一种室温快速固化的高粘接强度环氧胶及其制备方法与流程

本发明属于胶黏剂与密封剂领域，特别涉及一种室温快速固化的高粘接强度环氧胶及其制备方法。

背景技术：

1、环氧树脂胶黏剂简称环氧胶粘剂或者环氧胶，主要组分为环氧树脂与固化剂，同时包括提升其应用性能的增韧剂、促进剂、稳定剂、稀释剂等组分。环氧树脂(通称为epoxyresins)，是指含有两个或两个以上环氧基以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架的结构。环氧树脂本身是热塑性的线性结构，不能直接作为胶粘剂使用，需要向其中加入固化剂并在一定条件下才能发生固化交联反应。固化剂是环氧树脂应用过程中极其重要的组成部分，一般有胺类、酸酐类、聚硫醇类、咪唑类等。

2、环氧树脂与固化剂及其他添加剂的胶黏过程是非常复杂的物理和化学变化。环氧树脂胶黏剂的种类分很多种，要根据不同的使用场景搭配合适的固化剂，才能发挥出环氧树脂体系最好的性能。由于很多电子元器件对温度比较敏感，不能承受高温，因此所用的环氧树脂胶粘剂需要具备更低的固化温度及更快的固化速度。而室温快速固化环氧树脂胶粘剂不仅使操作环境变得更加简单，减少了施工时间，同时还有效的降低了成本，起到节能的效果。但是，目前室温固化剂普遍使用脂肪族多胺类固化剂，其固化速度慢，毒性较大，对人体皮肤刺激性强烈，与环氧树脂反应放热量大、固化物柔韧性差。

3、硫醇是环氧树脂固化剂的重要品种，在低温固化领域，硫醇应用较为广泛。由于聚硫醇本身结构特性，其耐热性和耐湿性差，这类胶黏剂的固化物若长时间暴露在高湿环境下，便会出现胶体开裂、强度大幅度降低，吸水破坏电气性能等问题。因此如何提高低温固化环氧胶黏剂的耐湿性是一直需要研究的课题。专利cn 114989757 b公开了一种低温快速固化耐湿热环氧粘结剂及其制备方法和应用，所述粘结剂包括如下原料：环氧树脂，封端异氰酸酯，聚硫醇固化剂，固化促进剂，填料，颜料，助剂；所述聚硫醇固化剂由苯基二硫醇类化合物与二异氰酸酯基硅烷类化合物发生反应制得，该环氧粘结剂可在50-60℃下20-40min条件下固化，粘结基材pc8600切片室温下固化后的剪切强度22-26.1mpa。

4、以上，现有技术的应用效果与应用要求仍然存在一定的差距，因此对环氧基粘结剂进行低温快速固化、耐湿热性能的改进对进一步拓展环氧粘结剂的应用具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是为了针对电子元器件对温度敏感、不能承受高温，开发了一种双组份可室温固化的环氧胶，其具备较强的粘结性能，且在能在湿热环境中仍可以保持较高的粘结强度；

2、第二目的是为提供一种室温快速固化的高粘接强度环氧胶及其制备方法和应用。

3、具体地，本发明提供了一种室温快速固化的高粘接强度环氧胶，包含组分a和组分b；

4、所述组分a包括如下重量份原料：环氧树脂85～95份、稀释剂5～6份、增韧剂10～12份、填料60～70份、触变剂1～5份、偶联剂1～10份、消泡剂0.5～3份、着色剂0.1～1份；

5、所述组分b包括固化剂如下重量份原料：聚酯改性β羟基硫醇90～100份、促进剂1.5～2.5份、填料60～70份、触变剂1～5份、偶联剂1～10份、消泡剂0.5～3份。

6、可选地，所述聚酯改性β羟基硫醇具有如通式(ⅰ)的结构：

7、

8、其中n为1-4的正整数。

9、可选地，所述聚酯改性β羟基硫醇的制备方法为：

10、(1)开环聚合：在反应容器中加入三羟甲基丙烷、ε-己内酯和第一催化剂，惰性气体保护下加热反应即得到开环聚合产物。

11、(2)加成反应：将开环聚合产物、第二催化剂和环氧氯丙烷混合搅拌加热,蒸馏除去环氧氯丙烷即得到加成反应产物。

12、(3)亲核取代：将加成反应产物溶于溶剂中，滴加硫氢化钠水溶液，搅拌反应结束后，向反应液滴加盐酸中和至ph＝6-7，旋蒸除去溶剂后，短程蒸馏提纯，得到最终产物聚酯改性β羟基硫醇。

13、可选地，所述三羟甲基丙烷与ε-己内酯的摩尔比为1:(3-12)。

14、可选地，所述第一催化剂包括四氯化锡、辛酸亚锡；所述第二催化剂包括三氟化硼乙醚、四氯化锡中的一种或多种的组合。

15、可选地，所述聚酯改性β羟基硫醇的制备方法的步骤(1)中的反应温度为100℃～130℃，反应时间为12-36h；

16、所述聚酯改性β羟基硫醇的制备方法的步骤(2)中的反应温度为80-120℃，反应时间为2-4h；

17、所述聚酯改性β羟基硫醇的制备方法的步骤(3)中的反应温度为50℃～60℃，反应时间为12-24h。

18、可选地，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种的组合。

19、可选地，所述稀释剂包括1,4-丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、碳十至十四烷基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、双环戊二烯型二缩水甘油醚中的一种或多种的组合。

20、可选地，所述第一偶联剂包括乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的组合；所述第二偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-硫醇基丙基三乙氧基硅烷、β-羟乙基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种的组合。

21、可选地，所述促进剂包括2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基二甲胺、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和改性咪唑中的一种或多种的组合。

22、可选地，所述增韧剂包括聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、端羧基丁腈橡胶、核壳橡胶中的一种或多种的组合。

23、可选地，所述触变剂包括改性蓖麻油、有机膨润土、聚酰胺蜡、气相二氧化硅中的一种或多种的组合。

24、可选地，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂、矿物油类消泡剂中的一种或多种的组合。

25、可选地，所述着色剂为炭黑。

26、另一方面，本发明还提供了室温快速固化的高粘接强度环氧胶的制备方法，该方法制备制备步骤为：

27、(1)a组份的制备：将环氧树脂、稀释剂、增韧剂、填料、触变剂、偶联剂、消泡剂和着色剂按重量比例分别加入到搅拌釜中，真空搅拌至完全分散均匀；将搅拌后的胶液置于行星匀质机中进行混合脱泡，脱泡完成后，即可得到a组份。

28、(2)b组份的制备：将固化剂、促进剂、填料、触变剂、偶联剂和消泡剂按重量比例分别加入到搅拌釜中，搅拌至完全分散均匀；将搅拌后的胶液置于行星匀质机中进行混合脱泡，脱泡完成后，即可得到b组份。

29、所述步骤(1)和(2)中脱泡分为三段，第一段600rpm～800rpm/60s～120s，第二段1000rpm～1200rpm/120s～240s，第三段600rpm～800rpm/60s～120s，真空度5kpa～10kpa。

30、本发明的有益效果为：

31、(1)本发明制备了一种聚酯改性β羟基硫醇作为环氧胶的固化剂，由于该固化剂结构中引入了多个极性较大的聚酯基团，使得固化后的环氧胶具备优异的粘结性能；固化剂分子链中较长的碳链具有良好的疏水性，因而还有较好的耐湿热性能。

32、(2)本发明制备的聚酯改性β羟基硫醇用作环氧胶的固化剂，由于该固化剂的结构中在硫醇β位引入了羟基，因为羟基具有强的电负性，通过碳链的传导，使硫醇的硫原子的电负性增加，氢原子更容易离去，增加了硫醇的亲核能力，使其具备更强的反应性，室温下即可反应，且在环氧胶固化的过程中具有更快的速度。

33、(3)本发明采用的双组分环氧胶在a组分和b组分的合理配合下，有效地提高了固化速度、粘接强度，同时耐湿热性好、气味低，使电子元器件可以在高湿热环境下使用，起到优异的粘结效果。