[发明专利]一种高强度芳纶纸蜂窝夹芯胶黏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及胶黏剂及其制备方法。 

背景技术

芳纶纸蜂窝因具有密度低，比强度、比刚度高，抗冲击，耐腐蚀性，可吸收振动能量，良好的高温稳定性和介电性能等优点，作为夹层结构件的重要芯材在飞机的很多重要结构部件中获得了广泛应用并有替代铝蜂窝的趋势。 

芳纶纸蜂窝芯材是由芳纶纸经过涂胶条、叠合、蜂窝叠块的压制固化、切割、拉伸与浸胶等一系列复杂工艺制作而成。芳纶纸主要分为间位芳纶纸和对位芳纶纸,市场上最常见的是美国杜邦公司在20世纪60年代首先发明并投入使用的间位芳纶纸(Nomex纸)；美国杜邦公司近些年来又投入生产了对位芳纶纸蜂窝(Kevlar)。Kevlar纤维分子结构具有高度取向性和高结晶性，因此具有更高的强度和模量，由其制造的蜂窝具有更高强度而受到广泛重视。 

随着航空飞行器向高性能化方向发展，对芳纶纸蜂窝芯材性能提出了高强度的要求，一方面通过采用厚纸基（0.10mm或0.12mm）小孔格（蜂窝边长为2.0mm）结构制造高密度间位芳纶纸蜂窝（Nomex蜂窝）来实现；另一方面就是采用更高的强度和模量的对位芳纶纸来制造高强度Kevlar纸蜂窝来实现。不论生产上述哪种芳纶纸蜂窝都离不开蜂窝夹芯胶黏剂，现有的夹芯胶黏剂大都为上世纪80或90年代针对低密度间位芳纶纸蜂窝（Nomex纸蜂）研制并生产的，在上述高强度、高密度芳纶纸蜂窝制造的拉伸过程中经常因胶接强度较低而出现蜂窝节点开裂问题，造成了大量的材料报废。 

发明内容

本发明的夹芯胶黏剂比现有的产品具有更高的强度和韧性，解决了高密度、高强度芳纶纸蜂窝在制造过程中因胶黏剂强度低出现蜂窝节点开裂问题，避免了材料的大量浪费。 

本发明的一种高强度芳纶纸蜂窝夹芯胶黏剂按照重量份数由75～100份主体树脂、45～65份橡胶弹性体、5～20份核壳橡胶粒子、15～30份固化剂、5～20份无机填料、0.5～2.0份橡胶交联剂、1～4份硅烷偶联剂和450～650份溶剂制成。 

本发明的一种高强度芳纶纸蜂窝夹芯胶黏剂的制备方法，按照以下步骤进行： 

一、按照重量份数称取75～100份主体树脂、45～65份橡胶弹性体、5～20份核壳橡胶粒子、15～30份固化剂、5～20份无机填料、0.5～2.0份橡胶交联剂、1～4份硅烷偶联剂和 450～650份溶剂； 

其中主体树脂由双酚A型环氧树脂和高邻位酚醛树脂组成，双酚A型环氧树脂和高邻位酚醛树脂的质量比为3∶1；固化剂由双氰胺和4，4’-二氨基二苯砜构成，且按重量份数双氰胺的用量为2～10份，4，4’-二氨基二苯砜用量为6～28份；橡胶弹性体由丁腈橡胶和固体羧基丁腈橡胶组成，或者橡胶弹性体由丁腈橡胶和环氧基丁腈橡胶组成；核壳橡胶粒子是由聚丁二烯橡胶为软核聚甲基丙烯酸甲酯为硬壳的核壳橡胶或聚二甲基硅氧烷为软核聚甲基丙烯酸甲酯为硬壳的核壳橡胶或丁苯橡胶为软核聚甲基丙烯酸甲酯为硬壳的核壳橡胶构成；无机填料由氧化镁、氧化锌或二氧化钛构成；橡胶交联剂为过氧化二异丙苯；硅烷偶联剂由γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷和甲基三叔丁基过氧硅烷中的一种或几种按任意比组成；溶剂由丙酮、丁酮和乙酸乙酯中的一种或两种按任意比组成； 

二、将步骤一称取的核壳橡胶粒子分散到步骤一称取的主体树脂中的双酚A型环氧树脂中，然后加入高邻位酚醛树脂，在温度为150～160℃下反应20～40分钟，再加入固化剂中的4，4’-二氨基二苯砜，完全溶解，制得B阶树脂，其中分散方法为先采用高速搅拌再采用超声波分散30～60分钟，高速搅拌速度为800～1000转/分钟、搅拌时间为30～60分钟，超声波频率为20～30KHz； 

三、将步骤一称取的固化剂中的双氰胺、无机填料和橡胶交联剂加入到橡胶弹性体中，机械混炼均匀，制得混炼胶片； 

四、将步骤二制得的B阶树脂、步骤三制得的混炼胶片和步骤一称取的硅烷偶联剂加入到溶剂中，在搅拌状态下溶解并混合均匀，控制搅拌速度为200～400转/分钟，制得高强度芳纶纸蜂窝夹芯胶黏剂。 

本发明的高强度芳纶纸蜂窝夹芯胶黏剂优点如下： 

1、本发明的夹芯胶联合采用双酚A型环氧树脂、高邻位酚醛树脂和耐高温4，4’-二氨基二苯砜制备的B阶树脂对胶黏剂的胶接强度和耐温性具有较大的贡献，采用的氧化镁、氧化锌、二氧化钛等无机粉末作为胶黏剂的填料进一步提高了胶黏剂的耐高温性能。