CN108395860A - 低温固化结构胶膜的制备方法 - Google Patents

低温固化结构胶膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低温固化结构胶膜的制备方法，该种低温固化结构胶膜，以重量份数计，包括25～50重量份的A组分、25～50重量份的B组分、10～25重量份的C组分、5～40重量份的D组分、10～25重量份的E组分以及1～25重量份的F组分；其中，A组分选自多官能团环氧树脂中至少一种；B组分选自双酚型环氧树脂中的一种或多种；将以上A～F各组分混合均匀后得到树脂组合物，得到的树脂组合物经热熔法制备成100～400g/m2的低温固化结构胶膜。本发明能够有效降低加温固化过程中容易产生内应力，制得的低温固化结构胶膜具有优异的粘接性能，可广泛的应用于金属或复合材料中板‑板、板‑芯胶接，具有良好的胶接效果。

Description

低温固化结构胶膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低温固化结构胶膜的制备方法。
背景技术
在航空航天领域，金属或复合材料结构件的胶接能避免机械连接的应力集中，提高结构的完整性和刚性，改善其抗疲劳性能，同时还能减轻结构质量，降低制造成本。
为降低先进树脂基复合材料的制造成本，促进其在航空、航天、兵器、船舶及电子等领域的广泛使用，要求固化温度尽量降低，以降低固化过程的能耗。但是膜状环氧胶一般需要中温或高温固化。即加热到120℃甚至更高的温度进行固化。这就需要使用热压设备，不但影响工业化批量生产的效率，而且由于不同材料的热膨胀系数的差异，在加温固化过程中容易产生内应力。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温固化结构胶膜的制备方法解决现有技术中存在的膜状环氧胶一般需要中温或高温固化，即加热到120℃甚至更高的温度进行固化。这就需要使用热压设备，不但影响工业化批量生产的效率，而且由于不同材料的热膨胀系数的差异，在加温固化过程中容易产生内应力的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种低温固化结构胶膜的制备方法，该种低温固化结构胶膜，以重量份数计，包括25～50重量份的A组分、25～50重量份的B组分、10～25重量份的C组分、5～40重量份的D组分、10～25重量份的E组分以及1～25重量份的F组分；其中，A组分选自多官能团环氧树脂中至少一种；B组分选自双酚型环氧树脂中的一种或多种；C组分为聚醚胺、咪唑类、双氰胺及其衍生物类以及微胶囊类潜伏型固化剂体系中的两种或多种；D组分为增强增韧体系；E组分为取代脲、2-苯基咪唑啉、DMP-30中的两种或多种；F组分为助剂；将以上A～F各组分混合均匀后得到树脂组合物，得到的树脂组合物经热熔法制备成100～400g/m2的低温固化结构胶膜。
进一步地，多官能团环氧树脂选自TDE-85、AG-80、AFG-90多官能环氧中的一种或多种。
进一步地，双酚型环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂以及双酚S型环氧树脂中的一种或多种。
进一步地，增强增韧体系为CTBN橡胶、ETBN橡胶、核壳橡胶、聚氨酯弹性体改性环氧树脂中的一种或多种。
进一步地，助剂包括触变剂、增强剂、偶联剂中的一种或多种。
本发明得到的低温固化结构胶膜具有优异的粘接强度，适用于金属或复合材料中板-板、板-芯胶接，具有良好的胶接效果。本发明得到的低温固化结构胶膜，可与金属或复合材料进行板-板、板-芯等材料或结构件的胶接，具有优异的粘接剪切强度。
本发明中，固化条件为85℃下固化4～5h，固化压力0.1～0.3 MPa。本发明得到的低温固化结构胶膜，经过85℃固化后，其金属单搭接剪切强度在室温下可达35.5 MPa，82℃下剪切强度仍有28.0 MPa，表明该低温固化结构胶膜具备优异的粘接性能。
本发明的有益效果是：该种低温固化结构胶膜的制备方法，对不同反应活性的固化剂进行复配使用，低温固化剂的加入有利于促使反应在低温下进行，低温固化过程中放出的热量有利于进一步促进高温反应的进行。通过控制低温固化剂使用量对反应程度进行控制，使反应不至于过度进行。同时高温固化剂的加入能有效的提高膜状环氧胶在高温测试环境下的性能。选用复配型促进剂，复配型促进剂由两种或两种以上不同的促进剂组成，利用各类促进剂性能的优势互补，达到最佳的使用效果，不同的促进剂促进不同的的固化剂发生反应。最终制得的膜状环氧胶能在85℃下固化完全，可有效降低加温固化过程中容易产生内应力。本发明制得的低温固化结构胶膜具有优异的粘接性能，可广泛的应用于金属或复合材料中板-板、板-芯胶接，具有良好的胶接效果。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种低温固化结构胶膜，以重量份数计，其组成如下：
A组分：30份TDE-85环氧树脂，25份AG-80环氧树脂；
B组分：45份双酚F环氧；
C组分：5份聚醚胺，6份双氰胺；
D组分：15份核壳橡胶（MX-157）,15份热塑性树脂；
E组分：3份取代脲，1份DMP-30；
F组分：2份钛酸酯，2份气相二氧化硅。
该种低温固化结构胶膜的制备方法如下：
将A组分、B组分与D组分加入混合设备中，升温至120 ℃保温搅拌60 min使D组分充分溶解并混合均匀，加入F组分，在90 ℃保温搅拌30 min，降温至45 ℃后加入C组分和E组分，保温搅拌20 min，使体系混合均匀，得到树脂组合物。
将上述树脂组合物在胶膜机上制膜得到单位面积重量300±25 g/m2的树脂膜并与尼龙纱网载体复合制得低温固化结构胶膜。
性能测试：
1、采用2024-T3铝材，铝材表面处理按HBZ197《结构胶接铝合金磷酸阳极化工艺规范》进行，制备金属单搭接剪切强度试样，固化温度条件为85℃保温4h，压力0.3 MPa。
2、按照ASTM D1002进行金属单搭接剪切强度测试，数据如下表1所示。
表1 低温固化结构胶膜性能数据
从表1可以看出，该低温固化结构胶膜不仅在室温下具有较好的剪切强度，其82℃下的剪切强度仍达28.0 MPa，具有较好的耐热性。
对比实施例
一种低温固化结构胶膜，以重量份数计，其组成如下：
A组分：30份TDE-85环氧树脂，25份AG-80环氧树脂；
B组分：45份双酚F环氧；
C组分：5份聚醚胺，6份双氰胺；
D组分：15份热塑性树脂；
E组分：3份取代脲，1份DMP-30；
F组分：2份钛酸酯，2份气相二氧化硅。
该种低温固化结构胶膜的制备方法如下：
将A组分、B组分与D组分加入混合设备中，升温至120 ℃保温搅拌60 min使D组分充分溶解并混合均匀，加入F组分，在90 ℃保温搅拌30 min，降温至45 ℃后加入C组分和E组分，保温搅拌20 min，使体系混合均匀，得到树脂组合物。
将上述树脂组合物在胶膜机上制膜得到单位面积重量300±25 g/m2的树脂膜并与尼龙纱网载体复合制得低温固化结构胶膜。
性能测试：
1、采用2024-T3铝材，铝材表面处理按HBZ197《结构胶接铝合金磷酸阳极化工艺规范》进行，制备金属单搭接剪切强度试样，固化温度条件为85℃保温4h，压力0.3 MPa。
2、按照ASTM D1002进行金属单搭接剪切强度测试，数据如下表1所示。
表2 低温固化结构胶膜性能数据
从表2可以看出，低温固化结构胶膜在去掉MX-157之后其室温单搭接及高温单搭接性能有了明显的下降。

Claims (5)

1.一种低温固化结构胶膜的制备方法，其特征在于：该种低温固化结构胶膜，以重量份数计，包括25～50重量份的A组分、25～50重量份的B组分、10～25重量份的C组分、5～40重量份的D组分、10～25重量份的E组分以及1～25重量份的F组分；其中，A组分选自多官能团环氧树脂中至少一种；B组分选自双酚型环氧树脂中的一种或多种；C组分为聚醚胺、咪唑类、双氰胺及其衍生物类以及微胶囊类潜伏型固化剂体系中的两种或多种；D组分为增强增韧体系；E组分为取代脲、2-苯基咪唑啉、DMP-30中的两种或多种；F组分为助剂；将以上A～F各组分混合均匀后得到树脂组合物，得到的树脂组合物经热熔法制备成100～400g/m2的低温固化结构胶膜。
2.如权利要求1所述的低温固化结构胶膜的制备方法，其特征在于：多官能团环氧树脂选自TDE-85、AG-80、AFG-90多官能环氧中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的低温固化结构胶膜的制备方法，其特征在于：双酚型环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂以及双酚S型环氧树脂中的一种或多种。
4.如权利要求1-3任一项所述的低温固化结构胶膜的制备方法，其特征在于：增强增韧体系为CTBN橡胶、ETBN橡胶、核壳橡胶、聚氨酯弹性体改性环氧树脂中的一种或多种。
5.如权利要求1-3任一项所述的低温固化结构胶膜的制备方法，其特征在于：助剂包括触变剂、增强剂、偶联剂中的一种或多种。
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