一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂及其制备方法与流程

喷涂装置;染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂装置的制造及其制作,应用技术1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂及其制备方法。背景技术：2.环氧树脂是目前应用最广的一类热固性聚合物材料，具有粘结力强、固化收缩率小和优异的加工成型性能，在胶黏剂领域应用非常广泛。但传统环氧树脂胶黏剂很难满足现有耐高温、阻燃的要求。3.目前对环氧树脂耐高温和阻燃体系主要是卤素阻燃剂和无卤阻燃剂，随着对环境保护要求的提高，卤素阻燃剂逐渐被无卤阻燃剂代替。有机磷系阻燃剂是一种优异的环保阻燃剂，具有阻燃与增塑双重作用，可以完全实现无卤阻燃。但是有机磷系阻燃剂大多是液态，挥发性大，热稳定性差。氢氧化铝具有大的比热容，分解产生水蒸气，与有机磷系阻燃剂复合使用能抑制环氧树脂体系温度升高过快，防止有机磷系阻燃剂过早分解，产生良好的阻燃与消烟效果。4.虽然环氧树脂胶黏剂用途广泛，但是，环氧树脂的主链中包含有许多苯环、杂环，分子链柔韧性小，造成环氧树脂固化后存在质脆、韧性差的缺点；且环氧树脂不耐高温、易燃。在使用的过程中存在耐高温、阻燃性能欠佳的缺陷。5.为了进一步拓展环氧树脂胶黏剂的应用领域，需对环氧树脂胶黏剂进行耐高温和阻燃的改性。技术实现要素：6.为实现上述对环氧胶黏剂耐高温和阻燃改进的目的，本发明提供了一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂及其制备方法。7.一方面，本发明提供一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，其含有环氧树脂、木质素磺酸钠、改性蛭石、固化剂、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷或/和2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、促进剂、阻燃剂。[0008]其中，按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中环氧树脂用量为80-120质量份，优选为83-115质量份、85-115质量份、90-110质量份或者80、85、90、95、100、105、110、115、120质量份以及上述任意两个点值之间的范围等。进一步地，所述环氧树脂可选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、联苯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、开链脂肪族环氧树脂中的至少一种[0009]按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中木质素磺酸钠用量为1-5质量份，优选为1.1-4.8质量份1.5-4.5质量份、2-4质量份、2.5-3.5质量份或者1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5质量份以及上述任意两个点值之间的范围等。进一步地，所述木质素磺酸钠的重均分子量为5000-15000，优选为8000-14000、9000-13000、10000-12000等。[0010]按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中改性蛭石用量为1-5质量份，优选为1-4.5质量份、1.5-4.5质量份、2-4质量份、2.5-3.5质量份或者1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5质量份以及上述任意两个点值之间的范围等。进一步地，所述改性蛭石由硅烷偶联剂与蛭石进行搅拌混合并加热得到。优选地，所述改性过程硅烷偶联剂用量为0.1-5质量份，优选为0.2-4.7质量份、0.5-4质量份、0.8-3.7质量份等；所述蛭石用量为70-150质量份，优选为80-140、85-135、90-130、95-125、100-120质量份等。所述偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。所述加热温度为25-60℃，优选为30-55℃、35-55℃、40-45℃。所述搅拌转速为100-5000转/分钟，优选为200-2000转/分钟，500-1000转/分钟；搅拌时间为0.1-5h，优选为0.2-4h、0.3-4h、0.4-3h、0.5-2h。进一步地，发明人在研究时，发现将蛭石进行偶联剂预处理，能增加环氧胶黏剂的抗拉强度、断裂伸长率、阻燃等级和耐热性能；而将蛭石在制备胶黏剂时加入偶联剂，不能得到如改性蛭石带来的技术效果，这可能是在于将蛭石进行偶联剂处理增加了蛭石在体系中的相容性的关系。[0011]按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中固化剂用量为1-10质量份，优选为1.5-9.5、2-9、2.5-8.5、3-8、3.5-7.5质量份，或者1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5质量份以及上述任意两个点值之间的范围等。进一步地，所述固化剂为4,4’‑二氨基二苯砜、4,4’‑亚甲基二邻氯苯胺、4,4’‑二氨基二苯醚中的至少一种。[0012]按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷或/和2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷用量为5-20质量份，优选为6-18质量份、8-16质量份、10-15份或5、7、9、11、13、15、17、19、20质量份以及上述任意两个点值之间的范围等。[0013]按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中促进剂用量为0.1-3质量份，优选为0.2-2.8质量份、0.5-2.5质量份、1-2质量份，或0.1、0.3、0.5、0.8、1.0、1.5、2、2.2、2.5、2.7、2.9、3.0质量份以及上述任意两个点值之间的范围等。进一步地，所述促进剂为环烷酸锌、异辛酸锌、辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡中的至少一种。[0014]按照重量份数计，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂中阻燃剂用量为1-4质量份，优选为1.2-3.8、1.5-3.5、1.8-3.2、2-3质量份，或1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0质量份以及上述任意两个点值之间的范围等，进一步地，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、氧化镁、氧化铝中的至少一种。[0015]作为优选的，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，以重量份计，包含80-120份环氧树脂、1-5份木质素磺酸钠、1-5份改性蛭石、1-10份固化剂、5-20份双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷或/和2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、0.1-3份促进剂、1-4份阻燃剂。[0016]作为优选的，所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，以重量份计，包含85-115份环氧树脂、1.1-4.8份木质素磺酸钠、1-4.5份改性蛭石、1.5-9.5份固化剂、6-18份双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷或/和2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、0.2-2.8份促进剂、1.2-3.8份阻燃剂。[0017]另一方面，本发明提供所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂的制备方法。不受制备工艺限定的，本发明所述制备方法可通过常规混合方法得到。具体而言，本发明所述制备方法可以是：(1)、将环氧树脂、木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷或/和2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷搅拌混合得到混合物；(2)、将步骤(1)的混合物加热后，加入固化剂、阻燃剂和促进剂充分搅拌，冷却后得到所述的耐高温、阻燃的环氧胶黏剂。[0018]优选地，所述步骤(1)中：混合温度为15-34℃，优选常温或室温。[0019]优选地，所述步骤(1)中：所述搅拌转速为50-5000转/分钟，优选为100-4000转/分钟、200-3000转/分钟、300-2000转/分钟等。[0020]优选地，所述步骤(1)中：所述搅拌时间为0.1-10h，优选为0.15-8h、0.2-6h、0.3-5h等。[0021]优选地，所述步骤(2)中：加热温度为35-70℃，优选为35-68℃、35-65℃、35-62℃、40-60℃、45-60℃等。[0022]优选地，所述步骤(2)中：所述搅拌转速为50-5000转/分钟，优选为100-4000转/分钟、200-3000转/分钟、300-2000转/分钟等。[0023]优选地，所述步骤(2)中：所述搅拌时间为0.1-7h，优选为0.15-5h、0.15-3h、0.2-2h等。[0024]有益的效果：[0025]本发明所述高阻燃耐热性环氧树脂胶黏剂，加入了木质素磺酸钠引入的羟基、甲氧基等与环氧树脂发生反应，改进环氧树脂的结构，引入的木质素磺酸钠能增强胶黏剂体系的空间结构从而增加胶黏剂的耐热性能和机械性能。[0026]本发明加入的改性蛭石与环氧树脂体系的相容性好，能降低环氧树脂胶黏剂的膨胀率且不会对胶黏剂流动性产生较大影响，加入的改性蛭石有利于提高胶黏剂的耐热性和机械性能；本发明使用的改性蛭石能赋予胶黏剂较好的阻燃功效。[0027]本发明的双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷、2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷与4,4’‑二氨基二苯砜、4,4’‑亚甲基二邻氯苯胺、4,4’‑二氨基二苯醚反应先进行michael加成反应生成线型链延长聚合物，然后双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷、2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷环上的双键进行自由基固化反应形成交联网络，同时加成反应的延长聚合物中的仲胺与延长聚合物中的残余双键进一步反应。双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷、2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷的加入与环氧树脂复配赋予胶黏剂体系较好的耐热性、粘结性能、机械性能，同时减少了相邻氨基的距离增强了体系的韧性。[0028]本发明添加木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷和/或2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷，三者相互复配，具有协同效果。[0029]本发明的环氧胶黏剂具有优异的耐热性能、阻燃性能、韧性和抗冲击性能，本发明产品的抗拉强度、断裂伸长率、阻燃等级和耐热性能；本发明抗拉强度、断裂伸长率、阻燃等级和耐热性能可分别达到48.7mpa、6.2％、v-0、高温处理下具有无开裂、无脱落、无起皱的技术效果，具有广泛的应用前景。具体实施方式[0030]下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。[0031]在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。[0032]除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。[0033]下述原料中：双酚a环氧树脂来自东莞市贝努复合材料有限公司的环氧树脂128；双酚f型环氧树脂来自广州市新晔贸易有限公司的双酚f型环氧树脂npef-170；木质素磺酸钠来自山东瑞鸿德化工科技有限公司。[0034]实施例1：[0035]一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，以重量份计原料为100份环氧树脂、2份木质素磺酸钠、2.5份改性蛭石、2份固化剂、15份双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷、0.5份促进剂、2份阻燃剂；[0036]所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂；固化剂为4,4’‑二氨基二苯砜；促进剂为环烷酸锌；阻燃剂为氢氧化镁；[0037]所述改性蛭石由2质量份偶联剂与70质量份蛭石在40℃下搅拌混合得到；所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；改性时所述搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为0.5h。[0038]所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂的制备方法为：(1)、将环氧树脂、木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷搅拌混合得到混合物；(2)、将步骤(1)的混合物加热后，加入固化剂、阻燃剂和促进剂充分搅拌，冷却后得到所述的耐高温、阻燃的环氧胶黏剂；[0039]所述步骤(1)中：混合温度为25℃，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为1.5h；[0040]所述步骤(2)中：加热温度为55℃，搅拌转速为1000转/分钟，搅拌时间为0.2h。[0041]实施例2：[0042]一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，以重量份计原料为80份环氧树脂、5份木质素磺酸钠、21份改性蛭石、2份固化剂、10份双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷、2份促进剂、1份阻燃剂；[0043]所述环氧树脂为双酚f型环氧树脂；固化剂为4,4’‑亚甲基二邻氯苯胺；促进剂为辛酸亚锡；阻燃剂为硼酸锌；[0044]所述改性蛭石由3质量份偶联剂与100质量份蛭石在40℃下搅拌混合得到；所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；改性时所述搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为0.5h。[0045]所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂的制备方法为：(1)、将环氧树脂、木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷搅拌混合得到混合物；(2)、将步骤(1)的混合物加热后，加入固化剂、阻燃剂和促进剂充分搅拌，冷却后得到所述的耐高温、阻燃的环氧胶黏剂；[0046]所述步骤(1)中：混合温度为25℃，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为1.5h；[0047]所述步骤(2)中：加热温度为55℃，搅拌转速为1000转/分钟，搅拌时间为0.2h。[0048]实施例3：[0049]一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，以重量份计原料为120份环氧树脂、1份木质素磺酸钠、2.5份改性蛭石、1份固化剂、20份双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷、3份促进剂、3份阻燃剂；[0050]所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂；固化剂为4,4’‑二氨基二苯砜；促进剂为环烷酸锌；阻燃剂为氢氧化镁；[0051]所述改性蛭石由2质量份偶联剂与70质量份蛭石在40℃下搅拌混合得到；所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；改性时所述搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为0.5h。[0052]所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂的制备方法为：(1)、将环氧树脂、木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷搅拌混合得到混合物；(2)、将步骤(1)的混合物加热后，加入固化剂、阻燃剂和促进剂充分搅拌，冷却后得到所述的耐高温、阻燃的环氧胶黏剂；[0053]所述步骤(1)中：混合温度为25℃，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为1.5h；[0054]所述步骤(2)中：加热温度为55℃，搅拌转速为1000转/分钟，搅拌时间为0.2h。[0055]实施例4：[0056]一种耐高温、阻燃的环氧胶黏剂，以重量份计原料为100份环氧树脂、2份木质素磺酸钠、1份改性蛭石、3份固化剂、5份2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、0.5份促进剂、4份阻燃剂；[0057]所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂；固化剂为4,4’‑二氨基二苯砜；促进剂为环烷酸锌；阻燃剂为氢氧化镁；[0058]所述改性蛭石由2质量份偶联剂与70质量份蛭石在40℃下搅拌混合得到；所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；改性时所述搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为0.5h。[0059]所述耐高温、阻燃的环氧胶黏剂的制备方法为：(1)、将环氧树脂、木质素磺酸钠、改性蛭石、2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷搅拌混合得到混合物；(2)、将步骤(1)的混合物加热后，加入固化剂、阻燃剂和促进剂充分搅拌，冷却后得到所述的耐高温、阻燃的环氧胶黏剂；[0060]所述步骤(1)中：混合温度为25℃，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为1.5h；[0061]所述步骤(2)中：加热温度为55℃，搅拌转速为1000转/分钟，搅拌时间为0.2h。[0062]对比例1：与实施例1的区别仅在于省略木质素磺酸钠，其他均不变。[0063]对比例2：与实施例1的区别仅在于省略改性蛭石，其他均不变。[0064]对比例3：与实施例1的区别仅在于省略双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷，其他均不变。[0065]对比例4：与实施例1的区别仅在于木质素磺酸钠用量变为4.5质量份，省略改性蛭石，其他均不变。[0066]对比例5：与实施例1的区别仅在于双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷用量变为50质量份，其他均不变。[0067]对比例6：与实施例1的区别仅在省略木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷，其他均不变。[0068]性能测试：[0069](1)、对实施例和对比例的粘度以及比重测试结果如下。其中，粘度测试按照gb/t 22314-2008标准，用旋转粘度计测试粘度；比重测试为在25℃下测量得到。[0070]测试组粘度/mpa*s比重实施例115631.63实施例215171.61实施例315901.65实施例415111.60对比例115421.62对比例214601.57对比例315831.64对比例414971.58对比例515041.59对比例610241.32[0071]通过上述表中的测试结果可知，本发明实施例粘度范围适中，比重适宜，具有较好的粘度与比重范围。[0072](2)、将实施例和对比例的胶黏剂产品倒入预热好涂有脱模剂的模具中，进行两段固化：135℃固化2.5h，200℃固化3h，固化结束后进行自然冷却至室温，制得浇注体样条。然后对浇注体样条进行力学性能测试(抗拉强度测试和断裂伸长率测试)以及阻燃等级测试(参照ul94-2012材料垂直燃烧等级标准)。将实施例和对比例的产品涂敷于钢材表面，然后使用上述两段固化方法进行固化，测试产品的耐热性能。其测试结果如下。[0073][0074]通过上述表中的测试结果可知，本发明实施例1-4具有较好的抗拉强度、断裂伸长率、阻燃等级和耐热性能；本发明抗拉强度、断裂伸长率、阻燃等级和耐热性能可分别达到48.7mpa、6.2％、v-0、无开裂、无脱落、无起皱的技术效果。本发明对比例1-4、6与实施例1的比较可知，本发明省略木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷中的一种，得到的产品的抗拉强度、和耐热性能均下降明显；本发明木质素磺酸钠、改性蛭石、双(3-乙基-5-甲基-4马来酰亚胺基苯基)甲烷或/和2,2’‑二[4(4-顺丁烯二酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷三者相互配合，起到协同增效的作用，协同增加了本发明产品机械性能和耐热性。本发明添加改性蛭石使得胶黏剂具有优异的阻燃性能。[0075]最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。[0076]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。[0077]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。









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