一種用于粘接碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用于粘接碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度環(huán) 氧結(jié)構(gòu)膠。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維復(fù)合材料因?yàn)橘|(zhì)量輕、強(qiáng)度高、易裁剪，已經(jīng)作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于航空 航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運(yùn)動(dòng)器材、電子電器產(chǎn)品等領(lǐng)域。碳纖維復(fù)合材料之 間一般是靠結(jié)構(gòu)粘膠劑粘接在一起的，結(jié)構(gòu)粘膠劑的粘接強(qiáng)度直接影響到用碳纖維復(fù)合材 料制備成的產(chǎn)品的性能。目前，用在碳纖維復(fù)合材料與碳纖維復(fù)合材料之間的環(huán)氧結(jié)構(gòu)粘 膠劑粘接強(qiáng)度低，而且因?yàn)樘祭w維本體表面活性低，目前沒有合適的預(yù)處理劑對(duì)碳纖維表 面進(jìn)行處理，在碳纖維復(fù)合材料表面打磨后被粘物也達(dá)不到碳纖維復(fù)合材料粘接面破壞的 效果，特別是在低溫~40°C至高溫80°C的循環(huán)測(cè)試10天性能達(dá)不到要求，戶外環(huán)境老化現(xiàn) 象測(cè)評(píng)不佳，導(dǎo)熱性能較差，所以不能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運(yùn)動(dòng) 器材、和電子產(chǎn)品等對(duì)產(chǎn)品的嚴(yán)苛要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)以上技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種用于粘接碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度環(huán)氧結(jié) 構(gòu)膠，用在碳纖維復(fù)合材料與碳纖維復(fù)合材料之間粘接強(qiáng)度高，且達(dá)到在碳纖維復(fù)合材料 粘接面破壞的效果，能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運(yùn)動(dòng)器材、和電子產(chǎn) 品等對(duì)產(chǎn)品的嚴(yán)苛要求。
[0004] 對(duì)此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種用于粘接碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其由A組分和B組分組成，所 述A組分包含的成分及其質(zhì)量份數(shù)為：環(huán)氧樹脂/聚丁二烯橡膠聚合物40~60份，混合型 環(huán)氧樹脂40~60份，石墨烯0. 2~0. 5份，SBM/MAM(聚苯乙烯-聚丁二烯橡膠聚合物） 共聚物5~10份，增韌劑6~10份，凹凸棒土 1~5份，氣相法二氧化娃1~5份，偶聯(lián)劑 0. 5~1. 5份；所述B組分包含的成分及其質(zhì)量份數(shù)為：聚酰胺85~95份，柔性聚酰胺5~ 15份，ATBN(端氨基的丁二稀-丙稀晴）反應(yīng)性液體聚合物3~8份，氣相法二氧化娃1~ 5份；所述A組分與B組分的質(zhì)量比為（2~3) :1。其中，所述柔性聚酰胺作為固化劑的改 性劑使用，起到改性的作用。
[0006] 其中，所述分散劑優(yōu)選為高分子量的聚合物。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述A組分包含的成分及其質(zhì)量份數(shù)為：環(huán)氧樹脂/聚 丁二烯橡膠聚合物45~55份，混合型環(huán)氧樹脂45~55份，石墨烯0. 3~0. 5份，SBM/MAM 共聚物7~10份，增韌劑7~9份，凹凸棒土 2~4份，氣相法二氧化娃2~4份，偶聯(lián)劑 0. 8~1. 2份；所述B組分包含的成分及其質(zhì)量份數(shù)為：聚酰胺90~95份，柔性聚酰胺5~ 10份，ATBN反應(yīng)性液體聚合物5~8份，氣相法二氧化硅2~4份。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述A組分與B組分的質(zhì)量比為（2. 3~2. 6) :1。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述石墨烯為增強(qiáng)型石墨烯，比表面積為150~250m2/ g，pH值 7.0 - 8.0。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述混合型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為117~127g/eq，所 述聚酰胺的胺值為400~415mgkOH/g。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柔性聚酰胺的胺值為380/390mgkOH/g。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述增韌劑為ETBN(端環(huán)氧基丁腈橡膠）增韌劑。進(jìn) 一步優(yōu)選的，所述ETBN增韌劑為線性丁二烯-丙烯晴共聚物，EEW為1500~3500g/eq。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述環(huán)氧樹脂/聚丁二烯橡膠聚合物中的環(huán)氧樹脂的 環(huán)氧當(dāng)量為255~268g/eq。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凹凸棒土的粒徑為10~500nm;進(jìn)一步優(yōu)選的，比 表面積為9. 6~36m2/g。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述ATBN反應(yīng)性液體聚合物為端胺的丁二烯~丙烯 晴，其氨基當(dāng)量為800AEW。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述氣相法二氧化硅為親水型氣相法二氧化硅，比表面積360~ 400(BEI^i)m2/g。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種制備如上所述的用于粘接碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度環(huán)氧結(jié) 構(gòu)膠的方法，所述A組分的制備包括以下步驟：
[0019] 步驟S1 :在反應(yīng)裝置中加入環(huán)氧樹脂/聚丁二烯橡膠聚合物、混合型環(huán)氧樹脂、石 墨烯、SBM/MAM共聚物、增韌劑和分散劑，在50~70°C下攪拌20~60min;
[0020] 步驟S2 :加入凹凸棒土和氣相法二氧化娃，升溫至60~100°C攪拌20~60min后， 再加入偶聯(lián)劑，保溫60~100°C攪拌反應(yīng)1~3h后，降溫得到本發(fā)明所述A組分；
[0021] 所述B組分的制備包括以下步驟：
[0022] 在反應(yīng)裝置中加入聚酰胺、柔性聚酰胺、ATBN反應(yīng)性液體聚合物和氣相法二氧化 硅在60~100°C下攪拌，反應(yīng)0. 5~2h后降溫，得到所述B組分。
[0023] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S1中的攪拌速度為4000~5000rpm。
[0024] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2中的攪拌速度為5500~6500rpm。
[0025] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S3中的攪拌速度為5500~6500rpm。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0027] 第一，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，用在碳纖維復(fù)合材料與碳纖維復(fù)合材料之間的環(huán) 氧結(jié)構(gòu)粘膠劑粘接強(qiáng)度高，而且在碳纖維復(fù)合材料表面打磨后被粘物能實(shí)現(xiàn)在碳纖維復(fù)合 材料粘接面破壞的效果。
[0028] 第二，在低溫~40°C至高溫80°C的循環(huán)測(cè)試10天后，性能衰減較小，且戶外環(huán)境 老化優(yōu)異，導(dǎo)熱性能較好，能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運(yùn)動(dòng)器材、和 電子產(chǎn)品等對(duì)產(chǎn)品的嚴(yán)苛要求。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030] 實(shí)施例1
[0031 ] -種用于粘接碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其由A組分和B組分組成，所 述A組分包含的成分及其質(zhì)量份數(shù)為：E51/聚丁二烯橡膠聚合物40份，混合型環(huán)氧樹脂60 份，增強(qiáng)型石墨烯0. 2份，SBM/MAM共聚物5份，ETBN增韌劑6份，分散劑0. 1份，納米級(jí)凹 凸棒土 1份，親水型氣相法二氧化硅1份，硅烷偶聯(lián)劑0. 5份；其中，所述增強(qiáng)型石墨烯的比 表面積為150m2/g，PH值為7. 0 ;所述混合型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為117~127g/eq;所述納 米級(jí)凹凸棒土的粒徑為lOOnrn;所述親水型氣相法二氧化娃的比表面積（BET法）為360m2/ g°
[0032] 所述B組分包含的成分及其份數(shù)為：改性聚酰胺85份，柔性聚酰胺15份，ATBN反 應(yīng)性液體聚合物3份，親水型氣相法二氧化硅1份。其中，所述改性聚酰胺的胺值為400mg kOH/g;所述柔性聚酰胺的胺值為380mgkOH/g;所述ATBN反應(yīng)性液體聚合物為端氨基的 丁二烯-丙烯晴，氨基當(dāng)量為800AEW;所述親水型氣相法二氧化硅的比表面積（BET法）為 360m2/g〇
[0033] 采用以下制備方法得到：
[0034] 所述A組分包括以下步驟：
[0035] 步驟S1:在配備攪拌器、調(diào)溫器、回流冷凝器、加料和充氮裝置的不銹鋼反應(yīng)釜 中，先加入E51/聚丁二烯橡膠聚合物、混合型環(huán)氧樹脂、增強(qiáng)型石墨烯、SBM/MAM共聚物、 ETBN增韌劑和分散劑，升溫至50°C，開始攪拌，每分鐘4000轉(zhuǎn)，攪60分鐘；
[0036] 步驟S2 :再加入納米級(jí)凹凸棒土，親水型氣相法二氧化硅粉，然后升溫至70°C開 始攪拌，每分鐘5500轉(zhuǎn)，攪60分鐘后再加入硅烷偶聯(lián)劑，保溫70°C攪拌反應(yīng)3小時(shí)后停