一种光/热双引发快速固化胶黏剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于连接技术领域，具体涉及一种光/热双引发快速固化胶黏剂。
【背景技术】
[0002] 胶接连接技术，完全摆脱了传统汽车制造工艺中钉、铆接、螺栓、翻边或焊接等连 接制造工序，具有结构轻、连接效率高、抗疲劳等优点，正在推动全球汽车制造业一场新的 革命。这种全新的连接模式成为轻质复合材料在汽车上批量化应用的关键点，也成为全球 汽车工业轻量化制造的发展方向。
[0003] 车用复合材料胶接连接结构对整车的安全与可靠性具有十分重要的作用。由于复 合材料强度和刚度的各向异性，以及复合材料层间强度较低，延性小等特点，致使复合材料 连接要比金属连接复杂，对复合材料连接用胶黏剂也提出了新的要求。
[0004] 在树脂基复合材料汽车部件连接过程中，胶黏剂一般采用热源非接触式引发且要 求快速定型固化，传统的热引发固化胶黏剂不能满足汽车工业新型复合材料胶接连接工艺 自动化、快节拍生产要求。
【发明内容】
[0005] 本发明针对汽车工业树脂基复合材料部件连接工艺要求，提供一种光/热双引发 快速固化胶黏剂及其制备方法，满足汽车复合材料自动化、高质量、快速胶接连接要求，解 决传统胶黏剂固化引发条件与汽车复合材料部件胶接连接工况不匹配等技术难题。
[0006] 本发明提供一种光/热双引发快速固化胶黏剂，各组分质量份数如下：环氧树脂 基体40~70份，潜伏型热引发固化剂20~40份，光引发固化剂0. 5~5份，光敏剂0. 1~2. 5份， 增韧剂15~35份，填料20~40份。
[0007] 所述的光/热双引发快速固化胶黏剂的固化所需时间< 3分钟，包括三个阶段： (1) 第一阶段：在紫外光作用下光引发固化剂引发部分环氧树脂固化反应，此时光引 发固化反应占主导地位，持续时间3~20秒； (2) 第二阶段：在固化放热及外部热源的作用下，胶接部位温度达到预先设计的潜伏 型咪唑固化剂引发反应温度70~90°C，持续时间10~30秒； (3) 第三阶段：热引发固化剂潜伏型咪唑络合物被激活，热引发固化反应占主导地位， 引发环氧树脂快速固化实现汽车复合材料部件胶接连接，持续时间30秒~120秒。
[0008] 所述的环氧树脂基体为液态双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂中一种或几种 的混合物； 所述的潜伏型热引发固化剂为液态咪唑络合物，制备方法为咪唑与硫酸盐反应形成的 多元配位络合物； 所述的光引发固化剂为二芳基碘鑰盐，三芳基硫鑰盐，三芳基硒鑰盐，二烷基苯酰甲基 硫鑰盐，二烷基羟苯基硫鑰盐中一种或几种的混合物组成的阳离子型紫外光引发固化剂； 所述的光敏剂为苯甲酮，安息香二甲醚，噻唑酮，α -羟基酮类中的一种或几种的混合 物； 所述的增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体硅橡胶、聚 醚、聚砜、聚酰亚胺、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛中一种或几种的混合物； 所述的填料为滑石粉、白炭黑、轻质碳酸钙、石英粉、钛白粉、炉法炭黑、二氧化镉、二氧 化硅中的一种或几种的混合物。
[0009] 胶接剂快速、高强度、高精度定型固化是汽车复合材料高效连接的关键。复合材料 连接过程要求专用胶黏剂室温下可操作时间（> 3个月）和高温快速固化（彡150°C，< 3 分钟）两者很好的平衡，目前常见配方是环氧/酸酐/促进剂，固化速度较慢。本发明提供 的潜伏性热引发固化剂咪唑络合物为咪唑与硫酸盐反应形成一个多元配位络合物，其在室 温下与环氧树脂溶液稳定，在设定好的温度下能马上释放出咪唑，络合物中的金属离子也 可与环氧基进行离子型聚合，进入到固化物中形成螯合体。本发明咪唑络合物的活化温度 点可调节范围为70_190°C，在低于活化温度时有良好的储存稳定性，高于活化温度可迅速 固化，满足汽车工业自动化生产过程中复合材料部件胶接连接工艺要求。
[0010] 本发明提供的光引发固化剂为阳离子紫外光引发剂用于引发环氧固化体系，特别 适用于厚膜体系和深颜色体系的固化。光敏剂的加入使本发明具有卓越的消光能力，只需 要极小的浓度就可以得到极好的表面固化效果和速度，满足汽车工业高效连接应用工况对 胶黏剂剪切强度、疲劳强度、剥离强度，良好的耐介质、耐冷热交变、耐湿热老化、耐大气老 化等特定指标要求。
[0011] 本发明光/热双引发快速固化胶黏剂具有如下优点： (1) 工艺性：室温下各组分均为液态，添加混合方便，提高配方体系的可调整性； (2) 固化温度可控可调节：咪唑络合物的分子结构不同，制备的胶黏剂具有不同的活化 温度点，可调节范围为70-90°C ; (3) 固化速度快：本发明提供的胶黏剂在低于活化温度时有良好的储存稳定性，高于活 化温度可迅速固化，固化时间< 3min ; (4) 强度高适用范围广：本发明提供的胶黏剂剪切强度较高（> 30mpa)，对各种基材均 有良好的适应性，满足复合材料间、复合材料与金属材质间部件的连接需要。
[0012]
【具体实施方式】
[0013] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的解释，但是应当明 确的是本发明保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0014] 实施例1 E51环氧树脂50克，潜伏型热引发液态咪唑鑰盐30克，三芳基硒鑰盐1.2克，α-羟 基酮类1. 5克，端羧基液体丁腈橡胶18克，炉法炭黑25克，室温下将各组分顺序加入搅拌 器中，均匀混合后得到光/热双引发快速固化胶黏剂。
[0015] 按照以上配方得到胶黏剂的基本性质如下：
实施例2 E55环氧树脂70克，潜伏型热引发液态咪唑鑰盐35克，二芳基碘鑰盐I. 3克，噻唑酮 1. 2克，液体硅橡胶11克，轻质碳酸钙10克，室温下将各组分顺序加入搅拌器中，均匀混合 后得到光/热双引发快速固化胶黏剂。
[0016] 按照以上配方得到胶黏剂的基本性质如下：
实施例3 F76环氧树脂60克，潜伏型热引发液态咪唑鑰盐25克，二烷基羟苯基硫鑰盐0. 5克， 安息香二甲醚0. 1克，羧基液体丁腈橡胶35克，二氧化硅40克，室温下将各组分顺序加入 搅拌器中，均匀混合后得到光/热双引发快速固化胶黏剂。
[0017] 按照以上配方得到胶黏剂的基本性质如下：
【主权项】
1. 一种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的光/热双引发快速固化胶黏 剂各组分质量份数如下：环氧树脂基体40~70份，潜伏型热引发固化剂20~40份，光引发固 化剂0? 5~5份，光敏剂0? 1~2. 5份，增韧剂15~35份，填料20~40份； 所述的光/热双引发快速固化胶黏剂的固化所需时间< 3分钟，包括三个阶段： (1) 第一阶段：在紫外光作用下光引发固化剂引发部分环氧树脂固化反应，此时光引 发固化反应占主导地位，持续时间3~20秒； (2) 第二阶段：在固化放热及外部热源的作用下，胶接部位温度达到预先设计的潜伏 型咪唑固化剂引发反应温度70~90°C，持续时间10~30秒； (3) 第三阶段：热引发固化剂潜伏型咪唑络合物被激活，热引发固化反应占主导地位， 引发环氧树脂快速固化实现汽车复合材料部件胶接连接，持续时间30秒~120秒。2. -种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的潜伏型热引发固化剂为液 态咪唑络合物，其制备方法为咪唑与硫酸盐反应形成的多元配位络合物。3. -种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的光引发固化剂为二芳基碘 鐵盐，二芳基硫鐵盐，二芳基砸鐵盐，^烷基苯醜甲基硫鐵盐，^烷基轻苯基硫鐵盐中一种 或几种的混合物组成的阳离子型紫外光引发固化剂。4. 一种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的环氧树脂基体为液态双酚A 型环氧树脂或双酚F型环氧树脂中一种或几种的混合物。5. -种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的光敏剂为苯甲酮，安息香二 甲醚，噻唑酮，a-羟基酮类中的一种或几种的混合物。6. -种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的增韧剂为羧基液体丁腈橡 胶、端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体硅橡胶、聚醚、聚砜、聚酰亚胺、纳米碳酸钙、纳米 二氧化钛中一种或几种的混合物。7. -种光/热双引发快速固化胶黏剂，其特征在于，所述的填料为滑石粉、白炭黑、轻 质碳酸钙、石英粉、钛白粉、炉法炭黑、二氧化镉、二氧化硅中的一种或几种的混合物。
【专利摘要】本发明提供一种光/热双引发快速固化胶黏剂，各组分质量份数如下：环氧树脂基体40~70份，潜伏型热引发固化剂20~40份，光引发固化剂0.5~5份，光敏剂0.1~2.5份，增韧剂15~35份，填料20~40份。本发明提供的光/热双引发快速固化胶黏剂首先在紫外光作用下光引发固化剂引发部分环氧树脂固化反应，在固化反应放热及外部热源的作用下，固化部位温度达到潜伏型咪唑引发反应温度70~90℃，潜伏型咪唑络合物被激活，引发环氧树脂3min内快速固化，满足汽车复合材料自动化、高质量、快速胶接连接要求，解决传统胶黏剂固化引发条件与汽车复合材料连接工况不匹配等技术难题。
【IPC分类】C09J11/06, C09J163/00
【公开号】CN104927732
【申请号】CN201510295347
【发明人】任明伟, 范广宏, 王翔, 何琪
【申请人】机械科学研究总院先进制造技术研究中心, 机械科学研究总院江苏分院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月2日