CN106554746A - 一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯17～38份、聚乙烯醇12～28份、环氧树脂18～31份、酚醛树脂8～19份、硅酸钠8～19份、二氧化硅6～17份、氧化镁6～19份、氧化铝7～21份、硫酸铁3～9份、硼砂7～16份。(1)本发明所述基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂具有良好的耐高温性能，且能够保持较好的力学性能和耐久性；(2)所述硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂应用范围广，可以满足电子、汽车和能源等高新技术领域发展的需要。

Description

一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学领域，涉及一种胶黏剂，尤其涉及一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法。
背景技术
近年来，有机胶黏剂有了越来越广泛的应用，胶接技术亦已发展成熟，并成为胶接、焊接、机械连接当代三大连接技术之一。耐高温有机胶黏剂是制备某些航天器的零部件，汽车、坦克和装甲车的密封圈及耐磨件必要的原材料之一。关于耐高温胶黏剂的定义，国内外至今尚无统一看法。
耐高温有机胶黏剂的主要品种有环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅和氰酸酯等。环氧树脂是一种含有2个或2个以上环氧基的热固性树脂。环氧树脂是一种很好的胶黏剂，可用来粘接金属、陶瓷、玻璃、木材、混凝土及大部分塑料，已广泛应用于飞机、卫星、火箭、船舶、汽车、电子仪器、轻工和建筑等行业。
一般由酚类化合物与醛类化合物缩聚而成的树脂称为酚醛树脂，其中以苯酚与甲醛缩聚而得到的酚醛树脂最为重要。酚醛树脂由于其原料易得、价格低廉、合成工艺及生产设备简单，且具有良好的耐热、耐化学腐蚀和电绝缘性能，因而广泛应用于国民经济的许多行业。但是，由于纯酚醛树脂存在脆性大、硬度高、韧性低及在高温下易分解等缺点，影响材料的使用性能；此外，纯酚醛树脂胶黏剂的粘接工艺比较复杂。涂胶后需烘烤，再经加热、加压后才能粘合，使胶黏剂的应用受到限制。随着航空、航天、兵器、汽车和电子等高科技领域的不断发展，改性酚醛树脂胶黏剂受到了人们的广泛关注。
对于金属软管中使用的胶黏剂需具有较强的剪切强度、耐酸、耐水解性能，此外耐高温性能也越来越受到重视。尽管耐高温胶黏剂不断被报道，但限于其本身固有的缺陷，其性能很难有根本上的突破，这在很大程度上限制了其在更多领域内的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种耐高温性能好，且力学性能较好的胶黏剂，本发明提供了一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法。
技术方案：一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯17～38份、聚乙烯醇12～28份、环氧树脂18～31份、酚醛树脂8～19份、硅酸钠8～19份、二氧化硅6～17份、氧化镁6～19份、氧化铝7～21份、硫酸铁3～9份、硼砂7～16份。
优选的，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯32份、聚乙烯醇23份、环氧树脂25份、酚醛树脂14份、硅酸钠13份、二氧化硅14份、氧化镁15份、氧化铝17份、硫酸铁6份、硼砂12份。
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:3～5，搅拌混匀后，加热至98～115℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为12～21％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为108～126℃，完全糊化后向其中加入质量分数为35～48％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:1～3；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为106～118℃条件下反应，搅拌速度为200～300r/min，至完全混匀后，降温至75～98℃，保温25～50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为86～105℃条件下反应，搅拌速度为150～250r/min，反应结束后降温至78℃，保温25～50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为85～105℃，反应15～30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
优选的，步骤(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:5，搅拌混匀后，加热至107℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
优选的，步骤(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为17％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂。
优选的，步骤(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为119℃，完全糊化后向其中加入质量分数为42％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:3。
优选的，步骤(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为113℃条件下反应，搅拌速度为250r/min，至完全混匀后，降温至92℃，保温40分钟。
优选的，步骤(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为220r/min，反应结束后降温至78℃，保温38分钟。
优选的，步骤(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为96℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
有益效果：(1)本发明所述基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂具有良好的耐高温性能，且能够保持较好的力学性能和耐久性；(2)所述硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂应用范围广，可以满足电子、汽车和能源等高新技术领域发展的需要。
具体实施方式
实施例1
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯17份、聚乙烯醇12份、环氧树脂18份、酚醛树脂8份、硅酸钠8份、二氧化硅6份、氧化镁6份、氧化铝7份、硫酸铁3份、硼砂7份。
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:3，搅拌混匀后，加热至98℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为12％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为108℃，完全糊化后向其中加入质量分数为35％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:1；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为106℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，至完全混匀后，降温至75℃，保温25分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为86℃条件下反应，搅拌速度为150r/min，反应结束后降温至78℃，保温25分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为85℃，反应15分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
实施例2
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯32份、聚乙烯醇23份、环氧树脂25份、酚醛树脂14份、硅酸钠13份、二氧化硅14份、氧化镁15份、氧化铝17份、硫酸铁6份、硼砂12份。
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:5，搅拌混匀后，加热至107℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为17％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为119℃，完全糊化后向其中加入质量分数为42％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:3；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为113℃条件下反应，搅拌速度为250r/min，至完全混匀后，降温至92℃，保温40分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为220r/min，反应结束后降温至78℃，保温38分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为96℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
实施例3
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯38份、聚乙烯醇28份、环氧树脂31份、酚醛树脂19份、硅酸钠19份、二氧化硅17份、氧化镁19份、氧化铝21份、硫酸铁9份、硼砂16份。
一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:5，搅拌混匀后，加热至115℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为21％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为126℃，完全糊化后向其中加入质量分数为48％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:3；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为118℃条件下反应，搅拌速度为300r/min，至完全混匀后，降温至98℃，保温50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为105℃条件下反应，搅拌速度为250r/min，反应结束后降温至78℃，保温50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为105℃，反应30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
对实施例1～3制备获得的基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂进行检测，结果如下表所示：

Claims (9)

1.一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯17～38份、聚乙烯醇12～28份、环氧树脂18～31份、酚醛树脂8～19份、硅酸钠8～19份、二氧化硅6～17份、氧化镁6～19份、氧化铝7～21份、硫酸铁3～9份、硼砂7～16份。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯32份、聚乙烯醇23份、环氧树脂25份、酚醛树脂14份、硅酸钠13份、二氧化硅14份、氧化镁15份、氧化铝17份、硫酸铁6份、硼砂12份。
3.权利要求1所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:3～5，搅拌混匀后，加热至98～115℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为12～21％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为108～126℃，完全糊化后向其中加入质量分数为35～48％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:1～3；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为106～118℃条件下反应，搅拌速度为200～300r/min，至完全混匀后，降温至75～98℃，保温25～50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为86～105℃条件下反应，搅拌速度为150～250r/min，反应结束后降温至78℃，保温25～50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为85～105℃，反应15～30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
4.根据权利要求3所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:5，搅拌混匀后，加热至107℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
5.根据权利要求3所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)第一改性剂制备：将硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硫酸铁混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为17％的氢氧化钠，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂。
6.根据权利要求3所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和酚醛树脂混合后加热，温度为119℃，完全糊化后向其中加入质量分数为42％的硫酸溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:硫酸溶液体积为1:3。
7.根据权利要求3所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为113℃条件下反应，搅拌速度为250r/min，至完全混匀后，降温至92℃，保温40分钟。
8.根据权利要求3所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为220r/min，反应结束后降温至78℃，保温38分钟。
9.根据权利要求3所述的一种基于硅酸钠改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为96℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
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