[发明专利]一种用于粘接碳纤维复合材料的高强度环氧结构胶

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种用于粘接碳纤维复合材料的高强度环氧结构胶。

背景技术

碳纤维复合材料因为质量轻、强度高、易裁剪，已经作为结构材料广泛应用于航空航天、军工、轨道交通、水上交通、汽车、运动器材、电子电器产品等领域。碳纤维复合材料之间一般是靠结构粘胶剂粘接在一起的，结构粘胶剂的粘接强度直接影响到用碳纤维复合材料制备成的产品的性能。目前，用在碳纤维复合材料与碳纤维复合材料之间的环氧结构粘胶剂粘接强度低，而且因为碳纤维本体表面活性低，目前没有合适的预处理剂对碳纤维表面进行处理，在碳纤维复合材料表面打磨后被粘物也达不到碳纤维复合材料粘接面破坏的效果，特别是在低温～40℃至高温80℃的循环测试10天性能达不到要求，户外环境老化现象测评不佳，导热性能较差，所以不能满足航空航天、军工、轨道交通、水上交通、汽车、运动器材、和电子产品等对产品的严苛要求。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种用于粘接碳纤维复合材料的高强度环氧结构胶，用在碳纤维复合材料与碳纤维复合材料之间粘接强度高，且达到在碳纤维复合材料粘接面破坏的效果，能满足航空航天、军工、轨道交通、水上交通、汽车、运动器材、和电子产品等对产品的严苛要求。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种用于粘接碳纤维复合材料的高强度环氧结构胶，其由A组分和B组分组成，所述A组分包含的成分及其质量份数为：环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物40～60份，混合型环氧树脂40～60份，石墨烯0.2～0.5份，SBM/MAM(聚苯乙烯-聚丁二烯橡胶聚合物)共聚物5～10份，增韧剂6～10份，凹凸棒土1～5份，气相法二氧化硅1～5份，偶联剂0.5～1.5份；所述B组分包含的成分及其质量份数为：聚酰胺85～95份，柔性聚酰胺5～15份，ATBN(端氨基的丁二烯-丙烯晴)反应性液体聚合物3～8份，气相法二氧化硅1～5份；所述A组分与B组分的质量比为(2～3)：1。其中，所述柔性聚酰胺作为固化剂的改性剂使用，起到改性的作用。

其中，所述分散剂优选为高分子量的聚合物。

作为本发明的进一步改进，所述A组分包含的成分及其质量份数为：环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物45～55份，混合型环氧树脂45～55份，石墨烯0.3～0.5份，SBM/MAM共聚物7～10份，增韧剂7～9份，凹凸棒土2～4份，气相法二氧化硅2～4份，偶联剂0.8～1.2份；所述B组分包含的成分及其质量份数为：聚酰胺90～95份，柔性聚酰胺5～10份，ATBN反应性液体聚合物5～8份，气相法二氧化硅2～4份。

作为本发明的进一步改进，所述A组分与B组分的质量比为(2.3～2.6)：1。

作为本发明的进一步改进，所述石墨烯为增强型石墨烯，比表面积为150～250m²/g，pH值7.0－8.0。

作为本发明的进一步改进，所述混合型环氧树脂的环氧当量为117～127g/eq，所述聚酰胺的胺值为400～415mgkOH/g。

作为本发明的进一步改进，所述柔性聚酰胺的胺值为380/390mgkOH/g。

作为本发明的进一步改进，所述增韧剂为ETBN(端环氧基丁腈橡胶)增韧剂。进一步优选的，所述ETBN增韧剂为线性丁二烯-丙烯晴共聚物，EEW为1500～3500g/eq。

作为本发明的进一步改进，所述环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物中的环氧树脂的环氧当量为255～268g/eq。

作为本发明的进一步改进，所述凹凸棒土的粒径为10～500nm；进一步优选的，比表面积为9.6～36m²/g。

作为本发明的进一步改进，所述ATBN反应性液体聚合物为端胺的丁二烯～丙烯晴，其氨基当量为800AEW。

作为本发明的进一步改进，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

进一步优选的，所述气相法二氧化硅为亲水型气相法二氧化硅，比表面积360～400(BET法)m²/g。

本发明还提供了一种制备如上所述的用于粘接碳纤维复合材料的高强度环氧结构胶的方法，所述A组分的制备包括以下步骤：

步骤S1：在反应装置中加入环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物、混合型环氧树脂、石墨烯、SBM/MAM共聚物、增韧剂和分散剂，在50～70℃下搅拌20～60min；

步骤S2：加入凹凸棒土和气相法二氧化硅，升温至60～100℃搅拌20～60min后，再加入偶联剂，保温60～100℃搅拌反应1～3h后，降温得到本发明所述A组分；