聚氨酯增稠环氧树脂

❶ 环氧树脂胶粘剂的应用

改性环氧树脂胶粘剂及制备方法，克服了一般环氧胶粘剂的脆性、耐温性差的缺点，其主要技术特征是以聚氨酯预聚物改性环氧树脂(A组分)与自制的固化剂(B组分)按10∶1～1∶1(重量比)的比例配制成耐高温、韧性好、反应活性大的固化体系。其中聚氨酯预聚物为端羟基聚硅氧烷和二异氰酸酯按一定比例在一定条件下反应制成异氰酸酯基团封端的聚硅氧烷聚氨酯预聚物，再采用此聚氨酯预聚物对环氧树脂进行改性处理。而自制的固化剂由二元胺、咪唑类化合物、硅烷偶联剂，无机填料以及催化剂组成。此改性环氧树脂胶粘剂可室温固化，在200℃下可长期使用，或-5℃固化耐温150℃；粘接强度达15-30MPa；T型剥离强度达35-65N/cm，具有优异的耐油、耐水、耐酸、碱、耐有机溶剂的性能，可粘接潮湿面，油面及金属、塑料、陶瓷、硬质橡皮、木材等。
⑴涂料领域
应用于汽车：底盘底漆、部件漆，槽车内壁涂料
应用于容器：食品罐内、外壁涂料，贮槽内外壁防腐涂料，压力罐防腐
应用于工厂设备：设备、管道防腐涂料，冰箱、洗衣机外层涂料，电器设备绝缘涂料
应用于土建：桥梁防腐涂料，钢结构防腐涂料，水坭制品防渗涂料，地坪涂料，装饰涂料，功能涂料、钢丝网水泥闸门
应用于船舶：底货仓内壁涂料，海上集装箱涂料，钢铁部件防腐涂料
应用于其它：钢家具粉末涂料，电阻元件粉末涂料，钢制部件粉末涂料，阀体防腐、重防腐超耐磨陶瓷,屏蔽立式管道泵、太阳能热水器、太阳能电池板、武器
⑵复合材料领域
应用于汽车：玻璃钢车壳，玻璃钢地板，玻璃钢槽车,控制系统仪器仪表电器零部件，显示器,汽车干式点火线圈,玻璃钢部件、防滑粒方向盘套、环氧树脂局部加强材料、
应用于工厂设备：玻璃钢氧气瓶，玻璃钢贮槽，玻璃钢容器、管道，模具，螺旋浆，织机箭杆，飞机蜂窝结构件，引擎盖，辊筒，轴，装机基础找平，自流平地坪、电磁线圈，先导阀、玻璃零部件、玻璃钢泵阀，电碳制品、建筑工程结构件、机用传动装置部件
应用于绝缘材料：覆铜板，玻璃钢板、管、棒，变压器，继电器，高压开关，绝缘子，互感器，阻抗器，电缆头，电子器件、元件的密封或包封和塑封，报警器、固体电源、FBT回扫变压器、聚焦电位器、摩托车、汽车等机动车辆点火线圈、电子、电器零部件、发光二极管，信号灯，全封闭蓄电池，电机封装,温度变送器、录音机磁头、线路板封闭、集成电路、二、三极管分立器件、无源滤波器、LED的结构封装、封装太阳能电池板、电源组件、IC 调节器和固态继电器、煤矿安全巡查系统、本质安全型模块、自动重合器
应用于体育用品：玻璃钢安全帽，球拍，高尔夫球杆，钓鱼杆，保龄球，雪撬，冲浪板，玻璃钢赛艇、帆船、赛车、躺椅、曲棍球杆
应用于其它：飞机机身、直升机螺旋叶片，风力发电机叶片，医学仪器、手术刀柄,心脏起搏器、工艺品 珠宝、阀门密封件、水工建筑工程、场致发光屏、混凝土抗磨层、保温材料、动物模型、航天飞行器、船用尾轴、舵轴、化学木材、塔身加固、磁悬浮列车轨道、太阳能电池乐器、环氧装饰品、玻璃钢帐篷杆具、刀柄、窗户、家具、泵、拐杖、显卡、红外滤光器、数字显示器、矩阵辐射器、发光二极管与光电二极管、实验室台面、彷真树、预制磨石 道路桥梁路面
⑶粘接剂领域
应用于：室温快速固化韧性环氧树脂粘结剂,导电胶,常温固化静电植绒粘合剂、光学结构胶、沙狐球胶、化学锚固胶、真丝的高功能化、人工花、磁力书写板、汽车维修胶、石材胶等。
⑷增韧环氧树脂在胶粘剂中的应用
以增韧环氧树脂为基础，配以功能性填料和固化剂而形成的高分子合金胶粘剂克服其性脆、冲击性、耐热性差等缺点。在机械、电子、电器、航天、航空、涂料、粘接等领域得到了广泛的应用，有万能结构胶之称。
1、固化体系的选择
环氧树脂的固化剂有胺类、酸酐等，通常固化以胺类为主，有电性能要求的以酸酐类为常用．以咪唑类为促进剂。
伯胺和仲胺含有活泼的氢原子，很容易与环氧基发生亲核加成反应，使环氧树脂交联固化。固化过程可分为三个阶段：
1)伯胺与环氧树脂反应，生成带仲胺基的大分子
2)仲胺基再与另外的环氧基反应，生成含叔胺基的更大分子
3)剩余的胺基、羟基与环氧基发生反应
酸酐在环氧树脂的羟基、微量水和含羟基化合物的作用下开环，生成的羧基与环氧基加成得到酯基，酯化反应生成的羟基和环氧树脂的羟基在高温时催化环氧开环发生醚化反应，这样，开环一酯化一醚化不断反复进行，直至环氧树脂交联固化，这就是酸酐的固化机理。
咪唑是含有两个氮原子的五元环，一个氮原子构成仲胺，另一个氮原子构成叔胺，既可用作环氧树脂的固化剂，又可用作环氧树脂固化的促进剂。可在中温固化环氧树脂，却有优良的耐热性和力学性能，能与芳胺固化剂相媲美，只是耐介质性和耐湿热老化性稍有逊色。
咪唑类固化剂的分子含有一个仲胺基和一个叔胺基，对环氧树脂的固化可分为两步进行，首先是仲胺上的活泼氢同环氧基加成，然后是叔胺催化环氧树脂的均聚反应，固化反应有两个放热峰．分别是60℃和1110℃。为改善其耐湿热老化性．可加入少量的芳胺。
2、填料的选择研究
胶粘剂的耐热性能除了与体系的基础聚合物、硫化交联剂等组分的类型、品种和分子结构有关外，还与体系所选用的耐热性填料有密切关系。配方中合适地引入耐热性填料往往会使体系的耐热性获得明显的改进。
常用的耐热填料有经表面改性的气相法Si02、表面处理的Zn0、Fe203和Al2O3等。经表面处理后的填料可明显地提高其耐热性，例如采用经(MeSi)2NH处理的白碳黑为填料的硅橡胶体系．即使经250℃表化48hr，其抗伸强度为9．3Mpa，伸长率为335%，如采用未经表面处理的同种白碳黑为
填料的相同硅橡胶体系。经上述相同条件下热老化后，其拉伸强度和伸长率分别为6．6Mpa和228%。可见。耐热填料对硅橡胶的耐热性能的提高是非常显著的。
各种炭黑、纳米级碳酸钙、钛白粉等。具有补强、改善各种物理性能、增稠、降低成本、着色等作用。填料对降低产品的收缩。减小内应力。提高综合性能具有重要意义。如石英粉能提高胶层硬度和灌封胶的流动性；硅微粉可提高粘接强度但储存期会变短：加入少量铬酸锌可提高耐湿热和耐盐雾性能：加入325目的玻璃鳞片具有优异的耐腐蚀和耐水性；加入硫酸钙晶须，有明显的增韧和增强作用，提高耐热、耐沸水作用，阻燃剂、三氧化二锑提高氧指数，264抗氧剂，延长固化物使用寿命。
3、高分子合金修补材料
美国Belzona Molecular公司l952年成立，针对工业设备腐蚀、磨损、老化等问题而最早致力于研究、开发并生产高分子修补材料的跨国机构，其生产的高分子合金修补剂首先应用于化工设备腐蚀后的修复。德国TipTop公司其产品在皮带维修方面应用始终处于世界领先地位，是全球最大的冷、热硫化橡胶材料的制造商。其产品有：橡胶粘接所需的冷硫化粘接材料和热硫化粘接材料、PvC粘接剂、滚筒包胶材料及工具设备、输送带修复材料等等。其它如Devcon，E—wood公司等均有类似产品．是指以高分子聚合物与特殊功能填料(如石墨、二硫化钼、金属粉末、陶瓷粉末和纤维)组成的复合胶粘剂材料(或称修补剂，也可称粘涂剂)。该新型材料可实现高的结合力、优良的耐腐蚀性、耐磨性和高抗压强度．同时还具有密封性能好、耐潮湿和绝缘等性能。故广泛应用于机械、建筑、电子、轻工、石油、化工、舰船、航空等工业部门装备维修领域，一方面可以直接作为铆接、焊接、螺纹连接以外的一种新型连接方法；另一方面可以对任何装备发生磨耗、破裂、划伤、腐蚀、侵蚀、尺寸超差、铸造缺陷等情形。在最短的时间内予以修复。高分子合金修补剂又被称为“冷焊”或“工业上的医生”，它可修补零件上的各种裂纹、划伤、尺寸超差、铸造缺陷等，也可用作零件磨损、腐蚀的尺寸恢复和预保护涂层。
高分子合金的聚合物主要还是以增韧环氧树脂为主体配制而成的，其它诸如改性丙烯酸酯、聚氨酯等也可作为胶粘剂材料，也可对上述聚合物进行改性，赋予材料新的特性。而不同功能填料的加入。则赋予材料导电、导热、导磁、耐温、隔热等功能，对零件无热影响区和变形，使用方便，可以不加热、不加压。室温操作，不需要专用设备，修理快速简便，并可现场作业，有通用型、耐磨型、减摩型、耐腐蚀型、快速固化型、湿面修补型、耐高低温型、高强度型。导电与绝缘灌封型等多种修补剂，适用于修补金属、橡胶、陶瓷、混凝土等物质。用户可根据设备的材质、运行温度、压力、化学介质、停机时间、现场环境等因素，灵活的选用相应产品。它在船用轴类、泵类、管道类设备上应用广泛，具有操作简单、性能可靠、缩短坞修周期的特点。
重点应用如下：
1)船用主机、辅机的修复；
2)换热器、油仓加热管的修复和密封；
3)尾轴、舵销、舵销座孔的修复再生和防腐防磨处理；
4)螺旋桨叶片的修复再生及抗气蚀腐蚀；
5)甲板、罐体的防腐蚀保护
4、改性环氧结构胶
1)建筑用结构胶钢板加固胶。植筋胶，锚固胶，纤维增强胶
2)航空航天用结构胶胶膜．糊状。室温固化，加温固化
4)其它工业用胶耐环境，耐高低温，耐振动，耐老化等五、参考文献(略)

❷ 聚氨酯增稠剂可以用在环氧树脂增稠吗

聚氨酯单体为聚酯或者聚醚多元醇，和环氧的双酚a环氧氯丙烷增稠机理不同一般不通用。

❸ 环氧树脂胶粘剂合成工艺及添加剂

随着科学技术的发展，高新技术产品的需求增大，环氧胶黏剂品种不断推陈出新，性能日益攀高。研发高强度、高韧性、高耐热高耐久、多功能、阻燃型、环保无毒的改性环氧胶黏剂将是今后的重点发展方向。

环氧树脂胶黏剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂等组成的液态或固态胶黏剂。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料具有很强的黏结力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，所以黏结强度很高。

分类及用途环氧胶黏剂的品种繁多，目前还没有统一标准的分类方法，行业类有L2T几种分类方法：(1)组分与形态分类；(2)包装形态分类；(3)固化方式与条件；(4)黏接强

生产原理及工艺流程：

当环氧树脂胶黏剂的配方确定后，便可配制不同的产品，既可配成双组分的，也可配成单组分的。所谓双组分环氧树脂胶黏剂就是环氧树脂和改性剂等作为一种组分，而固化剂和促进剂作为另一组分，两组分分别包装储存，使用时再按一定的比例混合。

双组分环氧树脂胶黏剂的生产工艺：原料及器具准备一按配方准确称量一混合搅拌均匀一检查与检验一包装

常用的环氧树脂一般黏度较大，在室温低于15°C时很黏稠,不便取出或与其他组分混合。可以用加热的方法来降低黏度，增加流动性,但加热温度不宜超过60°C。对于固体环氧树脂，可以加热熔化，或以溶剂溶解，或是研细过筛之后，再与其他组分混合对于填料，应在加入前于110°C-150°C烘干，以除去水分和所吸附的气体。有的填料须在600°C -900°C高温下进行活化。填料的干燥最好是现用现烘，也可预先干燥之后，放入密闭的容器内储存，但放置时间也不宜太久。

对于固体固化剂，最好将其变成液体，方法是加热熔化或以溶剂溶解,也可制成过冷液体，如间苯二胺。若是以固态形式加入环氧树脂内,需研细过筛(一般为200月以上) ,以使分散均匀。

配制环氧胶的反应釜或搅拌器可以是金属或搪瓷的，为减少环氧树脂与器壁的黏附，应镀铬抛光或涂以硅树脂漆。配胶用的容器、搅拌器或其他辅助工具，都要求洁净干燥无油污或脏物。取用甲、乙两组分的工具不可混用，否则会造成局部混合固化，影响胶黏剂的质量。将甲、乙两组分混合均匀后进行分别包装，包装要求方便、耐用，可采用牙膏管状、注射器状、塑料桶(盒)、金属桶(盒)等形式包装。包装要密封性好，取用方便。

环氧树脂胶粘剂中通常需要加入的添加剂有稀释剂、增韧剂、填料及偶联剂等。它们的主要作用是进一步地提高环氧树脂胶粘剂的各种性能，使其能够得到更加广泛的应用。

稀释剂

稀释剂的主要作用是降低环氧树脂胶粘剂体系的粘度，改善工艺性能。但稀释剂的加入对环氧树脂固化物的热变形温度(HDT)、机械性能等有很明显的影响。稀释剂又分为活性稀释剂和非活性稀释剂。

非活性稀释剂

在此物理混入过程中，不能参与固化反应，仅起到稀释粘度作用，其用量约为组份总含量的5~20%为宜。非活性稀释剂大部分是高沸点溶剂如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等。

活性稀释剂

主要是含有环氧基团的低分子环氧化合物,能与环氧树脂固化反应，它的加入对固化物性能的影响不大，可分为单环氧基和双环氧基活性稀释剂。

增韧剂

环氧树脂未经改性的固化物延伸率低、韧性差、脆性大。当承受到内应力或外应力时,迅速形成缺陷区并扩展成裂缝，导致固化物的开裂。改性环氧树脂固化物具有较大韧性和抗冲击性。增韧剂也可分为活性和非活性两种。

非活性增韧剂

不含有活性基团，仅与环氧树脂混溶而不发生化学反应。其大多为粘度小的液体，具有稀释作用，有利于胶液对胶接表面的扩散、吸附和浸润，并能增加流动性，使固化物柔性好。(需要注意的是:必须控制其用量，否则固化后将从胶层内溢出)。用量为树脂量的5~20%。

活性增韧剂

含有活性基团，能参加环氧树脂的固化反应也能与环氧树脂混溶，起到增韧作用。常用的增韧剂有液体聚硫橡胶、液体丁腈橡胶(液体端羧基丁腈橡胶)、液体端羧(羟)基聚丁二烯橡胶、聚乙烯醇缩醛、聚氨酯、尼龙、低分子聚酰胺和聚醚树脂等。

填料

填料的主要作用是降低胶层的收缩率，提高胶接的抗剪强度。其主要作用是:

|、填料使胶液增稠或使粘度增大。

2、填料降低收缩应力和热应力。

填料能够影响胶层的物化性能。例如:羧基铁粉添加到环氧树脂中能改进导磁性能。另外填料的加入会降低环氧胶的剥离强度，因此一般的结构胶除加入具有触变性的2#二氧化硅外，不再加填料。

偶联剂

偶联剂主要是改善胶接头的强度和耐湿热老化性能，用量约为1~5%，大多为有机硅偶联剂，在环氧胶配方中常用的是KH-550和KH-560。

硅烷偶联剂分子含有一部份基团(X )与无机物表面较好地亲和;另一部份基团(R)能与有机树脂结合，可用于处理织物，作涂层或被粘物表面处理剂,有效地提高胶接强度。

生产应用现状：

环氧胶黏剂具有粘接强度高收缩率小、毒性小、电性能优良、耐腐蚀性好、机械性好、施工工艺简便、使用性较强的优点，因而广泛应用于机械工业、铁路机车及车辆、建筑工业、宇航和飞机制造业电子工业、船舰工业、石油和化工方面各大领域中。