一种单组分环氧结构胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于胶黏剂，具体涉及一种单组分环氧结构胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、汽车轻量化一体化将成为未来汽车的重点发展方向，胶黏剂的应用取代传统铆钉的使用将能有效的降低汽车车身的重量以及一体化进程，进而带动了胶黏剂在汽车结构粘接领域的进一步应用。环氧树脂结构胶具有良好的粘接性能、热稳定性、耐腐蚀性好以及机械强度高，被广泛应用于板材的结构粘接中，其与点焊等工艺结合使用，可以大幅提高结构件疲劳强度、刚度和耐冲击性能；其中，单组分环氧结构胶作为汽车结构粘接应用量最大的胶粘剂品种，未来几年也将实现量的飞速提升。

2、单组分环氧结构胶分为湿气固化型和加热固化型；按照固化温度大致可分为低温(≤80℃)固化型单组分环氧、中温(80～160℃)固化型单组分环氧以及高温(≥160℃)固化型单组分环氧；其中，高温固化型单组分环氧的固化温度较高导致能耗较高，而低温固化单组分环氧的力学性能较差，主要用于电子印刷线路以及医疗器械等行业的包装密封及结构粘接。

3、cn112646523a公开了一种高性能中温固化单组分环氧结构胶，包含如下重量份组分：环氧树脂100份；稀释剂0～30份；潜伏型固化剂10～15份；增韧剂30～40份；促进剂3·7份；触变补强剂3～7份；偶联剂3～5份；填料20`30份。该发明还提供了该结构胶的制备方法，包含以下步骤：(1)按比例取环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填料、触变补强剂，搅拌均匀；(2)在＞100℃环境下真空脱水，然后冷却至室温，按比例取潜伏型固化剂、促进剂、偶联剂，在＜40℃的环境下搅拌均匀，抽真空脱泡，得到结构胶；该发明提供的结构胶韧性高、粘接强度大、可短时耐高温(高达280℃)，可有效满足市场对单组份环氧结构胶的使用需求；但是，该发明提供的环氧结构胶的常温存储稳定性仍有待提高。

4、因此，开发一种强度高且常温存储稳定性优异的单组分环氧结构胶，仍是目前本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单组分环氧结构胶及其制备方法和应用，通过选用两种环氧树脂进行搭配，并采用双氰胺和酰肼复合物两种固化剂进行配合，辅以咪唑加成物和脲基促进剂进行协助，不仅有效降低了单组分环氧结构胶的固化温度，且有效提升了其存储稳定性，使其能够在常温下稳定存储长达6个月，同时固化后所得固化物具有高强度和高韧性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种单组分环氧结构胶，所述单组分环氧结构胶按照重量份包括如下组分：

4、

5、

6、其中，所述双酚a型环氧树脂的用量可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份或28重量份等。

7、所述聚氨酯改性环氧树脂的用量可以为7重量份、9重量份、11重量份、13重量份、15重量份、17重量份或19重量份等。

8、所述核壳橡胶增韧剂的用量可以为13重量份、16重量份、19重量份、21重量份、24重量份或27重量份等。

9、所述活性稀释剂的用量可以为2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份或9重量份等。

10、所述双氰胺的用量可以为1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份或4.5重量份等。

11、所述酰肼复合物的用量可以为0.7重量份、0.9重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份或1.8重量份等。

12、所述咪唑加成物的用量可以为0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。

13、所述脲基促进剂的用量可以为0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。

14、本发明提供的单组分环氧结构胶的原料包括双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂两种环氧树脂，其中，所述双酚a型环氧树脂有助于提高胶体的强度以及对基材的粘结性能，所述聚氨酯改性环氧树脂有助于提供胶体的柔韧性，并进一步协同提高胶体的强度，再搭配添加核壳橡胶增韧剂，有助于进一步提高胶体的抗冲击剥离性能以及低温性能；同时选择双氰胺和酰肼复合物两种固化温度不同的固化剂进行搭配，利用二者不同的固化温度，并辅以咪唑加成物以及脲基促进剂进行协助，利用二者的激活温度不同以及软硬搭配，在有效降低了单组分环氧结构胶的固化激活温度的前提下，充分提升了其常温存储稳定性，使其在常温下能够稳定存储6个月，同时保证固化后所得固化物具有高强度和高韧性。

15、优选地，所述核壳橡胶增韧剂的核心材料包括二烯烃和单烯烃的共聚物。

16、优选地，所述核壳橡胶增韧剂的壳体材料包括环氧基功能化的甲基丙烯酸烷基酯均聚物和/或共聚物。

17、优选地，所述活性稀释剂包括双官能团活性稀释剂。

18、优选地，所述双官能团活性稀释剂包括1,4-丁二醇二缩水甘油醚和/或1,6-己二醇二缩水甘油醚。

19、在本发明中，对所述酰肼复合物的种类不做特殊要求，优选为味之素的酰肼复合物ah-123。

20、同样地，本发明对所述咪唑加成物的种类也不做特殊要求，优选为味之素的pn-50或pn-40。

21、优选地，所述脲基促进剂包括单脲促进剂和/或双脲促进剂；其中，所述双脲促进剂优选为海络合新材料的双脲促进剂5050。

22、优选地，所述单组分环氧结构胶中还包括液态丁腈橡胶改性环氧树脂，所述液态丁腈橡胶改性环氧树脂则有助于提升胶体的剥离强度，并进一步协同提高胶体的韧性。

23、优选地，所述单组分环氧结构胶中液态丁腈橡胶改性环氧树脂的用量不高于20重量份，例如18重量份、16重量份、14重量份、12重量份、10重量份、8重量份、6重量份、4重量份或2重量份等。

24、优选地，所述液态丁腈橡胶改性环氧树脂为丁二烯-丙烯腈弹性体接枝改性双酚a环氧树脂。

25、优选地，所述单组分环氧结构胶中还包括填料和/或触变剂。

26、优选地，所述单组分环氧结构胶中填料的含量为15～20重量份，例如15.5重量份、16重量份、16.5重量份、17重量份、17.5重量份、18重量份、18.5重量份、19重量份或19.5重量份等。

27、优选地，所述填料为无机填料，例如可以选择重钙和/或微硅粉。

28、优选地，所述单组分环氧结构胶中触变剂的含量为3～6重量份，例如3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份或5.5重量份等。

29、优选地，所述触变剂包括白炭黑。

30、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述单组分环氧结构胶的制备方法，所述制备方法包括：将双酚a型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、核壳橡胶增韧剂、活性稀释剂和任选地液态丁腈橡胶改性环氧树脂进行混合，加入任选地填料和任选地触变剂进行混合，再加入双氰胺、酰肼复合物、咪唑加成物和脲基促进剂进行混合，得到所述单组分环氧结构胶。

31、优选地，所述制备方法具体包括：在常温下，将双酚a型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、核壳橡胶增韧剂、活性稀释剂和任选地液态丁腈橡胶改性环氧树脂在转速为300～450rpm(例如320rpm、340rpm、360rpm、380rpm、400rpm、420rpm或440rpm等)的搅拌条件下混合0.2～1h(例如0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h或0.9h等)，加入任选地填料和任选地触变剂在≤-0.1mpa(例如-0.2mpa、-0.3mpa、-0.4mpa或-0.5mpa等)以及转速为300～450rpm(例如320rpm、340rpm、360rpm、380rpm、400rpm、420rpm或440rpm等)的搅拌条件下混合0.2～1h(例如0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h或0.9h等)，再加入双氰胺、酰肼复合物、咪唑加成物和脲基促进剂在≤-0.1mpa(例如-0.2mpa、-0.3mpa、-0.4mpa或-0.5mpa等)以及转速为100～120rpm(例如102rpm、104rpm、106rpm、108rpm、110rpm、112rpm、114rpm、116rpm或118rpm等)的条件下混合0.2～1h(例如0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h或0.9h等)，得到所述单组分环氧结构胶。

32、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的单组分环氧结构的应用，所述应用包括用于汽车车身结构的粘结。

33、优选地，所述汽车车身包括钢制汽车车身。

34、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

35、本发明提供的单组分环氧结构胶包括特定份数的双酚a型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、核壳橡胶增韧剂、活性稀释剂、双氰胺、酰肼复合物、咪唑加成物和脲基促进剂，通过选用上述两种环氧树脂进行搭配，并采用双氰胺和酰肼复合物两种固化剂进行配合，辅以咪唑加成物和脲基促进剂进行协助，使得到单组分环氧结构胶不仅具有较低的固化温度，且具有优异的存储稳定性，能够在常温下稳定存储长达6个月，同时固化后所得固化物具有高强度和高韧性。