一种无溶剂双组份船用环氧胶及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种无溶剂双组份船用环氧胶及其制备方法，该方法包括以下步骤：1)A组份的制备：将环氧树脂、改性丁腈橡胶和活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入消泡剂和分散剂，继续搅拌均匀后，再加入阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，即可获得A组份；2)B组份的制备：将环氧固化剂、端胺基液态丁腈橡胶和促进剂搅拌均匀，得到B组份；3)环氧材料的制备：将步骤(1)所得A组份与步骤(2)所得B组份按重量比100：20～60混合均匀，即得产品。所述的改性丁腈橡胶是用双环氧基环氧树脂与丁腈橡胶反应后得到改性丁腈橡胶。与现有技术相比，本发明具有施工方便、适用期长、放热平缓、阻燃性能好、材料损耗因子高、不含VOC、室温可固化、粘接性好、防腐抗振等优点。
【专利说明】一种无溶剂双组份船用环氧胶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子基功能材料及其制备方法，具体的说是一种无溶剂双组份船用环氧胶，该材料在常温下具有良好的阻尼性能，主要适用于需要对船舶进行减振降噪处理的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]根据国际海事组织(MO)提出的《船上噪声等级规则》，船舶中必须大量应用阻尼材料，减缓钢板上声源上的振动，以满足居住处所之间的隔声要求。规则明确了不同处所的噪声级限值，包括从居住舱室到居住舱室的计权隔声指数为35，餐厅、娱乐室、公共处所和从娱乐区域到居住舱室和医疗室的计权隔声指数等于45等。
[0003]近年来国内外迅速发展的减振钢板，即用钢板和高分子材料复合制得的减振钢板被大量用于船舶中，已在许多振动噪声场合替代了纯金属板材，这种材料充分利用了高分子材料所特有的高阻尼特性，具有很好的减振降噪作用。高分子基阻尼材料有粘弹性能，能将固体机械振动能转变成为热能而使振动衰减下来，达到减小振幅、降低振动的目的，主要用于振动和噪声控制。
[0004]环氧树脂是应用十分广泛的一种材料，原因在于其粘结性好，固化物强度高，价格低廉，工艺简单，综合性能优异等特点，环氧阻尼材料已经应用于电子、机械、船舶、汽车、建筑等领域中。为了得到一款性能优良的环氧阻尼材料，近年来，广大研发人员进行了大量开发和探索。如中国专利一种环氧树脂阻尼灌封胶(CN 100506940)、中国专利一种环氧树脂基阻尼封装料(CN 100588696)、中国专利一种浇注型环氧树脂基高阻尼封装料(CN103320073A)、中国专利高阻尼组合物(CN 102977416A)、中国专利热固性阻尼材料(CN101772553A)、中国一种阻尼型环氧树脂材料及其制备方法(CN 101538399B)、中国专利一种天然海藻纤维/环氧树脂阻尼复合材料及其制备方法(CN 103435976A)、中国专利混杂增强环氧树脂基压电阻尼复合材料及其制备方法(CN 102617985B)、中国专利一种压电导电环氧树脂复合阻尼材料及其制备(CN101392090B)、中国专利一种混合型聚醚-聚酯聚氨酯/环氧阻尼复合材料制备方法(CN102093528B)、中国专利一种环氧树脂基压电阻尼复合材料及其制备方法(CN 101328302B)、中国一种环氧树脂基压电复合阻尼材料及其制备方法(CN 101323697B)、中国专利一种共固化结构阻尼材料的制备方法(CN103342026A)、中国专利一种高阻尼无卤灌封胶及其制备方法(CN 103173172A)、中国专利一种共固化高阻尼复合材料的制备方法(CN 101786356A)、中国专利一种灌封阻尼浆料及其制备方法(CN 100491492)、中国专利一种双组份无溶剂阻尼涂料及其制备方法(CN 102876195A)、中国专利一种减振板用阻尼胶及其制备方法(CN 102115647B)、中国专利一种阻尼钢板用胶粘剂的制备方法(CN 100434490C)等等，这些方法均介绍了相关环氧阻尼材料的制备技术。但这些方法往往一项或几项致命缺陷，无法广泛应用于船舶领域中，例如有的方法制备的环氧材料阻尼性能差，材料的复合损耗因子低，无法满足实际应用要求；有的方法制备的环氧材料尽管有较高的阻尼性能，但由于用到了昂贵的原材料或采用特殊的生产工艺，造成产品成本过高使产品丧失竞争力，无法实际应用；有的方法制备的环氧材料尽管有较好的阻尼性能，但往往在阻燃性、施工性、固化性和粘合性等一项或多项性能上存在缺陷，无法满足实际的装船要求。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种阻燃性能好、材料损耗因子高、施工方便、适用期长、放热平缓、不含V0C、室温可固化、粘接性好、防腐抗振等性能的无溶剂双组份船用环氧胶及其制备方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
一种无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:该材料包括以下组份和重量份含量:
A组份:
环氧树脂 30?60 改性丁腈橡胶30?60 活性稀释剂 O?40 阻燃剂 40?80 消泡剂 0.5?2 分散剂 I?10 偶联剂 O?10 B组份:
液态端胺基丁腈橡胶O?40 固化剂20?60 促进剂O?3 无溶剂双组份船用环氧胶:
A组份与B组份按重量比100:20?60混合制得。
[0007]所述的改性丁腈橡胶为双环氧基环氧树脂与液态端胺基丁腈橡胶反应后得到的改性丁腈橡胶。
[0008]所述的双环氧基环氧树脂分子结构中带有两个环氧基团；可采用市售产品，如上海树脂厂有限公司和常熟佳发化学有限责任公司的产品。
[0009]所述的液态端胺基丁腈橡胶为遥爪型端胺基分子结构的液态丁腈橡胶，丙烯腈含量10?26%，胺值为30?80 ;可采用市售产品，如美国Goodrich公司的产品。
[0010]所述的环氧树脂为分子结构中带有三个或三个以上的环氧基团，为双酚A型液态环氧树脂；可采用市售产品，如上海树脂厂有限公司的产品。
[0011]所述的活性稀释剂为一个或多个脂肪族或脂环族的环氧基活性稀释剂，为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、脂环族环己二醇二缩水甘油醚中的至少一种；可采用市售产品，如上海树脂厂有限公司和常熟佳发化学有限责任公司的产品。
[0012]所述的固化剂为高含量咪唑啉的酰胺基胺；所述的促进剂为环氧树脂通用的路易斯碱催化剂；固化剂和促进剂均可采用市售产品，如上海树脂厂有限公司的产品。
[0013]所述的分散剂为聚醚类油性分散；可采用市售产品，如广州市穗博贸易有限公司的广品。
[0014]所述的消泡剂为有机变性聚硅氧烷，含气相二氧化硅；可采用市售产品，如德国TEGO公司的产品。
[0015]所述的偶联剂为Y-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)和Y-氨丙基三甲氧基硅烷(KH550);可采用市售产品，如南京道寧化工有限公司的产品。
[0016]所述的阻燃剂为有机氮磷高效阻燃剂粉末；可采用市售产品，如上海旭森非卤消烟阻燃剂有限公司的产品。
[0017]一种无溶剂双组份船用环氧胶的制造工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤: 改性丁腈橡胶的制备:在双环氧基环氧树脂中加入计量好的液态端胺基丁腈橡胶，搅拌15分钟后，室温放置I周后即得到改性丁腈橡胶。
[0018]A组份的制备:将环氧树脂、改性丁腈橡胶和活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入消泡剂和分散剂，继续搅拌均匀后，再加入阻燃剂，搅拌10分钟后，用三辊机研磨两次，检查粒径达到40 μ m以下时，得到A组份；
B组份的制备:先将固化剂在搅拌下加入促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份。
[0019]无溶剂双组份船用环氧胶的制备:将以上A、B两组份的原料均匀混合即得到无溶剂双组份船用环氧胶。
[0020]本发明的设计原理是:丁腈橡胶具有极佳的阻尼性能强，但由于液态丁腈橡胶在改性环氧材料中份数较少，无法得到高阻尼性能的环氧材料，因而必须设法提高丁腈橡胶在环氧材料的比例，并在体系中有较好的分散相容性。为了达到这个目的，本发明在制备A组份前，首先用双环氧基环氧树脂与液态端胺基丁腈橡胶反应，使其端基由胺基变成了环氧基，这样完全改变了液态丁腈橡胶的反应性能，使其具有环氧树脂的反应性能，不但可以根据需要在A组份加大环氧树脂中改性丁腈橡胶的使用量，也可在B组份中引入部分液态端胺基丁腈橡胶，这样可以得到所需要的高阻尼环氧材料。此外，液态丁腈橡胶的阻尼性能与其分子量有直接关系，分子量越大，则液态丁腈橡胶的阻尼性能越好，但这样在实际应用中，阻尼性能较好的液态丁腈橡胶，由于粘度较大，往往在实际施工中存在问题，特别是冬天施工时。基于液态丁腈橡胶的这个问题，本发明在用双环氧基环氧树脂与液态丁腈橡胶反应时，加入的双环氧基环氧树脂除与液态丁腈橡胶反应外，还额外地增加了一些双环氧基环氧树脂。由于双环氧基环氧树脂的粘度很低，常被用来作为活性稀释剂使用，因而加入较多的双环氧基环氧树脂制得改性丁腈橡胶的粘度，较其未改性前得到明显降低，这样改性丁腈橡胶即使在低温下也具有较好的加工性能。
[0021]本发明与现有技术相比，具有主要优点:这种无溶剂双组份船用环氧胶在施工时，产品初始粘度小，施工容易，适用期长；固化时放热非常平缓，不会出现局部过热现象，室温可固化；通过调节A组份中环氧树脂、改性丁腈橡胶和活性稀释剂的用量，和组份中固化剂和液态端胺基丁腈橡胶的用量，使得环氧材料的阻尼性能可调成为可能，可以制得高阻尼环氧材料；无溶剂双组份船用环氧胶施工后，不但有较好的阻尼性能，不生锈，又能保持环氧树脂的很多优良特性，包括粘接性好、耐腐蚀等等。最为重要的是，制得的无溶剂双组份船用环氧胶的阻燃性能满足FPTC规定的要求，符合表面材料可燃性要求，由于热释放总量和热释放速率峰值低于规范指标，则烟气和毒性试验免于进一步试验。这一试验的成功，为实际装船使用奠定了基础。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
[0023]实施例1
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:25混合制得。
[0024]在80份JX021环氧树脂中加入30份ATBN 1300 X 21 丁腈橡胶和10份ATBN1300 X 45 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将20份6002环氧树脂、60改性丁腈橡胶和10份5748活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入I份TEGOAirex 900,6份分散剂S-100和5份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入2份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0025]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为8500cps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为1.0886，tan σ >0.3的温度区间为-40°C到5°C。
[0026]实施例2
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:20混合制得。
[0027]在100份6350环氧树脂中加入30份ATBN 1300 X 21 丁腈橡胶和20份ATBN1300 X 45 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将20份618环氧树脂、50改性丁腈橡胶和15份5746活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入I份TEGOAirex 900,6份分散剂S-100和5份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入2份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0028]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为8500cps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为1.0496，tan σ >0.3的温度区间为_40°C至Ij 10C0
[0029]实施例3
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:24混合制得。
[0030]在100份JX021环氧树脂中加入40份ATBN 1300X21 丁腈橡胶和10份ATBN1300 X 35 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将20份618环氧树脂、80改性丁腈橡胶搅拌下混合均匀，加入0.8份TEGO Airex 900, 7份分散剂S-100和6份KH560，继续搅拌均匀后，再加入60份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入10份ATBN 1300 X 16 丁腈橡胶和3份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0031]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为SOOOcps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为1.2483，tan σ >0.3的温度区间为-40°C到5°C。
[0032]实施例4
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:25混合制得。
[0033]在80份JX021环氧树脂中加入35份ATBN 1300 X 21 丁腈橡胶和10份ATBN1300 X 35 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将15份6002环氧树脂、60改性丁腈橡胶和10份502活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入I份TEGOAirex 900,6份分散剂S-100和6份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入2份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0034]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为8800cps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为1.1483，tan σ >0.3的温度区间为-45°C到25。。。
[0035]实施例5
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:25混合制得。
[0036]在70份JX021环氧树脂中加入40份ATBN 1300 X 21 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将15份618环氧树脂、60改性丁腈橡胶搅拌下混合均匀，加入1.5份TEGO Airex 900，5份分散剂S-100和5份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；60份5506固化剂在搅拌下加入2份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0037]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为6800cps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为1.3485，tan σ >0.3的温度区间为-35°C到15。。。
[0038]实施例6
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:25混合制得。
[0039]在100份5749环氧树脂中加入40份ATBN 1300 X 21 丁腈橡胶和15份ATBN1300X35 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将20份618环氧树脂、70改性丁腈橡胶和10份502活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入I份TEGOAirex 900，8份分散剂S-100和8份KH550，继续搅拌均匀后，再加入65份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入I份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0040]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为9600cps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为1.2488，tan σ >0.3的温度区间为-45°c到5°C。
[0041]实施例7
一种双组份无溶剂船用环氧胶的制备方法，由A组份与B组份按重量比100:20混合制得。
[0042]在100份5749环氧树脂中加入50份ATBN 1300 X 21 丁腈橡胶和10份ATBN1300 X 35 丁腈橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置24小时后即得到改性丁腈橡胶；将20份618环氧树脂、60改性丁腈橡胶和10份5748活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入1.5份TEGOAirex 900，5份分散剂S-100和6份KH550，继续搅拌均匀后，再加入60份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40 μ m以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下2份促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份；将A、B两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧材料。
[0043]双组份无溶剂船用环氧材料的初始粘度为8900cps，在室温下5?7天可以固化，适用期超过120分钟。样品在I个月后用动态力学分析测试其阻尼性能，为0.1565，tan σ >0.3的温度区间为-35°C到20。。。
【权利要求】
1.一种无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:该材料包括以下组份和重量份含量: A组份: 环氧树脂 30?60 改性丁腈橡胶30?60 活性稀释剂 0?40 阻燃剂 40?80 消泡剂 0.5?2 分散剂 1?10 偶联剂 0?10 B组份: 端胺基液态丁腈橡胶0?40 固化剂20?60 促进剂0?3 无溶剂双组份船用环氧胶: A组份与B组份按重量比100:20?60混合制得。
2.根据权利要求1所述的无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:所述的改性丁腈橡胶为双环氧基环氧树脂与液态端胺基丁腈橡胶反应后得到的改性丁腈橡胶；所述的双环氧基环氧树脂分子结构中带有两个环氧基团；所述的液态端胺基丁腈橡胶为遥爪型端胺基分子结构的液态丁腈橡胶，丙烯腈含量10?26%，胺值为30?80。
3.根据权利要求1所述的无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:所述的环氧树脂为分子结构中带有三个或三个以上的环氧基团，为双酚A型液态环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:所述的活性稀释剂为一个或多个脂肪族或脂环族的环氧基活性稀释剂，为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、脂环族环己二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:所述的固化剂为高含量咪唑啉的酰胺基胺；所述的促进剂为环氧树脂通用的路易斯碱催化剂。
6.根据权利要求1所述的无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:所述的分散剂为聚醚类油性分散；所述的消泡剂为有机变性聚硅氧烷，含气相二氧化硅；所述的偶联剂为 缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)和氨丙基三甲氧基硅烷(KH550)。
7.根据权利要求1所述的无溶剂双组份船用环氧胶，其特征在于:所述的阻燃剂为有机氮磷高效阻燃剂粉末。
8.一种无溶剂双组份船用环氧胶的制造工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤: 改性丁腈橡胶的制备:在双环氧基环氧树脂中加入计量好的液态端胺基丁腈橡胶，搅拌15分钟后，室温放置1周后即得到改性丁腈橡胶； A组份的制备:将环氧树脂、改性丁腈橡胶和活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入消泡剂和分散剂，继续搅拌均匀后，再加入阻燃剂，搅拌10分钟后，用三辊机研磨两次，检查粒径达到40 μ m以下时，得到A组份； B组份的制备:先将固化剂在搅拌下加入促进剂，再搅拌15分钟后得到B组份； 无溶剂双组份船用环氧胶的制备:将以上A、B两组份的原料均匀混合即得到无溶剂双组份船用环氧胶。
【文档编号】C09J115/00GK104388027SQ201410708365
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】陈海波 申请人:石狮国高电子科技有限公司