[发明专利]一种耐高温、高强度的改性环氧树脂胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料合成及加工领域，具体涉及一种耐高温、高强度的聚氨酯改性环氧树脂胶粘剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂胶粘剂是一种粘接性能很好，应用非常普遍的胶粘剂，由环氧树脂合成的胶粘剂在航天、航空、机械、电子、医疗等领域得到了广泛应用。但是环氧树脂存在着韧性较差，固化物脆性大，耐冲击性和振动性差，容易开裂等缺陷。作为结构粘接用的胶粘剂，必须对环氧树脂进行必要的改性增韧，才能满足其特殊的技术工艺要求。目前的环氧树脂增韧技术有许多种，其中以聚氨酯和丁腈橡胶为代表的弹性体增韧技术是增韧效果最为显著的环氧树脂增韧技术。(Synthesis，characterization and applications of polyurethanearyl cyanate ester resin，High Performance Polymers，2007，19(1)：97-112)。

采用聚氨酯改性环氧树脂合成的胶粘剂，虽然胶粘剂的强度和韧性得到了较大的提高，但是其耐热性能的改善仍然不够，难以同时满足一些高技术领域对材料耐高温性及强度、韧性等综合性能的高要求。

发明内容

本发明克服了一般环氧树脂胶粘的脆性及耐温性能差的缺点，适合于耐高温的高强高韧环氧树脂胶粘剂的制备。制备的胶粘剂具有高强高韧的应用性能，并且耐高温性能优异。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

本发明的胶粘剂由聚氨酯改性环氧树脂和固化剂及固化促进剂按100∶25∶3的质量比配制而成；所述聚氨酯改性环氧树脂由聚氨酯与环氧树脂反应制得，其中聚氨酯与环氧树脂的质量比为15～20∶75～80；所述聚氨酯是由聚醚二元醇与2，4-甲苯二异氰酸酯反应制得聚氨酯预聚体(PUP)，然后加入1，4-丁二醇及三羟甲基丙烷反应得到；环氧树脂选用的是TDE-85和E-51混合环氧树脂；聚醚二元醇选自分子量为1000。

本发明结合TDE-85树脂和E-51树脂的优点，采用聚氨酯对TDE-85和E-51混合环氧树脂进行增韧改性，选用耐热性能优异的混合芳胺作为胶粘剂的固化剂，提高了胶粘剂的柔韧性、抗冲击强度及耐热性能等。

发明人通过研究发现TDE-85和E-51混合环氧树脂最优选的质量比为1∶1。

其中聚醚二元醇与2，4-甲苯二异氰酸酯的优选的质量百分比为500∶170～175。

聚氨酯预聚体与1，4-丁二醇(1，4-BDO)及三羟甲基丙烷(TMP)的优选的质量比为1075～1080∶27∶9。

固化剂由混合芳香胺组成，所述混合芳香胺选自间苯二胺及二氨基二苯基甲烷。

间苯二胺及二氨基二苯基甲烷优选的质量百分比为1∶1。

所述的固化促进剂优选为2-乙基-4-甲基咪唑。

本发明的制备方法为，将聚醚二元醇加热至110-130℃回流脱水0.5-1.5h，降温至50-55℃，加入2，4-甲苯二异氰酸酯，缓慢升温至65-75℃，保温并匀速搅拌反应1.5-2.5小时，得到聚氨酯预聚体；向制备好的聚氨酯预聚体中加入1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷反应得到聚氨酯，将得到的聚氨酯经搅拌后，加入TDE-85和E-51的混合环氧树脂中，在90-110℃条件下搅拌并保温0.5-2小时，得聚氨酯改性环氧树脂；取固化剂、聚氨酯改性环氧树脂、固化促进剂混合，固化。

聚醚二元醇加热至120℃回流脱水1h，降温至50℃；加入2，4-甲苯二异氰酸酯，缓慢升温至70℃，保温并匀速搅拌反应2小时。

将得到的聚氨酯经搅拌后，与固化剂，固化促进剂一起加入TDE-85和E-51的混合环氧树脂中，在100℃条件下搅拌并保温1小时。

所述的固化是在20-30℃条件下固化10-15小时后，再在120-160℃下固化1.5-3小时。

本发明具体实施过程为：

a.聚氨酯预聚体的制备

按上述配比将聚醚二元醇(聚醚二元醇选自分子量为1000)加入一个洁净干燥的四口烧瓶中，搅拌、加热至120℃回流脱水1h，降温至50℃加入一定化学计量的2，4-甲苯二异氰酸酯，再缓慢升温至70℃，保温并匀速搅拌，至所需时间后停止反应，即得到聚氨酯预聚体。

b.高强高韧耐高温聚氨酯增韧环氧树脂胶粘剂的制备