[发明专利]低温固化氰酸酯胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂及其制备方法。

背景技术

氰酸酯(CE)胶粘剂作为新一代结构胶粘剂品种，综合了双马来酰亚胺树脂的耐高温性和环氧树脂树脂的良好工艺性，同时又具有优异的机械性能、耐湿热性能及介电性能，在航空航天、电子等诸多领域有着广泛的应用。目前氰酸酯胶粘剂主要用于航空航天结构部件、飞机隐身结构、高性能先进雷达罩、卫星天线和高频高速通讯电子设备的印刷电路板等。

氰酸酯固化反应的特点是固化温度较高，固化时间长，在不加催化剂的情况下，在较高温度(200℃以上)下进行较长时间(7h以上)的固化，转化率仅为90％，要达到更高的转化率则需要更长的时间和更高的温度。因此，选择高效催化剂对于氰酸酯胶粘剂的室温放置和固化尤为重要。目前用于氰酸酯固化的催化剂主要有：1、过渡金属络合物/醇类催化剂(US4608434)，过渡金属络合物/壬基酚混合物催化剂(US4604452，US4785075和US4847233)2、酚类和胺类(US5385989)等含活泼氢的化合物；3.有机锡化合物催化剂(CN1467244A)。研究表明，目前常用的这几类催化剂均不能很好的兼顾潜伏性和催化活性、或对介电性能影响较大等问题。如，过渡金属络合物/壬基酚可有效催化氰酸酯固化，但使固化树脂的介电性能下降，且树脂体系最低固化温度为177℃；有机胺化合物对氰酸酯/环氧体系的催化作用非常显著，但是严重影响树脂体系的室温贮存期。

发明内容

本发明是为了解决现有氰酸酯胶固化温度高、室温贮存期短的技术问题，提供了一种低温固化氰酸酯胶粘剂及其制备方法。

低温固化氰酸酯胶粘剂按重量份数由70～100份氰酸酯树脂、2～20份催化剂、5～40份改性树脂、3～15份有机纳米粒子、0.5～5份无机纳米粒子、1～5份稀释剂和5～15份增韧剂制成。

低温固化氰酸酯胶粘剂的制备方法按以下步骤进行：

一、按重量份数称取70～100份氰酸酯树脂、2～20份催化剂、5～40份改性树脂、3～15份有机纳米粒子、0.5～5份无机纳米粒子、1～5份稀释剂和5～15份增韧剂；

二、在40℃～100℃条件下，将氰酸酯树脂、无机纳米粒子和有机纳米粒子混合后以60～300r/min速度进行搅拌20～50min，然后在高速搅拌机中以700～1500r/min速度分散20～60min，得到混合物A；

三、向混合物A中加入步骤一称取的增韧剂，在100℃～150℃的条件下以60～300r/min速度搅拌至完全溶解，得到混合物B；

四、在100℃～150℃条件下，向混合物B中加入改性树脂和稀释剂，搅拌混合均匀，降低温度至40℃～90℃，加入步骤一称取的催化剂，混合均匀，即得到低温改性氰酸酯胶粘剂基体，再将低温改性氰酸酯胶粘剂基体与石英纤维布热熔复合为低温固化氰酸酯载体胶膜，即得到低温固化氰酸酯胶粘剂。

所述氰酸酯树脂为双酚A氰酸酯、双酚B氰酸酯、双酚E氰酸酯、双酚M氰酸酯、酚醛氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯及腰果酚氰酸酯树脂中的一种或几种的组合。

所述改性树脂为双酚A型环氧树脂E-54、双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-42、双酚A型环氧树脂E-35、双酚A型环氧树脂E-31、双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-14、双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-06、双酚A型环氧树脂E-04、双酚A型环氧树脂E-03、线型酚醛环氧树脂F-51、线型酚醛环氧树脂F-44、线型酚醛环氧树脂F-46、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、间苯二酚二缩水甘油醚环氧树脂、有机硅环氧树脂665、有机钛环氧树脂及有机硅硼改性环氧树脂中的一种或其中几种的组合。

所述有机纳米粒子为聚丙烯酸酯纳米粒子、聚硅氧烷纳米粒子或聚氨酯纳米粒子。

所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、纳米高岭土及纳米二氧化钛中的一种或几种的组合。

所述稀释剂为二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。

所述增韧剂为丁腈橡胶、端羧基聚丁二烯丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮及聚醚酰亚胺中的一种或几种的组合。

所述催化剂由双酚化合物、活泼氢化合物和过渡金属络合物组成；

其中双酚化合物与活泼氢化合物的质量比为5～45∶6，活泼氢化合物与过渡金属络合物的质量比为1～45∶15；