料和抗氧化剂混合均匀,制得胶料;
[0058] A4、在胶膜制造用载体辅助成膜条件下,将步骤A3制得的胶料与胶膜制造用载体在90~100℃温度下热压复合成膜,制得环氧结构胶膜;
[0059] B、抑制腐蚀底胶制备方法:
[0060] B1、按重量份分别称取环氧树脂、芳胺固化剂、热塑性树脂、抑制腐蚀剂、硅烷偶联剂和混合溶剂;
[0061] B2、取步骤B1称取的环氧树脂的四分之一,将抑制腐蚀剂研磨均匀分散在所述四分之一环氧树脂中,制得抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物;
[0062] B3、常温下将热塑性树脂在搅拌状态下溶于混合溶剂中,分别将步骤B2制得的抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物、剩余四分之三环氧树脂、芳胺固化剂和硅烷偶联剂均匀分散溶于所述混合溶剂,制得抑制腐蚀底胶。
[0063] 实施例2
[0064] 一种高温耐久性环氧结构胶接体系,包括环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶,所述环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0065] 环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~35份、热塑性树脂40~60份、橡胶弹性体6~15份、无机填料3~9份、抗氧化剂1~4份;
[0066] 所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0067] 环氧树脂75~100份、芳胺固化剂20~30份、热塑性树脂75~100份、抑制腐蚀剂3~9份、硅烷偶联剂3~9份、混合溶剂1200~1600份;
[0068] 所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚按重量比(1~4):(1~3):(1~2):1组成,其中双酚A型环氧树脂为E-51、E-55或E-44型号的双酚A型环氧树脂中的一种。
[0069] 所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比(1~4):(1~
3):1组成;所述环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚砜、酚酞基聚芳醚酮、环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜、环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚酮中的一种或几种组成。
[0070] 所述环氧结构胶膜中的橡胶弹性体由端环氧基丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶或核壳橡胶粒子中的一种或几种组成;所述环氧结构胶膜中的无机填料由铝粉、石棉粉、钛白粉或氧化铝粉中的一种或几种组成;所述环氧结构胶膜中的抗氧化剂由6-二叔丁基-4-甲基苯酚、对苯二酚或叔丁基对苯二酚中的一种或几种组成。
[0071] 所述抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶;所述抑制腐蚀底胶中的硅烷偶联剂由甲基三叔丁基过氧硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组成;所述抑制腐蚀底胶中的混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成。
[0072] 实施例3
[0073] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系与实施例2的区别在于,本实施例环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0074] 环氧树脂80~90份、芳胺固化剂25~30份、热塑性树脂45~55份、橡胶弹性体9~12份、无机填料5~7份、抗氧化剂2~3份;
[0075] 所述抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0076] 环氧树脂80~90份、芳胺固化剂22~28份、热塑性树脂80~90份、抑制腐蚀剂5~7份、硅烷偶联剂5~7份、混合溶剂1400~1500份。
[0077] 实施例4
[0078] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系与实施例2的区别在于,本实施例环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0079] 环氧树脂100份、芳胺固化剂35份、热塑性树脂60份、橡胶弹性体15份、无机填料9份、抗氧化剂4份;
[0080] 本实施例抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0081] 环氧树脂100份、芳胺固化剂30份、热塑性树脂100份、抑制腐蚀剂9份、硅烷偶联剂9份、混合溶剂1600份;
[0082] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由E-51型号的双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和双酚芴环氧按重量比4:3:2:1,即E-51型号的双酚A型环氧树脂40份,联苯酚醛环氧树脂30份,萘基酚醛环氧树脂20份,碳硼烷双酚二缩水甘油醚10份;
[0083] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比4:3:1组成;
[0084] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚砜和环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜按重量比1:1组成;橡胶弹性体由端环氧基丁腈橡胶和核壳橡胶粒子按重量比1:1组成;
[0085] 本实施例环氧结构胶膜中的无机填料为铝粉,抗氧化剂为6-二叔丁基-4-甲基苯酚;
[0086] 本实施例抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶,硅烷偶联剂为甲基三叔丁基过氧硅烷;混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成。
[0087] 本实施例胶膜制造用载体为尼龙纱网,规格为80目,面密度为25g/m2。
[0088] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系的制备方法步骤如下:
[0089] A、环氧结构胶膜制备方法:
[0090] A1、分别称取40份E-51型号的双酚A型环氧树脂、30份联苯酚醛环氧树脂、20份萘基酚醛环氧树脂、10份碳硼烷双酚二缩水甘油醚、14份4,4’-二氨基二苯砜、10.5份4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、3.5份1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯、30份酚酞基聚芳醚砜、30份环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜、7.5份端环氧基丁腈橡胶、7.5份核壳橡胶粒子、9份铝粉和4份6-二叔丁基-4-甲基苯酚;
[0091] A2、将步骤A1称取的E-51型号的双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚加入反应釜中,加热升温至220~230℃,搅拌状态下将酚酞基聚芳醚砜和环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜一次性加入,在190~200℃下保温60min,制得均相共混树脂;
[0092] A3、采用双辊混炼机或捏合机,以机械共混法将步骤A2制得的均相共混树脂与4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯、端环氧基丁腈橡胶、核壳橡胶粒子、铝粉和6-二叔丁基-4-甲基苯酚混合均匀,制得胶料;
[0093] A4、在胶膜制造用载体辅助成膜条件下,采用双辊热压延制膜机将步骤A3制得的胶料与尼龙纱网在90~100℃温度下热压复合成膜,制得环氧结构胶膜,环氧结构胶膜的面密度分别为166~196g/m2和360~390g/m2;
[0094] B、抑制腐蚀底胶制备方法:
[0095] B1、分别称取40份E-51型号的双酚A型环氧树脂、30份联苯酚醛环氧树脂、20份萘基酚醛环氧树脂、10份碳硼烷双酚二缩水甘油醚、12份4,4’-二氨基二苯砜、9份4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、3份1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯、50份酚酞基聚芳醚砜、50份环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜、9份铬酸锶、9份甲基三叔丁基过氧硅烷、800份三氯甲烷和800份环己酮;
[0096] B2、取步骤B1称取的E-51型号的双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚组成的环氧树脂的四分之一,将铬酸锶通过三辊研磨机研磨,使其均匀分散在所述四分之一环氧树脂中,研磨三遍至五遍直至分散均匀为止,制得抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物;
[0097] B3、常温下将热塑性树脂在搅拌状态下溶于800份三氯甲烷和800份环己酮组成的混合溶剂中,分别将步骤B2制得的抑制腐蚀剂与环氧树脂的分散物、剩余四分之三环氧树脂、4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯和甲基三叔丁基过氧硅烷均匀分散溶于所述混合溶剂,制得抑制腐蚀底胶。
[0098] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系铝合金胶接试件性能测试结果:
[0099] 本实施例高温耐久性结构胶接体系-55℃下剪切强度为31.2MPa,常温剪切强度可以达到32.4MPa,175℃剪切强度可以达到28.6MPa,其玻璃化转变温度到达192.5℃,5%热失重温度达到395.8℃,体现了高强度和高耐温等级特性;本实施例高温耐久性结构胶接体系板-板90°剥离强度达到了4.2kN/m(胶膜面密度为166~196g/m2),蜂窝夹层结构滚筒剥离强度达到了145.0N.m/m(胶膜面密度为360~390g/m2),蜂窝夹层结构平面拉伸强度达到了6.1MPa(胶膜面密度为390g/m2),体现了胶接体系高韧性特点;本实施例高温耐久性结构胶接体系疲劳性能优异,常温实验条件下通过10.0MPa×107疲劳性能考核;本实施例高温耐久性结构胶接体系经过175℃×3000h热老化性能考核后仍保持了较高的其力学性能,其常温和175℃下剪切强度仍达到27.8MPa和25.6MPa的较高值,其常温和175℃蜂窝平面拉伸强度仍达到5.4MPa和4.3MPa。说明本实施例高温耐久性结构胶接体系可以满足铝合金结构件的胶接成型,且具有高强度、高韧性、耐高温特性。
[0100] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系环氧基碳纤维复合材料共固化胶接试验件性能测试结果:
[0101] 本实施例高温耐久性结构胶接体系-55℃下剪切强度为30.5MPa,常温剪切强度达到了32.1MPa,175℃剪切强度可以达到27.8MPa,且均为复合材料层间破坏;本实施例高温耐久性结构胶接体系复合材料蜂窝夹层结构平面拉伸强度达到了3.1MPa(胶膜面密度为360-390g/m2),破坏形式为芳纶纸蜂窝芯材破坏。该试验结果说明该实施例高温耐久性结构胶接体系对环氧基碳纤维复合材料具有较好的共固化胶接适应性。
[0102] 实施例5
[0103] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系与实施例2的区别在于,本实施例环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0104] 环氧树脂90份、芳胺固化剂30份、热塑性树脂50份、橡胶弹性体12份、无机填料7份、抗氧化剂3份;
[0105] 本实施例抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0106] 环氧树脂90份、芳胺固化剂28份、热塑性树脂90份、抑制腐蚀剂7份、硅烷偶联剂7份、混合溶剂1500份;
[0107] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由E-51型号的双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚按重量比3:2:1:1;
[0108] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)和1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比3:2:1组成;
[0109] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚酮和环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚酮按重量比1:1组成;本实施例环氧结构胶膜中的橡胶弹性体由端羧基丁腈橡胶和核壳橡胶粒子按重量比1:1组成;
[0110] 本实施例环氧结构胶膜中的无机填料为石棉粉,抗氧化剂为对苯二酚;本实施例抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶,硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三甲氧基硅烷;混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成;本实施例胶膜制造用载体为聚酯纱网。
[0111] 实施例6
[0112] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系与实施例2的区别在于,本实施例环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0113] 环氧树脂80份、芳胺固化剂25份、热塑性树脂45份、橡胶弹性体9份、无机填料5份、抗氧化剂2份;
[0114] 本实施例抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0115] 环氧树脂80份、芳胺固化剂25份、热塑性树脂80份、抑制腐蚀剂5份、硅烷偶联剂5份、混合溶剂1400份;
[0116] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由E-55型号的双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚按重量比2:1:1:1;
[0117] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)和1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比2:1:1组成;
[0118] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚砜和环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚酮按重量比1:1组成;本实施例环氧结构胶膜中的橡胶弹性体为端环氧基丁腈橡胶;
[0119] 本实施例环氧结构胶膜中的无机填料为钛白粉,抗氧化剂为叔丁基对苯二酚;本实施例抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶,硅烷偶联剂为乙烯基三甲基硅烷;混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成;本实施例胶膜制造用载体为无纺布。
[0120] 实施例7
[0121] 本实施例高温耐久性环氧结构胶接体系与实施例2的区别在于,本实施例环氧结构胶膜由如下重量份原料与胶膜制造用载体经热压复合制成:
[0122] 环氧树脂75份、芳胺固化剂20份、热塑性树脂40份、橡胶弹性体6份、无机填料3份、抗氧化剂1份;
[0123] 本实施例抑制腐蚀底胶由如下重量份原料制成:
[0124] 环氧树脂75份、芳胺固化剂22份、热塑性树脂75份、抑制腐蚀剂3份、硅烷偶联剂3份、混合溶剂1200份;
[0125] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的环氧树脂均由E-44型号的双酚A型环氧树脂、联苯酚醛环氧树脂、萘基酚醛环氧树脂和碳硼烷双酚二缩水甘油醚按重量比1:1:1:1;
[0126] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的芳胺固化剂均由4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)和1,3,5-三氨基(4-苯氧基)苯按重量比1:1:1组成;
[0127] 本实施例环氧结构胶膜和抑制腐蚀底胶中的热塑性树脂均由酚酞基聚芳醚酮和环氧端基二氮杂萘酮聚芳醚砜按重量比1:1组成;本实施例环氧结构胶膜中的橡胶弹性体为核壳橡胶粒子;
[0128] 本实施例环氧结构胶膜中的无机填料为氧化铝粉,抗氧化剂为6-二叔丁基-4-甲基苯酚;本实施例抑制腐蚀底胶中的抑制腐蚀剂为铬酸锶,硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷;混合溶剂由三氯甲烷和环己酮按重量比1:1配制而成;本实施例胶膜制造用载体为玻璃纤维编织布。
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