CN110922926B - 一种低温固化的单组份透明环氧胶水及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温固化的单组份透明环氧胶水及其制备方法和应用，该胶水由以下重量百分比的原料制成：脂肪族环氧树脂15～35％，聚氨脂改性环氧树脂25～45％，聚硫醇固化剂25～45份，促进剂2.5～4.5份，稳定剂1.4～2.2份。本发明的低温固化的单组份透明环氧胶水具有以下特点：低温快速固化(能满足10min@80℃的固化条件)；单组份，使用方便；柔韧性好，耐冷热冲击老化；无色透明，老化后不发黄；可操作时间长，可持续使用5天。本发明的低温固化的单组份透明环氧胶水可有效用于透明材料之间的粘结，或透明材料与不透明的金属、陶瓷和树脂之间的粘结，胶层无色透明，不影响光信号的传播。

Description

一种低温固化的单组份透明环氧胶水及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电子胶领域，具体涉及一种耐冷热冲击老化、耐湿热老化、低温能固化的单组份透明环氧胶水及其制备方法和应用。

背景技术

现在越来越多的电子设备配置了显示器，同时很多的控制元件会做到显示器玻璃盖板里面，比如下一代的手机的光学指纹模。装配这些元器件的胶水固化后必须是透明的，而且，湿热老化后也不能发生雾化和黄变，从而影响透光性和外观。同时，因为所粘结的对象中附带的一些元器件有可能耐不了太高的温度，所以就需要胶水在低温就能快速固化。另外，胶水固化后必须有一定的韧性，能够耐冷热冲击老化。再者，如果能做成单组份，那么使用时无需进行AB组份的预混和，会更加方便快捷。因此，同时满足上述条件的那种能低温固化的单组份透明胶水的需求越来越大。

目前，透明性好、老化后不发生雾化和黄变的胶水大多采用有机硅树脂体系，主要是因为其天生具有透明耐老化的特点，还同时具有柔韧性，但是它们有一个致命的缺陷，那就是因为要求透明，所以无法通过添加填料补强，这种情况下粘结强度不高，对于一些需要较高的粘结力的结构件粘结来说就满足不了要求，使用起来有局限性。要得到粘结力高的单组份透明胶水，最好选用环氧树脂体系。而现有技术中环氧树脂中最常用的双酚A环氧树脂并不耐黄变，主要是因为双酚A结构中两侧的甲基老化后会脱落，导致胶体发黄。还有一类不含双酚A结构的环氧树脂，通常称为脂肪族环氧树脂，它们在老化时，分子结构保持稳定，胶体保持透明，颜色不发黄，因此，广泛用于透明的高强度粘合剂中。但是，单独使用脂肪族环氧树脂做的胶水，质地硬且脆，不耐冷热冲击老化。

发明内容

发明目的：本发明就是鉴于市场对耐冷热冲击老化、耐湿热老化、能低温固化的单组份透明胶水的需求逐渐增多，而实际满足条件的胶水不多的现状而完成的。针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低温固化的单组份透明环氧胶水，解决单组份透明胶水的如下几个问题：(1)透明的有机硅胶水粘结强度不高；(2)透明的环氧胶水韧性不好，不耐冷热冲击老化；(3)透明的环氧胶水湿热老化后发黄或透明度下降。达到以下目的：提供一种低温固化的单组份透明环氧胶水，该胶水具有以下特点：(1)单组份；(2)胶体无色透明；(3)低温快速固化(能满足10min@80℃的固化条件)；(4)胶体柔韧性好，耐-40℃～85℃的冷热冲击200次；(5)85℃高温&85％湿度下老化1000h后胶体不发黄，透明度不下降；(6)可操作时间长，可持续使用5天；(7)可粘结透明玻璃或透明树脂材料，也可粘结透明材料与金属、陶瓷、树脂等非透明材料。

为了解决上述问题，本发明反复地试验和测试，最后的技术方案如下：混合脂肪族环氧树脂和聚氨脂改性环氧树脂，采用聚硫醇作为固化剂，搭配一定量的稳定剂能做出符合上述要求的胶水，上述原料缺一不可。

基于上述技术方案，本发明的详细解决方法如下：

一种低温固化的单组份透明环氧胶水，由以下重量百分比的原料制成：脂肪族环氧树脂15～35％，聚氨脂改性环氧树脂25～45％，聚硫醇固化剂25～45％，促进剂2.5～4.5％，稳定剂1.4～2.2％。

其中，脂肪族环氧树脂选自3，4-环氧环己基甲酸-3’、4’-环氧环己基甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、或聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚中的一种。

其中，聚氨酯改性环氧树脂选自EPU-133T、SL-3413、或102-C中的一种。

其中，聚硫醇固化剂选自四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(PETMP)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMPMP)、二(3-巯基丙酸)乙二醇酯(GDMP)、季戊四醇四(巯基乙酸)酯(PETMA)、或三羟甲基丙烷三(3-巯基乙酸酯)(TMPMA)中的一种。

其中，促进剂选自PN-23J、MY-24、EH-4360S、EH-3615S、或EH-4070S中的一种。

其中，稳定剂选自ICAM-8402、HSCHEM-3200、或VT-1010中的一种。

本发明低温固化的单组份透明环氧胶水的制备方法，包括如下步骤：将脂肪族环氧树脂、聚氨脂改性环氧树脂、聚硫醇固化剂和稳定剂混合后搅拌均匀，再加入促进剂进行二次搅拌，混合均匀后抽真空脱泡，完成制备。

本发明所述的低温固化的单组份透明环氧胶水在透明材料粘结，或透明材料与不透明材料粘结中的应用，胶层无色透明，不影响光信号的传播。

其中，所述透明材料包括透明玻璃或者透明树脂材料，所述非透明材料包括金属、陶瓷、或树脂。

本发明中没有采用环氧树脂中最常用的双酚A环氧树脂，主要是因为双酚A结构中两侧的甲基老化后会脱落，导致胶体发黄。而是采用不含双酚A结构的环氧树脂，通常称为脂肪族环氧树脂，它们在老化时，分子结构保持稳定，胶体保持透明，颜色不发黄，因此，广泛用于透明的高强度粘合剂中。但是，单独使用脂肪族环氧树脂做的胶水，质地硬且脆，不耐冷热冲击老化，因此本发明中添加其它组分聚氨脂改性环氧树脂进行增韧，它的树脂结构中既具有环氧基团提供粘结能力，又有聚氨酯链段提供柔韧性，且与脂肪族环氧树脂具有很好的相溶性。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明的低温固化的单组份透明环氧胶水，含有脂肪族环氧树脂15～35％，聚氨脂改性环氧树脂25～45％。因为环氧树脂对于各种金属材料、非金属材料、都有优良的粘接性能，有万能胶之称，所以本发明的胶水粘结强度高，且适用粘结各种材料。又因为聚氨酯改性环氧树脂的增韧作用，所以本发明的胶水韧性好，耐冷热冲击。还因为这两种环氧树脂在老化时，结构保持稳定，因此本发明的胶水透明程度高，不发黄，耐湿热老化。

本发明的低温固化的单组份透明环氧胶水，含有聚硫醇固化剂25～45％，促进剂2.5～4.5％。因为聚硫醇+促进剂的组合物是环氧树脂的低温快速固化剂，所以本发明的胶水具有低温快速固化的特点。

本发明的低温固化的单组份透明环氧胶水，含有稳定剂1.3～2.2％。因为本发明对于稳定剂的种类和加入量进行了大量的试验，选择了最优的方案，所以本发明的胶水即便是做成单组份，也能保证足够的可操作时间。

本发明生产工艺简单，效率高，可以大规模生产应用。本发明的低温固化的单组份透明环氧胶水可有效用于透明材料(玻璃或树脂)之间的粘结，或透明材料与不透明的金属、陶瓷和树脂之间的粘结，胶层无色透明，不影响光信号的传播。

具体实施方式

以下通过具体实施例来说明本发明的技术方案。

本发明中所用的原料和试剂均市售可得。实施例1～6和对比例1～2中用到的具体原料如下表1：

表1

实施例1～3和对比例1所使用的原料及用量(wt％)见表2；

表2

实施例4～6和对比例2所使用的原料及用量(wt％)见表3：

表3

实施例1～6低温固化的单组份透明环氧胶水的制备：

将脂肪族环氧树脂，聚氨脂改性环氧树脂，聚硫醇固化剂和稳定剂按上表2和表3中的比例混合后搅拌均匀，再加入促进剂进行二次搅拌，混合均匀后抽真空脱泡，完成制备。

对比例1

对比例1与实施例3的区别是将脂肪族环氧树脂TTA-3150等量替换为双酚A环氧树脂E-03，其它材料和配比不变，制备方法也不变。

对比例2

对比例2与实施例6的区别是没有添加聚氨酯改性环氧树脂作为增韧剂，即用等量的脂肪族环氧树脂TTA-3150代替聚氨酯改性环氧树脂102-C，其它材料和配比不变，制备方法也不变。

测试例

对实施例1～6及对比例1～2得到的单组份透明环氧胶水进行下表4的基础性能测试和表5的老化性能测试：

表4基础性能测试

表5耐老化性能测试

序号	测试项目	测试方法
			1	湿热老化	高温高湿(85℃/85％RH)1000h后测试粘结力、透光率和黄色指数
2	冷热冲击老化	-40℃～85℃冷热交变冲击200次后测试粘结力、透光率和黄色指数

基础性能测试结果见表6：

表6基础性能测试数据列表

实施例	固化条件	粘结力	可操作时间	固化后透光率	固化后黄色指数
						实施例1	7min@80℃	6.0mPa	9天	99.1％	1.2
实施例2	7min@80℃	7.1mPa	9天	99.3％	1.1
						实施例3	6min@80℃	8.4mPa	7天	99.2％	0.9
对比例1	6min@80℃	8.3mPa	7天	96.1％	3.2
						实施例4	9min@80℃	8.8mPa	15天	99.0％	0.8
实施例5	7min@80℃	7.9mPa	9天	99.1％	1.0
						实施例6	5min@80℃	7.7mPa	5天	99.2％	1.1
对比例2	5min@80℃	8.9mPa	5天	99.1％	0.9

数据分析：对照表6，将实施例1～6与对比例1～2的基础性能测试结果进行对比，可以看出：(1)对比例1制备的胶水固化后的透光率比其它的要低，黄色指数也比其它的要高，原因是对比例1配方采用的是双酚A环氧树脂，而实施例1～6的配方是脂肪族环氧树脂，后者透光性更好，更耐黄变；(2)对比例2制备的胶水的基础性能测试数据与实施例1～6的差别很小，甚至在粘结力上还要略微高一些，主要是因为在没有增韧的情况下，对比例2的胶水固化后本体强度更高，所以粘结力更好，而其配方中缺少增韧剂的副作用只能在后续的耐老化测试中体现出来。

耐老化性能测试见表7：

表7耐老化性能测试数据列表

数据分析：对照表7，将实施例1～6与对比例1～2的老化性能测试结果对比可以看出：(1)对比例1制备的胶水老化后的透光率相比其它案例要下降更多，黄色指数也升高更多，说明其耐老化性能很差，原因也是对比例1配方中含有双酚A环氧树脂；(2)对比例2制备的胶水的透光率和黄色指数在冷热交变冲击老化后与实施例1～6的差别很小，但是粘结力下降很多，粘结力比其它案例低很多，主要是因为在没有增韧的情况下，对比例2的胶水固化后比较脆，粘结处应力比较大，经过冷热交变冲击后，粘结处容易发生脱落，导致粘结力下降。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种低温固化的单组份透明环氧胶水，其特征在于，该胶水由以下重量百分比的原料制成：脂环族环氧树脂15～35%，聚氨酯改性环氧树脂25～45%，聚硫醇固化剂25～45%，促进剂2.5～4.5%，稳定剂1.4～2.2%；所述脂环族环氧树脂选自3，4-环氧环己基甲酸- 3’，4’-环氧环己基甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、或聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇] 2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚中的一种；所述聚氨酯改性环氧树脂选自EPU-133T、SL-3413、或102-C中的一种；所述稳定剂选自ICAM-8402、 HSCHEM-3200，或VT-1010中的一种。

2.根据权利要求1所述的低温固化的单组份透明环氧胶水，其特征在于，所述聚硫醇固化剂选自四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三（3-巯基丙酸酯）、二（3-巯基丙酸）乙二醇酯、季戊四醇四（巯基乙酸）酯，或三羟甲基丙烷三（3-巯基乙酸酯）中的一种。

3.根据权利要求1所述的低温固化的单组分的透明环氧胶水，其特征在于，所述促进剂选自PN-23J、MY-24、EH-4360S、EH-3615S、或EH-4070S中的一种。

4.一种权利要求1所述的低温固化的单组份透明环氧胶水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将脂环族环氧树脂，聚氨酯改性环氧树脂，聚硫醇固化剂，稳定剂混合后搅拌均匀，再加入促进剂进行二次搅拌，混合均匀后抽真空脱泡，完成制备。

5.一种权利要求1所述的低温固化的单组份透明环氧胶水在透明材料粘结，或透明材料与不透明材料粘结中的应用。

6.根据权利要求1所述的低温固化的单组份透明环氧胶水，其特征在于，所述透明材料包括透明玻璃或者透明树脂材料，所述非透明材料包括金属、陶瓷、或树脂。