一种高粘接环氧胶及其制备方法与流程

本发明属于胶黏剂，具体涉及一种高粘接环氧胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子元器件向小型化、高密度化方向发展，刚性印刷电路板pcb与柔性印刷电路板fpc的粘接补强成为电子组装工艺中的关键工序，该场景所用粘接胶不仅需要具备较高的粘接强度，还要拥有良好的柔韧性，同时兼顾合理的固化速度与耐候可靠性，以此适配器件工作过程中的形变、温度交变等复杂工况。目前市面上通用型环氧胶虽基础粘接能力达标，但固化后胶层刚性强、断裂伸长率低，整体脆性偏大。当基材发生轻微形变或者承受外部应力时，胶层极易发生开裂，或是在粘接界面发生脱粘失效，很难满足pcb、fpc这类易形变基材的补强粘接使用需求。

2、现有快速固化环氧胶产品仍存在诸多使用短板。部分快固化体系反应活性过高，胶水混合之后可操作时间极短，还未充分流平浸润基材表面就发生凝胶固化，有效粘接面积得不到保障，最终实际剪切强度大幅降低。还有部分体系固化反应放热剧烈，在胶层厚度较大的工况下，胶层内部极易生成气泡，造成胶层内部缺陷，严重破坏粘接接头的力学性能，直接影响电子产品的使用稳定性。

3、现阶段环氧胶的增韧改性手段也存在明显局限，不少增韧组分和环氧树脂基体相容性较差，胶液混合后容易出现浑浊现象，既破坏胶层透光外观，也会削弱对pc、pet等塑料基材的附着力。经过高温、低温、湿热以及高低温循环老化之后，粘接强度会出现大幅衰减，难以通过电子行业严苛的可靠性测试。针对pcb板、fpc连接器粘接补强的实际工况，现有产品很难同时兼顾高粘接强度、优异柔韧性、可控的固化窗口以及长期耐老化性能。因此开发一种综合性能优异的高粘接环氧胶，对解决电子元器件粘接补强的实际痛点具有重要现实意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种高粘接环氧胶，其制备原料包括a组分和b组分，a组分在22℃下的粘度为30000-35000cps，b组分在22℃下的粘度为10000-15000cps。

2、作为一种可实施的案例，所述a组分的制备原料按照质量百分数计，包括20-30%预聚树脂，60-70%环氧树脂，8-10%活性稀释剂，1-2%硅烷偶联剂，a组分的制备原料质量百分数之和为100%；b组分的制备原料按照质量百分数计，包括80-95%快速固化剂，5-12%慢速固化剂，1-5%催化剂，b组分的制备原料质量百分数之和为100%。

3、作为一种可实施的案例，所述的预聚树脂在25℃下的粘度为100000-120000cps，制备原料包括环氧树脂和mabs塑料粒子（甲基丙烯酸甲酯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。进一步的，所述的预聚树脂的制备原料中，环氧树脂和mabs塑料粒子的质量比为（88-90）：（10-12）。更进一步的，所述的预聚树脂的制备方法为：将环氧树脂加热至180℃，再缓慢分多次加入mabs塑料粒子（可使用物料研磨机将粒子碾碎后加入，有利于加速熔融分散），添加量不超过128环氧树脂添加量的12%，超过此比例将超出树脂体系的饱和吸收能力，导致粒子分散不均匀。持续搅拌约2小时，时间不宜过长，否则会导致黄变现象加重。抽真空搅拌3分钟，脱除气泡，过滤，即得预聚树脂。

4、预聚树脂在原料体系中主要起到增韧、提升基材附着力并适配加工工艺的作用；一方面mabs所含丁二烯橡胶相可在环氧基体中形成应力吸收微相结构，有效改善纯环氧固化后胶层脆性大的问题，提高胶层断裂伸长率，抵抗振动、高低温循环带来的形变应力，防止胶层开裂，另一方面mabs分子中的极性基团能够提升胶水对pc、pet等塑料基材的界面结合力，避免发生界面破坏，提升剪切粘接强度；同时预聚树脂控制25℃粘度在100000120000cps、mabs添加量不超过环氧树脂质量的12%，既保证mabs充分熔融分散以发挥增韧增附效果，又可避免粘度过高影响施胶施工，还能防止mabs加入量超出树脂体系饱和吸收能力而出现分散不均的问题。高温熔融预聚的方式也规避了mabs直接物理共混易两相分离、颗粒析出的缺陷，使胶液体系均一稳定，并且相较于小分子液态增韧剂，本发明提供的预聚树脂不易迁移析出，有利于保障胶层在高温、低温、湿热等老化条件下的长期使用可靠性，而基体粘接强度与交联基础仍由体系中的环氧树脂提供。

5、作为一种可实施的案例，所述活性稀释剂为脂肪族二缩水甘油醚，可选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、环己烷二甲醇二缩水甘油醚中的至少一种；优选为双官能度活性稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，可避免因大量使用单官能活性稀释剂造成体系交联密度下降、粘接强度及耐老化性能劣化的问题。

6、作为一种可实施的案例，所述的硅烷偶联剂包括环氧基硅烷偶联剂，优选为3(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（kh560）、3(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、巯基硅烷偶联剂kh590、双氨基硅烷偶联剂kh792中的至少一种，更优选为kh560。kh560为环氧基硅烷偶联剂，其分子链上的环氧基团可参与环氧树脂固化剂体系的交联反应，键合进入固化胶层网络，分子中的硅氧烷基团水解后能够与铝、pcb基材表面的羟基形成化学键，增强胶层与基材之间的界面结合力，抑制水汽向粘接界面侵入，提升湿热、高低温循环老化条件下的粘接强度保持率。

7、作为一种可实施的案例，所述的快速固化剂为聚硫醇类固化剂，优选为广州格凌新材料股份有限公司的gl1800固化剂，该聚硫醇类固化剂在催化剂作用下可与环氧树脂快速发生巯基环氧加成反应，赋予环氧胶体系快速固化能力。所述的慢速固化剂为伯氨醇封端的聚环氧丙烷化合物，优选为zd-123固化剂。伯氨醇封端的聚环氧丙烷化合物兼具聚醚柔性链段与可反应活性氨基，与聚硫醇类固化剂复配使用，能够适度延缓体系凝胶速度，拓宽胶水的可操作施工窗口，避免单一聚硫醇固化剂带来的操作时间过短、固化放热剧烈、厚胶层起泡的缺陷，同时该固化剂与环氧聚硫醇体系相容性良好，有助于提升胶层对塑料基材的粘接性能。

8、作为一种可实施的案例，所述的催化剂包括n,n-二甲基二丙基三胺，该催化剂为叔胺类催化剂，能够催化聚硫醇与环氧树脂之间的巯基环氧加成反应，调控体系的固化反应速率，促使a、b组分混合后能够在短时间内完成功能固化；将其与聚硫醇快速固化剂、伯氨醇封端的聚环氧丙烷慢速固化剂复配协同作用，可将胶水操作时间维持在5min，功能固化时间控制在1015min，既满足 pcb板、fpc连接器粘接补强场景的快速固化要求，又能够保留合理的施工窗口。进一步的，以b组分总质量为基准，n,n二甲基二丙基三胺的质量占比为 24%，优选为3%。若催化剂添加量过低，催化活性不足，会造成固化反应变慢，固化周期延长；若催化剂添加量过高，则反应速率过快，操作窗口缩短，固化放热加剧，易出现气泡、粘接强度下降等问题。

9、本发明第一方面提供了一种高粘接环氧胶的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、设置反应釜加热温度为60℃，将预聚树脂、环氧树脂、活性稀释剂、硅烷偶联剂依次加入反应釜中搅拌2h，过滤制得a组分；

11、将快速固化剂、慢速固化剂、催化剂依次加入到另一反应釜搅拌2h，过滤制得b组分；

12、s2、将a组分和b组分混合，优选混合的质量比为100：100，即得高粘接环氧胶。

13、有益效果

14、（一）本发明采用mabs与环氧树脂高温熔融分散制备得到预聚树脂，mabs内部丁二烯橡胶相以微相形式分散于环氧基体中，可有效吸收应力、钝化裂纹，解决传统环氧胶固化后脆性大的缺陷，胶层断裂伸长率可达10%以上。同时mabs分子自带极性基团，有效提升对pc、pet塑料基材的界面附着力，搭配硅烷偶联剂进一步强化金属、pcb基材界面结合，实现pc/pc、pet/pet剪切强度5mpa，铝铝剪切强度大于10mpa，能够满足pcb板、fpc连接器补强粘接对力学性能的要求。

15、（二）本发明采用聚硫醇快速固化剂与伯氨醇封端聚环氧丙烷慢速固化剂复配，配合叔胺催化剂协同调控反应速率，克服单一聚硫醇固化剂操作时间过短的弊端，实现5min可操作时间、1015min功能固化。胶水混合后具备充足流平浸润基材的时间，保障有效粘接面积，既满足电子产线快速作业需求，又避免凝胶过快造成粘接失效、厚胶层气泡等问题。

16、（三）本发明通过180℃高温熔融预聚工艺将mabs分散于环氧树脂基体，规避直接物理共混带来的两相分离、颗粒析出问题；zd123伯氨醇封端聚环氧丙烷固化剂与环氧聚硫醇体系相容性优良，a、b组分混合后胶液均一透亮，不会出现浑浊分层现象，保障胶层外观品质，适配电子产品外观要求。

17、（四）预聚树脂中mabs以微相结构锚定在环氧网络，不会像小分子增韧剂发生迁移析出；在kh560偶联剂协同作用下抑制水汽向粘接界面渗透。经85℃高温、40℃低温、85℃/85%rh湿热、高低温循环及氙灯老化测试后，粘接强度保持率高，胶层无开裂、起泡、黄变粉化，可承受电子器件长期交变工况。

18、（五）a、b组分制备条件温和，仅需60℃搅拌混合、过滤即可完成，预聚树脂制备工艺可控，粘度指标易于把控；a、b组分质量比100：100配比简单，施胶操作便捷，适配点胶等电子组装工艺，可直接用于pcb板与fpc连接器粘接补强作业。