一種用于粘接碳纖維復合材料的高強度環氧結構膠的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料領域，尤其涉及一種用于粘接碳纖維復合材料的高強度環 氧結構膠。
【背景技術】
[0002] 碳纖維復合材料因為質量輕、強度高、易裁剪，已經作為結構材料廣泛應用于航空 航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運動器材、電子電器產品等領域。碳纖維復合材料之 間一般是靠結構粘膠劑粘接在一起的，結構粘膠劑的粘接強度直接影響到用碳纖維復合材 料制備成的產品的性能。目前，用在碳纖維復合材料與碳纖維復合材料之間的環氧結構粘 膠劑粘接強度低，而且因為碳纖維本體表面活性低，目前沒有合適的預處理劑對碳纖維表 面進行處理，在碳纖維復合材料表面打磨后被粘物也達不到碳纖維復合材料粘接面破壞的 效果，特別是在低溫~40°C至高溫80°C的循環測試10天性能達不到要求，戶外環境老化現 象測評不佳，導熱性能較差，所以不能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運動 器材、和電子產品等對產品的嚴苛要求。
【發明內容】
[0003] 針對以上技術問題，本發明公開了一種用于粘接碳纖維復合材料的高強度環氧結 構膠，用在碳纖維復合材料與碳纖維復合材料之間粘接強度高，且達到在碳纖維復合材料 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、運動器材、和電子產 品等對產品的嚴苛要求。
[0004] 對此，本發明采用的技術方案為：
[0005] -種用于粘接碳纖維復合材料的高強度環氧結構膠，其由A組分和B組分組成，所 述A組分包含的成分及其質量份數為：環氧樹脂/聚丁二烯橡膠聚合物40~60份，混合型 環氧樹脂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，偶聯劑 0. 5~1. 5份；所述B組分包含的成分及其質量份數為：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，所述分散劑優選為高分子量的聚合物。
[0007] 作為本發明的進一步改進，所述A組分包含的成分及其質量份數為：環氧樹脂/聚 丁二烯橡膠聚合物45~55份，混合型環氧樹脂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，偶聯劑 0. 8~1. 2份；所述B組分包含的成分及其質量份數為：聚酰胺90~95份，柔性聚酰胺5~ 10份，ATBN反應性液體聚合物5~8份，氣相法二氧化硅2~4份。
[0008] 作為本發明的進一步改進，所述A組分與B組分的質量比為（2. 3~2. 6) :1。
[0009] 作為本發明的進一步改進，所述石墨烯為增強型石墨烯，比表面積為150~250m2/ g，pH值 7.0 - 8.0。
[0010] 作為本發明的進一步改進，所述混合型環氧樹脂的環氧當量為117~127g/eq，所 述聚酰胺的胺值為400~415mgkOH/g。
[0011] 作為本發明的進一步改進，所述柔性聚酰胺的胺值為380/390mgkOH/g。
[0012] 作為本發明的進一步改進，所述增韌劑為ETBN(端環氧基丁腈橡膠）增韌劑。進 一步優選的，所述ETBN增韌劑為線性丁二烯-丙烯晴共聚物，EEW為1500~3500g/eq。
[0013] 作為本發明的進一步改進，所述環氧樹脂/聚丁二烯橡膠聚合物中的環氧樹脂的 環氧當量為255~268g/eq。
[0014] 作為本發明的進一步改進，所述凹凸棒土的粒徑為10~500nm;進一步優選的，比 表面積為9. 6~36m2/g。
[0015] 作為本發明的進一步改進，所述ATBN反應性液體聚合物為端胺的丁二烯~丙烯 晴，其氨基當量為800AEW。
[0016] 作為本發明的進一步改進，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。
[0017] 進一步優選的，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] 本發明還提供了一種制備如上所述的用于粘接碳纖維復合材料的高強度環氧結 構膠的方法，所述A組分的制備包括以下步驟：
[0019] 步驟S1 :在反應裝置中加入環氧樹脂/聚丁二烯橡膠聚合物、混合型環氧樹脂、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， 再加入偶聯劑，保溫60~100°C攪拌反應1~3h后，降溫得到本發明所述A組分；
[0021] 所述B組分的制備包括以下步驟：
[0022] 在反應裝置中加入聚酰胺、柔性聚酰胺、ATBN反應性液體聚合物和氣相法二氧化 硅在60~100°C下攪拌，反應0. 5~2h后降溫，得到所述B組分。
[0023] 作為本發明的進一步改進，所述步驟S1中的攪拌速度為4000~5000rpm。
[0024] 作為本發明的進一步改進，所述步驟S2中的攪拌速度為5500~6500rpm。
[0025] 作為本發明的進一步改進，所述步驟S3中的攪拌速度為5500~6500rpm。
[0026] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0027] 第一，采用本發明的技術方案，用在碳纖維復合材料與碳纖維復合材料之間的環 氧結構粘膠劑粘接強度高，而且在碳纖維復合材料表面打磨后被粘物能實現在碳纖維復合 材料粘接面破壞的效果。
[0028] 第二，在低溫~40°C至高溫80°C的循環測試10天后，性能衰減較小，且戶外環境 老化優異，導熱性能較好，能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運動器材、和 電子產品等對產品的嚴苛要求。
【具體實施方式】
[0029] 下面對本發明的較優的實施例作進一步的詳細說明。
[0030] 實施例1
[0031 ] -種用于粘接碳纖維復合材料的高強度環氧結構膠，其由A組分和B組分組成，所 述A組分包含的成分及其質量份數為：E51/聚丁二烯橡膠聚合物40份，混合型環氧樹脂60 份，增強型石墨烯0. 2份，SBM/MAM共聚物5份，ETBN增韌劑6份，分散劑0. 1份，納米級凹 凸棒土 1份，親水型氣相法二氧化硅1份，硅烷偶聯劑0. 5份；其中，所述增強型石墨烯的比 表面積為150m2/g，PH值為7. 0 ;所述混合型環氧樹脂的環氧當量為117~127g/eq;所述納 米級凹凸棒土的粒徑為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為：改性聚酰胺85份，柔性聚酰胺15份，ATBN反 應性液體聚合物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反應性液體聚合物為端氨基的 丁二烯-丙烯晴，氨基當量為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、調溫器、回流冷凝器、加料和充氮裝置的不銹鋼反應釜 中，先加入E51/聚丁二烯橡膠聚合物、混合型環氧樹脂、增強型石墨烯、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，攪60分鐘；
[0036] 步驟S2 :再加入納米級凹凸棒土，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，攪60分鐘后再加入硅烷偶聯劑，保溫70°C攪拌反應3小時后停