一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂及其制备、使用方法

本发明属于环氧树脂胶粘剂，具体涉及一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂及其制备、使用方法。

背景技术：

1、环氧树脂胶粘剂是一类由环氧树脂基料、固化剂、稀释剂、促进剂、填料等配制而成的工程胶粘剂。由于其粘接性能好、功能性好、价格低廉、粘接工艺简便，所以近几十年来在家电、汽车、水利交通、电子电器和宇航工业领域得到了广泛的应用。

2、目前应用于电子电器领域的环氧树脂胶粘剂存在以下问题：1、热固化温度高，容易损害精密电子器件；2、双组分组成，不能提前混合，使用不便；3、初步固化时间长，容易滑移，影响效率；4、环保性差，制备过程中使用有机溶剂，如丙酮、n,n-二甲基甲酰胺等。

3、三氟化硼单乙胺为环氧树脂潜伏性固化剂，具有低温固化的优点，同时具有潜伏性特点，不仅可固化前对各种浸件进行机械加工，同时其与环氧树脂形成的反应体系不需要任何溶剂，绿色环保，单组份组成，操作方便，因此，基于三氟化硼单乙胺的环氧树脂胶粘剂可解决现有技术环氧胶粘剂的大部分问题，但该体系也同时存在一定问题，由于三氟化硼单乙胺环氧树脂胶粘剂体系反应过程中会伴随低分子含氧环状副产物生成，固化不完全，从而影响胶粘剂力学性能，目前普遍通过加入含羟基化合物，抑制该副产物生成，但该方法存在以下问题：1、力学性能不佳，过多羟基化合物添加抑制副产物生成的同时也减少了环氧树脂的相对添加含量，导致胶粘剂力学性能降低；2、初步固化时间长，易导致胶粘剂滑移，影响效率同时降低力学性能。因此，亟需一种能解决上述技术问题的基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂。

技术实现思路

1、基于现有技术的不足，本发明提供了一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂及其制备、使用方法，通过加入三芳基硫鎓六氟锑酸盐或三芳基硫鎓六氟磷酸盐(简称特定的三芳基硫鎓六氟酸盐)，利用其产生质子酸，作用于环氧基团生成活化单体，活化单体与三氟化硼单乙胺协同作用，可有效避免低分子含氧环状副产物的产生，解决了现有基于三氟化硼单乙胺的环氧树脂胶粘剂力学性能不佳的问题，同时由于光的作用，使胶粘剂的初步固化时间显著地缩短，有效避免了胶粘剂的滑移，实现预粘结。本发明通过添加纳米金属，降低体系内聚能，增强环氧树脂胶粘剂与金属表面的粘结性；另外，本发明通过配方优化筛选，调控特定的三芳基硫鎓六氟酸盐和三氟化硼单乙胺份数比例在特定范围，不仅能最大程度抑制副产物的生成同时还能实现胶粘剂的完全固化，使三氟化硼单乙胺环氧树脂胶粘剂达到最佳的力学性能。

2、本发明提供了一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂，其原料组成及重量份数配比为：

3、环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯80-95份；

4、热固化剂三氟化硼单乙胺2.0-8.0份；

5、光引发剂2.0-12.0份；

6、纳米金属0.1-10份；

7、所述的光引发剂为三芳基硫鎓六氟锑酸盐、三芳基硫鎓六氟磷酸盐中的一种；

8、所述原料的配比应满足如下条件：

9、光引发剂三芳基硫鎓六氟酸盐与热固化剂三氟化硼单乙胺份数比例范围在1.0-1.5之间；

10、所述的纳米金属为纳米铁粉、纳米铜粉、纳米铝粉中的一种或多种组合。

11、所述纳米金属粒径在30-200nm之间。

12、进一步，所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂制备方法包括以下步骤：

13、(1)按照重量份数称取各原料；

14、(2)在水浴温度下加入称量好的环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯和热固化剂三氟化硼单乙胺，磁力搅拌得到体系1；

15、(3)将步骤(2)所得树脂体系1中加入光引发剂三芳基硫鎓六氟酸盐，避光条件下磁力搅拌均匀，然后加入纳米金属后继续避光磁力搅拌，放入超声波中超声，分散均匀，得到体系2；

16、(4)将步骤(3)所得体系2真空条件下脱泡，冷却至室温，即制得高性能环氧树脂胶粘剂。

17、所述步骤(2)中水浴温度40-70℃。

18、所述步骤(3)中磁力搅拌搅拌时间为20～90min，搅拌速率为300-600r/min。

19、所述步骤(3)中超声功率1000-1800w，超声时间5-30min。

20、所述步骤(4)中真空脱泡时间为5～30min。

21、进一步，所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂的使用方法包括将上述胶粘剂在光、热固化后使用。

22、所述光热固化的条件包括：光波长315-400nm，照射时间1-2min，温度80-120℃，时间2-6h。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、(1)本发明在三氟化硼单乙胺环氧树脂胶粘剂体系中加入特定的三芳基硫鎓六氟酸盐，利用其产生质子酸，作用于环氧基团生成活化单体，活化单体与三氟化硼单乙胺协同作用，可有效避免三氟化硼单乙胺环氧树脂体系中低分子含氧环状副产物生成，解决了现有基于三氟化硼单乙胺的环氧树脂胶粘剂力学性能不佳的问题，同时由于光的作用，使胶粘剂的初步固化时间显著地缩短，有效避免了胶粘剂的滑移，实现预粘结。

25、(2)本发明通过配方优化筛选，调控三芳基硫鎓六氟酸盐和三氟化硼单乙胺份数比例在1.0-1.5之间，既能最大限度避免副产物生成同时也能实现环氧树脂胶粘剂的完全固化。当三芳基硫鎓六氟酸盐与三氟化硼单乙胺份数比偏低，即三氟化硼单乙胺份数相对较多时，通过三芳基硫鎓六氟酸盐产生的质子酸不足以完全抑制三氟化硼单乙胺环氧树脂体系中低分子含氧环状副产物的生成，影响胶粘剂力学性能；当两者份数比偏高，即三氟化硼单乙胺份数较少时，则胶粘剂固化网络交联深度不足，不能完全固化，也能导致胶粘剂力学性能降低。因此，当两者比值控制在1.0-1.5之间特定范围，可达到最佳的力学性能。

26、(3)本发明通过纳米金属添加，降低体系内聚能，增强环氧树脂胶粘剂与金属表面的作用，促使胶粘剂更好的与金属材料粘结，力学性能显著提升。

技术特征：

1.一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂，其特征在于，其原料组成及重量份数配比为：

2.根据权利要求1所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂，其特征在于，其中所述的纳米金属为纳米铁粉、纳米铜粉、纳米铝粉中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂，其特征在于：所述纳米金属粒径在30-200nm之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂，其制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中水浴温度40-70℃。

6.根据权利要求4所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中磁力搅拌搅拌时间为20～90min，搅拌速率为300-600r/min。

7.根据权利要求4所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤，所述步骤(3)中超声功率1000-1800w，超声时间5-30min。

8.根据权利要求4所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，真空脱泡时间为5～30min。

9.根据权利要求1所述的一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂，其使用方法包括将上述胶粘剂在光、热固化后使用，所述光热固化的条件包括：光波长315-400nm，照射时间1-2min；温度80-120℃，时间2-6h。

技术总结
本发明公开了一种基于三氟化硼单乙胺的高性能环氧树脂胶粘剂及其制备、使用方法，通过将三氟化硼单乙胺环氧树脂体系中加入特定三芳基硫鎓六氟酸盐，其产生质子酸，作用于环氧基团生成活化单体，活化单体与三氟化硼单乙胺协同作用，可有效避免三氟化硼单乙胺环氧树脂体系中低分子含氧环状副产物的生成，解决了现有基于三氟化硼单乙胺的环氧树脂胶粘剂力学性能不佳的问题，同时由于光的作用，使胶粘剂的初步固化时间显著地缩短，有效避免了胶粘剂的滑移，实现预粘结。本发明通过添加纳米金属，降低体系内聚能，增强环氧树脂胶粘剂与金属表面的粘结性；另外，本发明通过配方优化筛选，调控三芳基硫鎓六氟酸盐和三氟化硼单乙胺份数比例在特定范围，可最大程度抑制体系低分子环状环氧副产物的生成同时还能实现环氧树脂胶粘剂的完全固化，使环氧树脂胶粘剂达到最佳的力学性能。

技术研发人员：花建丽
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14