CN110591623B - 一种快速固化环氧粘接胶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环氧胶技术领域，具体涉及一种快速固化环氧粘接胶及其制备方法和应用。一种快速固化环氧粘接胶，按重量份计，至少包括以下组分：环氧树脂40‑60份、固化剂40‑60份、消泡剂0.5‑3份、流平助剂0.5‑3份、色膏0.5‑3份。本发明提供了一款单组份低温快速固化环氧胶，具有固化速度快、粘接强度高、剥离强度高、收缩率低和柔韧性好的特点。

Description

一种快速固化环氧粘接胶

技术领域

本发明涉及环氧胶技术领域，具体涉及一种快速固化环氧粘接胶及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂粘接胶由于没有挥发性溶剂、粘接力强、综合性能好，因而是应用范围最广泛的胶粘剂品种之一。常用环氧树脂胶粘剂为双组分或多组分，使用前需按一定配制，不但给施工带来麻烦而且由于胶粘剂各组分粘度高不易充分混合，固化后产物的性能会大打折扣。近十几年来单组分环氧树脂胶粘剂发展很快，广泛应用于机械、汽车、电子等工业。

目前已有的单组分环氧树脂胶粘剂，大多固化温度较高，在150℃以上，固化时间也较长，在0.5小时以上。在实用应用中很多被粘器件中往往含有不耐100℃以上的材料，而且自动生产线往往需要所用粘接胶能在几分钟固化。因此，迫切需要研发一种单组分、无挥发性溶剂、固化速度快、附着力强、收缩率低的环氧粘接胶。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种快速固化环氧粘接胶，按重量份计，至少包括以下组分：环氧树脂40-60份、固化剂40-60份、消泡剂0.5-3份、流平助剂0.5-3份、色膏0.5-3份。

作为本发明一种优选的技术方案，所述环氧树脂为至少含有两个反应环氧基团的树脂化合物。

作为本发明一种优选的技术方案，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂、海因环氧树脂中的至少一种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，粘度为9000-11000mPa·s。

作为本发明一种优选的技术方案，所述固化剂选自脂肪族胺类、芳香族二胺类、双氰胺类、咪唑类、有机酸酐类、有机酰肼类化合物中的至少一种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述固化剂为双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：(0.4-1.2)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述咪唑衍生物为改性咪唑衍生物。

作为本发明一种优选的技术方案，所述消泡剂选自聚氧乙烯甘油醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚二甲基硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。

本发明的第二个方面提供了一种如上所述环氧粘接胶的制备方法，至少包括以下步骤：将环氧树脂、消泡剂、流平助剂、色膏混合搅拌均匀，加入固化剂，搅拌均匀后真空脱泡，即得。

本发明的第三个方面提供了如上所述环氧胶的应用，可应用于电子元器件的粘接固定。

有益效果：本发明提供了一种快速固化环氧粘接胶，其由环氧树脂、固化剂、消泡剂、流平助剂、色膏制备得到，是一款单组份低温快速固化环氧胶，具有固化速度快，粘接强度高，收缩率低和柔韧性好等特点。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面一种快速固化环氧粘接胶，按重量份计，至少包括以下组分：环氧树脂40-60份、固化剂40-60份、消泡剂0.5-3份、流平助剂0.5-3份、色膏0.5-3份。

作为优选，所述环氧粘接胶，按重量份计，至少包括以下组分：环氧树脂55份、固化剂50份、消泡剂2份、流平助剂2份、色膏1.5份。

环氧树脂

本发明中，所述环氧树脂为至少含有两个反应环氧基团的树脂化合物。

作为优选，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂、海因环氧树脂中的至少一种。

作为更优选，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，25℃下的粘度为9000-11000mPa·s的。

所述粘度为9000-11000mPa·s的双酚A型环氧树脂，可购买但不限于上海众司实业有限公司，牌号jER 827、R139、R139S中的一种。

固化剂

本发明中，所述固化剂选自脂肪族胺类、芳香族二胺类、双氰胺类、咪唑类、有机酸酐类、有机酰肼类化合物中的至少一种。

作为优选，所述固化剂为双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：(0.4-1.2)。

作为优选，所述双氰胺和咪唑衍生物的质量比为1：0.8。

作为优选，所述双氰胺粒径为5-25μm。

本发明中，所述双氰胺，可购买但不限于昆山鑫葵高分子新材料有限公司，型号XK-900、XK-500中的一种。

本发明中，所述咪唑衍生物为长链取代基咪唑衍生物，可提及有2-十一烷基咪唑、2-壬基咪唑。

作为优选，所述咪唑衍生物为改性咪唑衍生物。

作为优选，所述改性咪唑衍生物的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)用带有长链取代基的咪唑衍生物与环氧树脂在溶剂中反应，得到加成物；

(2)将上述加成物溶解到环氧树脂中，即得。

作为优选，所述环氧树脂为低分子量双酚A环氧树脂，如E-51环氧树脂，可购买但不限于河北轩海防腐材料有限公司。

作为优选，所述溶剂为二甲苯，CAS号为1330-20-7。

本发明中，所述改性咪唑衍生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取222克2-十一烷基咪唑加入到300g二甲苯中，得到溶液；

(2)在80℃搅拌下溶解390g的E-51环氧树脂到200g二甲苯中，将在2小时内滴加到步骤(1)中所得溶液中，温度保持在80℃，在此温度下搅拌3小时，减压下去除溶剂得到固体物；

(3)将得到的固体物粉碎溶解到1000g的E-51环氧树脂中，即得。

作为优选，所述环氧树脂为低分子量双酚A环氧树脂，如E-51环氧树脂，可购买但不限于河北轩海防腐材料有限公司。

作为优选，所述溶剂为二甲苯，CAS号为1330-20-7。

消泡剂

本发明中，所述消泡剂选自聚氧乙烯甘油醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚二甲基硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。

作为优选，所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，可购买但不限于寿光市鲁科化工有限责任公司。

流平助剂

本发明中，所述流平助剂没有特别的限制，可提及但不限于有机硅类和丙烯酸酯类。

作为优选，所述流平助剂为聚二甲基硅氧烷。

色膏

本发明中，所述色膏没有特别的限制，市售均适用于本发明。

本发明中提供的环氧粘接胶不仅具有较长的适用期，还具有固化速度快、粘接强度高、剥离强度高和柔韧性好等特点。发明人认为可能的原因是：双氰胺和咪唑衍生物的复配使用在降低固化温度的同时极大的提高了固化速度，固化后粘接部位粘接强度高、抗冲击、耐震动，硬度较好且有较好的韧性，咪唑衍生物作为固化促进剂，使其初固化所需时间有效缩短在10min以内。环氧树脂可与固化剂发生固化反应，固化过程中分子之间相互交联而形成三维空间网状聚合体，该三维空间网状聚合体具备优异的结构稳定性和强度，从而使得固化后的环氧粘接胶具备极佳的粘接强度和较低的收缩率。同时该三维空间网状聚合体还带有多种活性官能团，这些活性官能团可与基材表面发生化学反应，起到“分子桥”的作用，从而有效提高环氧胶黏剂与各种基材的附着力，即有效提升环氧粘接胶的剥离强度。

本发明的第二个方面提供了一种如上所述环氧粘接胶的制备方法，至少包括以下步骤：将环氧树脂、消泡剂、流平助剂、色膏混合搅拌均匀，加入固化剂，搅拌均匀后真空脱泡，即得。

本发明的第三个方面提供了如上所述环氧粘接胶的应用，可应用于多种电子元器件的粘接固定。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

实施例

实施例1

实施例1提供了一种快速固化环氧粘接胶，按重量份计，包括以下组分：环氧树脂55份、固化剂50份、消泡剂2份、流平助剂2份、色膏1.5份。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，25℃下的粘度为10000mPa·s，购买于上海众司实业有限公司，牌号jER 827。

所述固化剂为双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：0.8；所述双氰胺粒径为10μm，购买于昆山鑫葵高分子新材料有限公司，型号XK-900；所述咪唑衍生物为改性咪唑衍生物，制备方法为：

(1)称取222克2-十一烷基咪唑加入到300g二甲苯中，得到溶液；

(2)在80℃搅拌下溶解390g的E-51环氧树脂到200g二甲苯中，将在2小时内滴加到步骤(1)中所得溶液中，温度保持在80℃，在此温度下搅拌3小时，减压下去除溶剂得到固体物；

(3)将得到的固体物粉碎溶解到1000g的E-51环氧树脂中，即得。

所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，购买于寿光市鲁科化工有限责任公司。

所述流平助剂为聚二甲基硅氧烷。

所述色膏为黑色色膏，购买于东莞市创成胶粘制品有限公司，品名：AB-100环氧黑色膏。

所述环氧粘接胶的制备方法为：将环氧树脂、消泡剂、流平助剂、色膏混合搅拌均匀，加入固化剂，搅拌均匀后真空脱泡，即得。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，所述环氧粘接胶，按重量份计，包括以下组分：环氧树脂40份、固化剂40份、消泡剂0.5份、流平助剂0.5份、色膏0.5份；所述固化剂为双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：0.4。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，所述环氧粘接胶，按重量份计，包括以下组分：环氧树脂60份、固化剂60份、消泡剂3份、流平助剂3份、色膏03份；所述固化剂为双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：1.2。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于，所述固化剂为双氰胺。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于，所述固化剂为改性咪唑衍生物。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于，所述咪唑衍生物未改性。

实施例7

实施例7与实施例1的区别在于，所述双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：0.1。

实施例8

实施例8与实施例1的区别在于，所述环氧树脂为双酚F型环氧树脂，购买于广州凯绿葳化工有限公司。

性能测试

剥离强度：按照GB/T 7122-1996测试方法进行测试，实验结果见表1。

表1.实施例1-8制得的环氧粘接胶剥离强度测试结果

实施例1为本发明的最佳实施例，制备得到的环氧粘接胶固化后的性能测试方法和测试数据见表2。

表2.实施例1制备得到的环氧胶固化后的性能测试方法和测试数据

检测	数值	测试方法
			剪切强度(碳钢/碳钢)	18±2MPa	GB/T 7124-2008
硬度	78D	GB/T 2411-1980
			断裂伸长率	4.5％	GB 1040-1992
玻璃态转换温度	45℃	ASTM E1545

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (7)

1.一种快速固化环氧粘接胶，其特征在于，按重量份计，至少包括以下组分：环氧树脂40-60份、固化剂40-60份、消泡剂0.5-3份、流平助剂0.5-3份、色膏0.5-3份；

所述固化剂为双氰胺和咪唑衍生物的组合，质量比为1：（0.4-1.2）；

所述咪唑衍生物为改性咪唑衍生物；

所述改性咪唑衍生物的制备方法，至少包括以下步骤：

（1）用带有长链取代基的咪唑衍生物与环氧树脂在溶剂中反应，得到加成物；

（2）将上述加成物溶解到环氧树脂中，即得；

所述长链取代基咪唑衍生物为2-十一烷基咪唑、2-壬基咪唑中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的环氧粘接胶，其特征在于，所述环氧树脂为至少含有两个反应环氧基团的树脂化合物。

3.根据权利要求2所述的环氧粘接胶，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂、海因环氧树脂中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的环氧粘接胶，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，粘度为9000-11000mPa·s。

5.根据权利要求1所述的环氧粘接胶，其特征在于，所述消泡剂选自聚氧乙烯甘油醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯单丁基醚、聚二甲基硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的环氧粘接胶的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将环氧树脂、消泡剂、流平助剂、色膏混合搅拌均匀，加入固化剂，搅拌均匀后真空脱泡，即得。

7.根据权利要求1-5任一项所述的环氧粘接胶的应用，其特征在于，可应用于电子元器件的粘接固定。