技术领域
[0001] 本
发明专利涉及高分子材料应用技术领域,尤其涉及一种双组份结构胶及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着精密机械工业的不断发展,各种新型精密装备不断涌现,其驱动
力主要来自于
汽车工业及消费
电子品行业领域的应用,比如新
能源汽车、
硬盘驱动器、
笔记本电脑、
平板电脑、智能手机等的频繁推陈出新。这些设备的功能越来越强大,运算速度越来越快,尺寸越来越小导致组装工艺向微细化方向发展。 因此,如何将这些精密部件在组装工艺过程中有效地粘接,以适应高效率,高产出制程的需求,成为当下应当解决的问题。单组分结构胶在粘结应用领域用途广泛,它是一种低温储存、无
溶剂、使用方便的体系,不像双组份结构胶,需要复杂的点胶计量设备,以确保在动态过程中精准的混合比例,从而保证粘结强度的设计要求。单组分结构胶仅需要简单的气压或机械压点胶设备,加热
固化后即能达到优良的粘结性能。最典型的例子就是环
氧单组分结构胶。 通常单组分环氧
树脂结构胶中脂肪族胺类多元胺使用双氰胺类或潜伏性胺类化合物。这些脂肪族胺类多元胺的共同特点是它们在常温下都是以固态形式存在,粒径在微米级,均匀分散在
环氧树脂液相中。因其活性,为避免提前固化,必须保存于低于零下20℃
温度环境,给运输和存储带来极大不便,这样也就限制了其应用范围。以硬盘驱动器的更新换代为例,传统上其内部组装部件
主轴电机轴承的固定及音圈电机轴承的固定都是使用单组分环氧结构胶完成的。但是随着新一代超薄小型硬盘驱动器的出现,其固
定位的间隙小到仅有1-2微米。常规的单组分环氧树脂结构胶因使用固态脂肪族胺类多元胺,粒径分布宽,多数大于2微米粒子,这样就造成点胶工艺中,大颗粒固态固化剂无法渗透到需要固定的狭缝中,导致结构胶比例失调,严重影响到粘结性能,使得硬盘驱动器无法正常运行。 有鉴于此,有必要提供一款新的结构胶及工艺,用于满足粘结微米级狭缝的需求。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供双组份结构胶及其制备方法,本发明粘结强度高,可以有效填充到狭缝中,有效防止比例失调,固化不完全的问题,固化温度低,适用期长,工艺简单,
稳定性高便于运输,本发明提供的技术方案为:一种双组份结构胶,其特征在于,其原料组分以
质量百分数计包括:
A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂40-90%,增韧剂5-35%,稀释剂3-25%,交联剂0.1-3%,增强填料1-10%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺20-60%,环氧树脂-脂肪胺共聚物10-40%,增韧剂5-20%,三元胺促进剂1-10%,增强填料3-15%;
其中A组分与B组分的质量比为1-10:1。
[0004] 优选的是,在所述的双组份结构胶中,所述环氧树脂为以下环氧树脂中的任意一种或多种混合:环氧当量为185-192g/eq,25℃时的
粘度为11000-15000 cps的环氧树脂;
环氧当量为182-192g/eq,25℃时的粘度为11000-15000 cps的环氧树脂;
环氧当量为165-185g/eq,25℃时的粘度为3000-7000 cps的环氧树脂;
环氧当量为200-210g/eq,25℃时的粘度为1600-2000 cps的环氧树脂;
环氧当量为280-300g/eq,25℃时的粘度为8000-10000 cps的环氧树脂;
环氧当量为165-185g/eq,25℃时的粘度为2500-4500 cps的环氧树脂;
环氧当量为210-220g/eq,25℃时的粘度为1800-2500 cps的环氧树脂;
环氧当量为325-375g/eq,25℃时的粘度为3000-8000 cps 的弹性体修饰型环氧树脂;
环氧当量为275-305g/eq,25℃时的粘度为4000-8000 cps弹性体修饰型环氧树脂;
环氧当量为220-240g/eq,25℃时的粘度为2000-4000 cps的聚
氨酯修饰型环氧树脂;
环氧当量为232-254g/eq,25℃时的粘度为6000-8000 cps核壳
橡胶修饰型环氧树脂;
环氧当量为285-310g/eq,50℃时的粘度为16000-20000 cps的核壳橡胶修饰型环氧树脂。
[0005] 优选的是,在所述的双组份结构胶中,所述增韧剂为以下增韧剂中的任意一种或多种混合:平均分子量为2500~4500,40℃时的粘度为30,000 mPa.s的端羧基液态丁腈橡胶;
平均分子量为2500~4500,27℃时的粘度为200,000 mPa.s的端氨基液体丁腈橡胶;
核--壳结构甲基
丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物微粒子。
[0006] 优选的是,在所述的双组份结构胶中,所述脂肪族胺类多元胺为以下的任意一种或多种混合:活性氢当量为24.3g/eq, 250C时的粘度为40-50 mPa.s的三乙烯四胺;
活性氢当量为27g/eq, 250C时的粘度为50-60 mPa.s的四乙烯五胺;
活性氢当量为39.6g/eq, 250C时的粘度为6 mPa.s的2,2,4-三甲基六亚甲基二胺;
活性氢当量为42.6g/eq, 250C时的粘度为16 mPa.s的异佛尔
酮二胺;
活性氢当量为34g/eq, 250C时的粘度为6.8 mPa.s的间苯二甲胺;
活性氢当量为56g/eq, 250C时的粘度为13-14.4 mPa.s的4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺;
活性氢当量为57g/eq, 250C时的粘度为13.1 mPa.s的聚醚二胺;
活性氢当量为120g/eq, 250C时的粘度为40000 mPa.s的多聚胺;
活性氢当量为100g/eq, 250C时的粘度为11000 mPa.s的多聚胺;
0
活性氢当量为230g/eq, 25C时的粘度为6000 mPa.s的多聚胺;
活性氢当量为60g/eq, 250C时的粘度为9.5 mPa.s的聚醚胺;
活性氢当量为26g/eq, 250C时的粘度为3.2 mPa.s的醚二胺;
活性氢当量为43g/eq, 250C时的粘度为19-20 mPa.s的环烷基胺。
[0007] 优选的是,在所述的双组份结构胶中,所述三元胺促进剂25℃时的粘度为190-250 mPa.s。
[0008] 优选的是,在所述的双组份结构胶中,所述增强填料为气相
二氧化硅、修饰型气相
二氧化硅中的任意一种或者两种的混合物。
[0009] 一种双组份结构胶的制备方法,该方法包括以下步骤:(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌
脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组分;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂,形成环氧树脂-脂肪胺共聚物,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂和脂肪族胺类多元胺,继续搅拌均匀,即得到B组分;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照
权利要求1所述的质量比混合均匀,即得双组份结构胶。
[0010] 本发明的技术方案较
现有技术有突出优点,本发明粘度强度高,可以有效填充到狭缝中,有效防止比例失调,固化不完全的问题,固化温度低,适用期长,工艺简单,稳定性高便于运输。
具体实施方式
[0011] 下面结合
实施例对本发明再作描述,但不应以此限制本发明的保护范围。
[0012] 实施例1一种双组份结构胶,其原料组分以质量百分数计包括:
A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂40%,增韧剂30%,稀释剂25%,交联剂1%,增强填料4%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺20%,环氧树脂-脂肪胺共聚物40%,增韧剂20%,三元胺促进剂10%,增强填料10%;
其中A组分与B组分的质量比为1:1。其中,环氧树脂采用环氧当量为200-210g/eq,25℃时的粘度为1600-2000 cps的环氧树脂和环氧当量为325-375g/eq,25℃时的粘度为3000-
8000 cps 的弹性体修饰型环氧树脂的混合物,脂肪族胺类多元胺采用活性氢当量为
42.6g/eq, 250C时的粘度为16 mPa.s的异佛尔酮二胺和活性氢当量为34g/eq, 250C时的粘度为6.8 mPa.s的间苯二甲胺的混合物,增韧剂采用27℃时的粘度为200,000 mPa.s的端氨基液体丁腈橡胶,三元胺促进剂采用25℃时的粘度为190-250 mPa.s的三元胺促进剂,增强填料为气相二氧化硅。双组份结构胶的制备方法包括以下步骤:
(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组份;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂共聚,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂,继续搅拌均匀,即得到B组份;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照质量比1:1混合均匀,即得双组份结构胶。
[0013] 实施例2一种双组份结构胶,其原料组分以重量份数计包括:
一种双组份结构胶,其原料组分以质量百分数计包括:
A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂50%,增韧剂25%,稀释剂20%,交联剂2%,增强填料3%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺50%,环氧树脂-脂肪胺共聚物20%,增韧剂20%,三元胺促进剂5%,增强填料5%;其中A组分与B组分的质量比为4:1。其中,环氧树脂采用环氧当量为182-192g/eq,25℃时的粘度为11000-15000 cps的环氧树脂,环氧当量为220-240g/eq,25℃时的粘度为2000-4000 cps的聚氨酯修饰型环氧树脂和环氧当量为275-305g/eq,25℃时的粘度为
4000-8000 cps弹性体修饰型环氧树脂的混合物,脂肪族胺类多元胺采用活性氢当量为
24.3g/eq, 25℃时的粘度为40-50 mPa.s的三乙烯四胺和活性氢当量为39.6g/eq, 25℃时的粘度为6 mPa.s的2,2,4-三甲基六亚甲基二胺的混合物,增韧剂采用平均分子量为2500~
4500,40℃时的粘度为30,000 mPa.s的端羧基液态丁腈橡胶,三元胺促进剂采用25℃时的粘度为190-250 mPa.s的三元胺促进剂,增强填料为修饰型气相二氧化硅。
[0014] 双组份结构胶的制备方法包括以下步骤:(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组份;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂共聚,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂,继续搅拌均匀,即得到B组份;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照质量比4:1混合均匀,即得双组份结构胶。
[0015] 实施例3一种双组份结构胶,其原料组分以质量百分数计包括:
A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂90%,增韧剂5%,稀释剂3%,交联剂1%,增强填料1%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺60%,环氧树脂-脂肪胺共聚物10%,增韧剂10%,三元胺促进剂10%,增强填料10%;其中A组分与B组分的质量比为10:1。
[0016] 其中,环氧树脂采用环氧当量为232-254g/eq,25℃时的粘度为6000-8000 cps核壳橡胶修饰型环氧树脂和环氧当量为285-310g/eq,50℃时的粘度为16000-20000 cps的核0
壳橡胶修饰型环氧树脂的混合物,脂肪族胺类多元胺采用活性氢当量为60g/eq, 25C时的粘度为9.5 mPa.s的聚醚胺,活性氢当量为26g/eq, 250C时的粘度为3.2 mPa.s的醚二胺和活性氢当量为43g/eq, 250C时的粘度为19-20 mPa.s的环烷基胺的混合物,增韧剂采用核--壳结构甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物微粒子,三元胺促进剂采用25℃时的粘度为190-250 mPa.s的三元胺促进剂,增强填料为气相二氧化硅。
[0017] 双组份结构胶的制备方法包括以下步骤:(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组份;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂共聚,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂,继续搅拌均匀,即得到B组份;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照质量比10:1混合均匀,即得双组份结构胶。
[0018] 实施例4一种双组份结构胶,其原料组分以质量百分数计包括:
A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂45%,增韧剂25%,稀释剂25%,交联剂3%,增强填料2%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺35%,环氧树脂-脂肪胺共聚物35%,增韧剂15%,三元胺促进剂10%,增强填料5%;其中A组分与B组分的质量比为6:1。
[0019] 其中,环氧树脂采用环氧当量为165-185g/eq,25℃时的粘度为2500-4500 cps的环氧树脂,环氧当量为210-220g/eq,25℃时的粘度为1800-2500 cps的环氧树脂和环氧当量为325-375g/eq,25℃时的粘度为3000-8000 cps 的弹性体修饰型环氧树脂的混合物,脂肪族胺类多元胺采用活性氢当量为42.6g/eq, 250C时的粘度为16 mPa.s的异佛尔酮二胺,活性氢当量为34g/eq, 250C时的粘度为6.8 mPa.s的间苯二甲胺和活性氢当量为56g/eq, 250C时的粘度为13-14.4 mPa.s的4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺的混合物,增韧剂采用核--壳结构甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物微粒子,三元胺促进剂采用25℃时的粘度为190-250 mPa.s的三元胺促进剂,增强填料为气相二氧化硅。
[0020] 双组份结构胶的制备方法包括以下步骤:(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组份;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂共聚,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂,继续搅拌均匀,即得到B组份;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照质量比6:1混合均匀,即得双组份结构胶。
[0021] 实施例5A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂55%,增韧剂25%,稀释剂10%,交联剂3%,增强填料7%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺45%,环氧树脂-脂肪胺共聚物35%,增韧剂15%,三元胺促进剂5%,增强填料5%;其中A组分与B组分的质量比为7:1。
[0022] 其中,环氧树脂采用环氧当量为165-185g/eq,25℃时的粘度为2500-4500 cps的环氧树脂,环氧当量为210-220g/eq,25℃时的粘度为1800-2500 cps的环氧树脂和环氧当量为325-375g/eq,25℃时的粘度为3000-8000 cps 的弹性体修饰型环氧树脂的混合物,脂0
肪族胺类多元胺采用活性氢当量为42.6g/eq, 25 C时的粘度为16 mPa.s的异佛尔酮二胺,活性氢当量为34g/eq, 250C时的粘度为6.8 mPa.s的间苯二甲胺和活性氢当量为56g/eq,
250C时的粘度为13-14.4 mPa.s的4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺的混合物,增韧剂采用核--壳结构甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物微粒子,三元胺促进剂采用25℃时的粘度为190-250 mPa.s的三元胺促进剂,增强填料为气相二氧化硅。
[0023] 双组份结构胶的制备方法包括以下步骤:(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组份;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂共聚,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂,继续搅拌均匀,即得到B组份;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照质量比7:1混合均匀,即得双组份结构胶。
[0024] 实施例6A组份,A组份的质量百分数以100%计,包括:
环氧树脂38%,增韧剂32%,稀释剂20%,交联剂2%,增强填料8%;
B组分,B组份的质量百分数以100%计,包括:
脂肪族胺类多元胺46%,环氧树脂-脂肪胺共聚物22%,增韧剂12%,三元胺促进剂7%,增强填料13%;其中A组分与B组分的质量比为3:1。
[0025] 其中,环氧树脂采用环氧当量为165-185g/eq,25℃时的粘度为3000-7000 cps的环氧树脂和环氧当量为275-305g/eq,25℃时的粘度为4000-8000 cps弹性体修饰型环氧树脂的混合物,脂肪族胺类多元胺采用活性氢当量为42.6g/eq, 250C时的粘度为16 mPa.s的异佛尔酮二胺,活性氢当量为34g/eq, 250C时的粘度为6.8 mPa.s的间苯二甲胺和活性氢0
当量为56g/eq, 25C时的粘度为13-14.4 mPa.s的4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺的混合物,增韧剂采用核--壳结构甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物微粒子,三元胺促进剂采用25℃时的粘度为190-250 mPa.s的三元胺促进剂,增强填料为气相二氧化硅。双组份结构胶的制备方法包括以下步骤:
(a) 按照上述重量组份称取环氧树脂,增韧剂,稀释剂和交联剂放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物;
(b) 然后在步骤(a)的混合物中加入增强填料,搅拌混合均匀,即得到A组份;
(c) 按照重量份数称取脂肪族胺类多元胺,加热到80℃后,在氮气保护并搅拌状态下,逐步加入环氧树脂共聚,聚合反应1小时;
(d) 步骤(c)所述的聚合反应完成后,将温度降到40℃时,加入三元胺促进剂搅拌均匀;再加入增强填料,搅拌混合均匀后加入增韧剂,继续搅拌均匀,即得到B组份;
(e) 将步骤(b)所制备的A组份和步骤(d)所制备的B组份按照质量比3:1混合均匀,即得双组份结构胶。
[0026] 与市场上现有的单组份结构胶做对比,其结果如下:对比例1的原料以重量份数计包括:
组份 重量份数(份)
环氧树脂EPON828 32.4
环氧树脂JER983U 30.1
弹性体修饰型环氧树脂EPON58005 12.8
端羧基液态丁腈橡胶(CTBN) 12.2
3-氧代丁酸酯多元醇 11.3
环氧基硅烷
偶联剂 1.2
双氰胺Dicyanex® 1400B 6
气相二氧化硅 1.8
对比例2的原料以重量份数计包括:
组份原料名称 重量份数(份)
弹性体修饰型环氧树脂EPON58034 35.1
弹性体修饰型环氧树脂EPON58005 28.5
环氧树脂EPON862 14.9
聚氨酯修饰型环氧树脂EPU-78-13S 12.8
3-氧代丁酸酯官能团的多元醇 8.7
双氰胺Dicyanex® 1400B 5
Imicure AMI-2 3
气相二氧化硅 1.2
对比例3的原料以重量份数计包括:
组份原料名称 重量份数(份)
环氧树脂DER331 46.1
环氧树脂EPONEX1510 20.5
端羧基液态丁腈橡胶(CTBN) 12.7
核壳结构甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物微粒子MBS EM500 A 8.9叔丁基缩
水甘油醚(Heloxy 65) 11.8
潜伏型脂肪族胺类多元胺Ancamine® 2337S 45
气相二氧化硅 1.0
根据对比例1-3各组份分别按质量进行称量,放入塑料罐中,在高速搅拌脱泡机上搅拌至均相混合物后,对实施例1-6和对比例1-3进行测试,结果如下:
存储 固化温度 狭缝中固化程度