[发明专利]无机有机纳米粒子复合改性环氧树脂胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机有机纳米粒子复合改性环氧树脂胶粘剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有收缩率小、尺寸稳定、电性能优良、耐介质性好，对多种材料粘附性能优异等特点。但是环氧树脂脆性大，用于胶粘剂的制备存在韧性较差问题，导致胶粘剂粘接性能欠佳。近年来，随着汽车、航天和机械加工产业的迅速发展，对环氧树脂胶粘剂的韧性提出了更高的要求.目前环氧树脂胶粘剂多采用活性端基液体橡胶增韧，如端羧基丁腈橡胶(CTBN)、端胺基丁腈橡胶(ATBN)和端羟基丁腈橡胶(HTBN)等。

现有专利号为200910046817.1的中国发明专利《一种室温固化环氧结构胶粘剂组合物及其制备方法》，该专利采用CTBN来增韧环氧树脂胶粘剂，其室温剪切强度达到22MPa，室温下的T型剥离强度达到6.5N/mm，剥离强度和粘接强度较好，但橡胶组分的加入会降低体系的玻璃化温度和热稳定性，影响高温粘接性能和高温热稳定性，80℃下的剪切强度仅为17MPa，80℃下的粘接强度已经不高，因此更难适应更高的工作温度。

近年采用无机纳米粒子用于环氧树脂增韧研究较多，目前现有专利号为200510049964.6的中国发明专利《纳米粉末改性环氧树脂胶粘剂的制备方法》，该方法中加入粒径为20nm～100nm的二氧化硅来改性环氧树脂胶粘剂，制得的胶粘剂拉拔强度与未改性的相比提高3.3倍，但是超声混合不均匀，加入溶剂后挥发不净，对胶粘剂性能有一定的影响，且该专利中也未提及高温热稳定性的研究，另有专利号为200710124980.6的中国发明专利《一种复合纳米粒子改性环氧树脂的制备》，该方法中选用纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米二氧化钛等无机纳米粒子的混合物来增韧环氧树脂，获得的环氧树脂拉伸强度达到31MPa～63MPa，弯曲强度118MPa～135MPa，但仅靠无机纳米粒子很难制备综合性能优异的胶粘剂产品，无机纳米粒子一般与环氧树脂中的环氧基发生接枝反应，消耗环氧基，造成固化产物交联密度降低，不利于材料耐热性能的提高，导致高温下粘接强度低和高温老化性能差等问题。

发明内容

本发明为解决现有的增韧环氧树脂胶粘剂高温下的粘接强度低和高温老化性能差的问题，而提供有机无机纳米粒子复合改性环氧树脂胶粘剂及其制备方法。

本发明的无机有机纳米粒子复合改性环氧树脂胶粘剂由单独包装的环氧树脂组分和单独包装的固化剂组分组成；所述的环氧树脂组分由按重量份数为50～100份的环氧树脂、0.5～5份的硅烷偶联剂、1～10份的有机纳米粒子和1～10份的无机纳米粒子制成，其中所述的有机纳米粒子为壳核纳米粒子，且所述的有机纳米粒子的粒径为10nm～100nm，其中所述的无机纳米粒子的粒径为10nm～100nm，所述的固化剂组分由按重量份数为5～30份的胺类固化剂和5～10份的钛酸酯制成。

制备上述无机有机纳米粒子复合改性环氧树脂胶粘剂的方法按以下步骤进行：

一、按重量份数称取50～100份的环氧树脂、0.5～5份的硅烷偶联剂、1～10份的有机纳米粒子、1～10份的无机纳米粒子、5～30份的胺类固化剂和5～10份的钛酸酯备用；其中所述的有机纳米粒子为壳核纳米粒子，且所述的有机纳米粒子的粒径为10nm～100nm，其中所述的无机纳米粒子的粒径为10nm～100nm；

二、将步骤一称取的环氧树脂、硅烷偶联剂和无机纳米粒子混合均匀后，在温度为50～80℃，搅拌速度为10000r/min～15000r/min的条件下，搅拌10min～20min，然后加入步骤一称取的有机纳米粒子，继续在温度为50～80℃，搅拌速度为10000r/min～15000r/min的条件下，搅拌10min～20min，制得环氧树脂组分；

三、将步骤一称取的胺类固化剂加入到反应器中，然后加入钛酸酯，在温度为80～120℃，真空度为10KPa～30Kpa的条件下，反应2h～3h，制得固化剂组分。