一种室温快速固化耐高温耐化学腐蚀的环氧工业修补剂的制作方法

1.本发明属于工业修补剂技术领域，尤其涉及一种室温快速固化耐高温耐化学腐蚀的环氧工业修补剂。


背景技术：

2.工业修补剂是指将添加特殊材料(骨材)的胶粘剂涂敷于零件表面，以达到修复损伤的零件或赋予零件表面特殊功能(耐磨，耐高温，耐腐蚀)的目的的一项工业技术，而环氧树脂胶粘剂以其自身先天的优势成为重要的工业修补材料之一。
3.环氧树脂胶粘剂具有优异的热机械性能，良好的耐化学性和加工性能，对多种基材具有良好的附着力，广泛应用于材料的粘接、固定、封装等领域。传统的环氧工业修补剂存在室温固化时间超长、固化后耐温差、耐腐蚀性能差等问题，制约其更广泛领域的使用。


技术实现要素：

4.根据以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种室温快速固化耐高温耐化学腐蚀的环氧工业修补剂。
5.为实现以上目的，所采用的技术方案是：
6.本发明的目的在于提供一种室温快速固化耐高温耐化学腐蚀的环氧工业修补剂，所述修补剂包括树脂和固化剂两种组分，所述树脂组分包括普通环氧树脂、多官能团环氧树脂、萘型环氧树脂、偶联剂a、特殊处理的粉体、消泡剂a，其中，普通环氧树脂占树脂组分总重量的10-20％、多官能团环氧树脂占树脂组分总重量的10-20％，萘型环氧树脂占树脂组分总重量的10-18％，偶联剂a占树脂组分的总重量的0.5-1％，特殊处理的粉体占树脂组分总重量的50-90％，消泡剂a占树脂组分总质量的0.1-1％；所述固化剂组分包括自制改性芳香胺、促进剂、偶联剂b、消泡剂b，其中，所述自制改性芳香胺占固化剂组分总重量的85-100％，促进剂占固化剂组分总重量的1-10％，偶联剂b占固化剂组分总重量的0.5-1％，消泡剂b占固化剂组分总重量的0.1-1％。
7.进一步，所述自制改性芳香胺的结构式如下：
[0008][0009]
其制备方法，包括以下步骤：
[0010]
称取30.45g反应物腰果酚，并将其置于三口烧瓶中，80℃缓慢滴加14.22g1,3-环己二甲胺，机械搅拌，冷却回流，滴加完成后再向烧瓶中分批加入总计100g甲醛，加完后在100℃反应3h，3h后120℃减压蒸馏，直至无水蒸出，用高氯酸非水法测定样品的胺值，胺值为450-550mgkoh/g；
[0011]
反应式如下：
[0012][0013]
再进一步，所述自制改性芳香胺的胺值为520mgkoh/g。
[0014]
进一步，所述树脂组分和所述固化剂组分质量比为5：(0.5-1.5)。
[0015]
进一步，所述多官能团环氧树脂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙氧基甘油三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂中的一种或者数种的复配。
[0016]
进一步，所述萘型环氧树脂为线型萘型多缩水甘油醚环氧树脂。
[0017]
进一步，所述普通环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂中的一种或者数种的复配。
[0018]
进一步，所述特殊处理的粉体为经过硅烷偶联剂处理后后精加工而成的酚氟树脂、重晶石、纳米铬粉、陶瓷粉中的至少一种。
[0019]
再进一步，所述树脂组分中的偶联剂a为弱酸性的环氧基硅烷偶联剂，固化剂组分中的偶联剂b为强碱性的氨基硅烷偶联剂，二者协同增效。
[0020]
进一步，所述消泡剂a为破泡聚合物和聚硅氧烷体系高效消泡剂的混合物；所述消泡剂b为不含硅的消泡剂；所述促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基二甲胺、2-硫醇基苯并噻唑、2-苯基咪唑啉中的一种或者数种复配；所述偶联剂b为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷及n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0022]
树脂组分中的多官能环氧树脂中含有多个环氧基团及芳香环，在固化过程中形成更高交联密度和芳香密度，使固化物表现出更好的耐温性和更高的机械性能、更低的固化收缩率、更好的耐化学腐蚀性；
[0023]
萘型环氧树脂的存在，由于其主链上引入了刚性大、疏水性强的萘环，所以既能保持较高耐热性，又能降低吸水性，这种树脂具有玻璃化温度高、吸水率低的优良特性，具有较高的伸长率、较低的弹性模量、较高的耐冲击性能和耐热性；
[0024]
自制改性芳香胺固化剂采用腰果酚为原料，含苯环结构，具有耐高温性能，其极性的羟基可提供体系对接触面的润湿和活性，间位含不饱和双键的碳十五直链，能提供体系良好的韧性、优异的憎水性、低渗透性和自干性；腰果酚与1,3-环己二甲胺反应物保留了伯氨基，提供室温快速固化的动力，分子机构中苯核的存在使其固化物耐热性优于其他固化剂；再加上促进剂的使用使其能够在室温快速固化；特殊处理的粉体的存在进一步提高了固化物的耐化学腐蚀性能；
[0025]
通过上述树脂及固化剂中有益组成的结合，本发明同时解决了固化时间长和耐高温耐化学腐蚀性差的问题，因此，可以作为快速固化、耐高温、耐化学腐蚀的环氧工业修补剂使用；
[0026]
树脂和固化剂组分状态为液体，具有一定的粘稠度。树脂和固化剂可以分别制备后，分别单独散装容器中，保质期至少大于一年。树脂和固化剂混合相对容易，可以采取手动和动态或静态混合器以进行混合。树脂组分和固化剂组分的混合重量比为5:(0.5-1.5)，组分混合后会开始固化，其粘稠度会很快上升，尽可能减少一次配胶的量，混合后的胶液要在可使用的时间内使用完；混合后的室温快速固化耐高温耐化学腐蚀环氧工业修补剂在常温固化，收缩率低，抗剥离性好。完全固化后，该环氧工业修补剂可以抵抗多种化学物质和溶剂，是一种优良的绝缘体。
[0027]
本发明所述的室温快速固化耐高温耐化学腐蚀环氧工业修补剂是双组分，室温快速固化环氧修补剂，适用于修补受腐蚀的泵、阀、管路、热交换器、反应釜的修补以及预保护涂层的制备，可有效起到防腐要求的屏蔽、缓蚀和耐冲刷作用。
[0028]
本发明所述树脂和固化剂不存在挥发物，低气味，对使用环境和操作者都是有利的。
具体实施方式
[0029]
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0030]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0031]
1.改性芳香胺固化剂的制备
[0032]
称取30.45g反应物腰果酚并将其置于三口烧瓶中，80℃缓慢滴加14.22g1,3-环己二甲胺，机械搅拌，冷却回流，滴加完成后再向烧瓶中分批加入100g甲醛，加完后在100℃反应3h，3h后120℃减压蒸馏，直至无水蒸出，用高氯酸非水法测定样品的胺值，胺值为520mgkoh/g。
[0033]
2.树脂和固化剂组分的制备
[0034]
树脂组分的制备：实施例1～5以及对比例1～2的树脂组分的各组分的重量比数据如表1所示。具体制备方法为：在氮气气氛下，高速搅拌反应釜中投入普通环氧树脂、多官能团环氧树脂和萘型环氧树脂，按照30-150rpm的搅拌转速搅拌浸润后，按照300-600rpm的搅拌转速搅拌120min，温度设定为50℃；然后加入偶联剂a，按照300-600rpm的搅拌转速搅拌20min，温度设定为50℃；加入特殊处理的粉体，按照800-1000rpm的搅拌转速搅拌120min，然后加入消泡剂a，按照300-600rpm的搅拌转速搅拌30min，最后降低搅拌速度，按照30-150rpm的搅拌转速搅拌，抽真空除气泡20min，设定温度30℃，得到灰白色液体。使用过滤器，配合150目滤网过滤直接灌装到黑色小罐中。
[0035]
固化剂组分的制备：同样地，将表1中给出的固化剂组分的成分以给定的量(重量)加工制备实施例1～5以及对比例1～2的固化剂组分。在氮气气氛下，按照800-1000rpm的搅拌转速搅拌反应釜中投入上述自制改性芳香胺固化剂，促进剂，按照300-600rpm的搅拌转速搅拌120min，温度设定为30℃；然后加入偶联剂b，非硅类消泡剂b，按照300-600rpm的搅
拌转速搅拌20min，温度设定为30℃；最后降低搅拌速度，按照30-150rpm的搅拌转速，抽真空除气泡20min，设定温度30℃，得到无色至淡黄色透明液体。使用过滤器，配合150目滤网过滤直接灌装到黑色小罐中。
[0036]
贮存：成品在阴凉干燥处贮存。
[0037]
测试
[0038]
根据上述环氧修补剂的使用方法，树脂与固化剂组分按照表1中的质量比进行混合，得到环氧工业修补剂，然后进行测试：
[0039]
操作时间：是指环氧工业修补剂配置后至能维持胶黏剂使用性能的时间。在标准环境下，将20g混合后的胶液施涂在蛋挞杯里，测试以牙签滑动直至划痕不可恢复时所持续的时间。
[0040]
固化时间：将树脂组分与固化剂组分按照比例混合后，用dsc测试25℃
[0041]
固化度达到95％的时间。
[0042]
剪切强度：在试样的搭接面上施加纵向拉伸剪切力，测定试样能承受的最大负荷。标准环境下，经打磨处理的碳钢，均匀施胶搭接并固定，计时24h后，开动试验机，在10mm/min内，以稳定速度加载，记录试样剪切破坏的最大负荷，用量具测量试样搭接面的长度和宽度，计算拉伸剪切强度。
[0043]
120℃高温剪切强度：将修补剂粘接的铝片搭接样条放置在25℃固化24h后在120℃下测试剪切强度，具体方法同上。
[0044]
耐酸老化测试：为了检验修补剂耐酸腐蚀能力，分别将修补剂粘接的铝片搭接片在25℃的350g/l的硝酸放置360s，80-90℃的1.8g/cm3磷酸放置180s，25℃的210g/l的硫酸放置40s，然后取出在25℃下检测其拉伸剪切强度。
[0045]
结果列于下表1中。
[0046]
表1.实施例1～5以及对比例1～2制备得到的环氧工业修补剂的组分及性能数据
[0047][0048]
从表1中可以看出，实施例1～5制备得到的室温快速固化耐高温耐化学腐蚀的环氧工业修补剂，固化时间在40min左右，操作时间在45min左右，本体强度稍低于对比例，但是断裂伸长率大于8.0％，明显高于对比例，剪切强度和120℃高温剪切强度都＞20mpa，而对比例1～2得到的环氧工业修补剂的固化时间和操作时间明显要长于实施例1～5，剪切强度以及120℃高温剪切强度均低于实施例1～5。
[0049]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。