本發(fā)明屬于環(huán)氧膠粘劑領域，特別涉及一種適用于高鐵車體的雙組份環(huán)氧結構膠及其用途。
背景技術：
自2008年8月1日中國第一條350公里/小時的高速鐵路——京津城際鐵路開通運營以來，高速鐵路在中國大陸迅猛發(fā)展。按照國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃和鐵路“十一五”、“十二五”規(guī)劃，以“四縱四橫”快速客運網(wǎng)為主骨架的高速鐵路建設全面加快推進。2004年1月國家批復《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，確定鐵路網(wǎng)要擴大規(guī)模，完善結構，提高質量，快速擴充運輸能力，迅速提高裝備水平。確定到2020年，全國鐵路營業(yè)里程達到10萬公里，主要繁忙干線實現(xiàn)客貨分線，復線率和電化率均達到50％，運輸能力滿足國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要，主要技術裝備達到或接近國際先進水平。
環(huán)氧樹脂結構膠具有良好的粘接性能，熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性好，機械強度高，被廣泛應用于金屬板材的結構粘接中，其與點焊等工藝結合使用，可以大幅提高結構件疲勞強度、剛度和耐沖擊性能。但是一般的環(huán)氧結構膠固化物較脆，抗沖擊性能較低。同時，由于高鐵運行的環(huán)境長期處于長時間高強度振動、風吹日曬、環(huán)境溫濕度變化極大等嚴苛環(huán)境，對于車身的金屬結構粘接的韌性、抗沖擊、耐高低溫等性能提出了新的挑戰(zhàn)。
另外，通過長期探索還發(fā)現(xiàn)，結構膠由于其粘度較大，觸變性較強，在高鐵車身粘接的使用過程中，很多結構膠會出現(xiàn)潤濕效果較差，粘接強度較低的現(xiàn)象。這是環(huán)氧膠的粘度以及表面張力較大所導致的。
為了解決以上問題，中國專利申請200910230720.6提出使用丙烯酸橡膠微球、納米丁腈橡膠粒子以及玻璃微珠來提高結構膠的韌性和抗沖擊能力，但是由于粒子粒徑較小，分散乳化工藝較為復雜，且使用膠粘劑粘度和觸變性會大幅上升，施工必須使用鏟子人工混合均勻，較難使用膠管進行混膠，容易出現(xiàn)混合不均勻導致質量問題；同時其Tg點過高，會使得低溫下膠體較脆，不利于高鐵在溫度較低的情況下運行。
中國專利201510963920.8提出使用有機硅聚合物改性環(huán)氧材料提高力學性能。但是其采用的是環(huán)氧稀釋劑與有機物聚合物反應進行改性，其粘度為500mPa·s，雖然大幅降低了膠液初始粘度，能滿足灌注工藝，但是在高鐵車身結構膠施工工藝時還要求膠體觸變性良好，掛壁厚度1cm不產(chǎn)生形變，這限制了其在高鐵行業(yè)結構膠中的應用。
在這樣的技術背景下，一款高鐵車身結構粘接及其類似要求的高韌性抗沖擊雙組份環(huán)氧結構膠是非常重要的。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種雙組份環(huán)氧結構膠，其包括重量比1:0.8-1.2的A組分和B組分：
所述A組分按其自身總重計，包括：環(huán)氧樹脂10-40％，有機硅改性環(huán)氧樹脂10-40％，丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂10-30％，環(huán)氧稀釋劑5-30％，增強填料30-70％，觸變劑1-10％，偶聯(lián)劑0.1-1％，消泡劑0.1-1％，且各原料含量百分數(shù)之和為100％；
所述B組分按其自身總重計，包括：聚醚胺類多元胺20-60％，聚酰胺類多元胺10-40％，增強填料30-70％，觸變劑1-10％，且各原料含量百分數(shù)之和為100％。
本發(fā)明的雙組分環(huán)氧結構膠克服了上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種粘接強度高、韌性好、抗沖擊、抗振動、耐高低溫沖擊的雙組份環(huán)氧結構膠粘劑，可用于鋁合金車體的金屬型材粘接，能夠滿足高鐵在各種嚴苛環(huán)境下安全運行的要求。
也因此，本發(fā)明還提供所述雙組份環(huán)氧結構膠在金屬板材之間的結構粘接中的用途。更具體而言，本發(fā)明還提供所述雙組份環(huán)氧結構膠在高鐵車體的結構粘接中的用途。
具體實施方式
本發(fā)明的雙組份環(huán)氧結構膠，包括重量比1:0.8-1.2的A組分和B組分：
所述A組分按其自身總重計，包括：環(huán)氧樹脂10-40％，有機硅改性環(huán)氧樹脂10-40％，丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂10-30％，環(huán)氧稀釋劑5-30％，增強填料30-70％，觸變劑1-10％，偶聯(lián)劑0.1-1％，消泡劑0.1-1％，且各原料含量百分數(shù)之和為100％；
所述B組分按其自身總重計，包括：聚醚胺類多元胺20-60％，聚酰胺類多元胺10-40％，增強填料30-70％，觸變劑1-10％，且各原料含量百分數(shù)之和為100％。
在一個優(yōu)選的實施方案中，所述A組分按其自身總重計，由以下原料組成：環(huán)氧樹脂10-40％，有機硅改性環(huán)氧樹脂10-40％，丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂10-30％，環(huán)氧稀釋劑5-30％，增強填料30-70％，觸變劑1-10％，偶聯(lián)劑0.1-1％，消泡劑0.1-1％，且各原料含量百分數(shù)之和為100％；
所述B組分按其自身總重計，由以下原料組成：聚醚胺類多元胺20-60％，聚酰胺類多元胺10-40％，增強填料30-70％，觸變劑1-10％，且各原料含量百分數(shù)之和為100％。
其中，所述環(huán)氧樹脂泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機化合物，除此外沒有特別的限制。常見的環(huán)氧樹脂有雙酚A環(huán)氧樹脂、雙F型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、鄰甲酚型環(huán)氧樹脂、海因環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、雙酚芴基環(huán)氧樹脂等。以上樹脂可以單獨也可以兩種或兩種以上混合使用。在優(yōu)選的實施方案中，所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，粘度范圍為4,000-10,000mPa·s/25℃，優(yōu)選8,500mPa·s/25℃。
所述有機硅改性環(huán)氧樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂封端有機硅。在更優(yōu)選的實施方案中，所述有機硅改性環(huán)氧樹脂的粘度為8,000-16,000mPa·s/25℃，優(yōu)選14,000mPa·s/25℃。
所述丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂封端端羧基丁腈橡膠。在更優(yōu)選的實施方案中，所述丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂的粘度為50,000-100,000mPa·s/40℃，優(yōu)選80,000mPa·s/40℃。
在更優(yōu)選的實施方案中，A組分中的環(huán)氧樹脂(a)、有機硅改性環(huán)氧樹脂(b)和丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂(c)的重量百分比(均基于A組分的總重計)滿足以下關系：a/2≤b+c≤40％，且b:c＝1:0.5-2.5。
在進一步更優(yōu)選的實施方案中，A組分中的環(huán)氧樹脂(a)、有機硅改性環(huán)氧樹脂(b)和丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂(c)的重量百分比(均基于A組分的總重計)與B組分中的聚醚胺類多元胺(x)和聚酰胺類多元胺(y)的重量百分比(均基于B組分的總重計)滿足以下關系：1.5≤(a+b+c)(x+y)/xy≤8.0。
所述環(huán)氧稀釋劑為本領域常用的那些，沒有特別的限制。常見的環(huán)氧稀釋劑如十二烷基縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚和多羥基聚醚，可以單獨也可以兩種或兩種以上混合使用。在優(yōu)選的實施方案中，所述環(huán)氧稀釋劑的粘度為10-200mPa·s/25℃。
所述增強填料優(yōu)選為硅微粉和納米碳酸鈣中的一種或者兩種的混合。在更優(yōu)選的實施方案中，所述增強填料為1000-3000目硅微粉和3000-5000目納米碳酸鈣中的一種或者兩種的混合。
所述觸變劑優(yōu)選為有機膨潤土和氣相法SiO2中的一種或者兩種的混合，更優(yōu)選氣相法SiO2。
所述偶聯(lián)劑為本領域常用的那些，沒有特別的限制，如：γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，可以單獨也可以兩種或兩種以上混合使用。
所述消泡劑為本領域常用的那些，沒有特別的限制，如：聚二甲基硅氧烷消泡劑、聚醚改性有機硅消泡劑，可以單獨也可以兩種混合使用。
所述聚醚胺類多元胺優(yōu)選為二或三個官能度的聚醚胺，例如：D-230(亨斯邁化工貿(mào)易(上海)有限公司)、T-403(亨斯邁化工貿(mào)易(上海)有限公司)。
所述聚酰胺類多元胺優(yōu)選為胺值200-400的聚酰胺，例如：502(空氣化工產(chǎn)品(上海)有限公司)、650(常州山峰化工有限公司)等。
本發(fā)明的雙組份環(huán)氧結構膠可在金屬板材之間的結構粘接中進行使用，特別是用于高鐵車體的結構粘接中。
本發(fā)明抗沖擊高韌性環(huán)氧結構膠與現(xiàn)有技術相比，具有以下進步：
1)有機硅改性環(huán)氧樹脂含有鍵長較長、柔性較好的硅氧鍵，其具有優(yōu)良的低溫柔性以及耐候性，其中硅氧鍵鍵長約為碳碳鍵鍵長的1.5倍左右，分子極易旋轉，有機硅分子鏈玻璃化轉變溫度低于-100℃，因此其具備優(yōu)良的低溫性能。
2)有機硅改性環(huán)氧樹脂相比環(huán)氧樹脂的表面張力較低，能夠很好的在基材上鋪展?jié)櫇瘢軌蝻@著的提高固化后的力學性能。
3)丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂相容性良好，具有良好的增韌和抗沖擊效果。
4)環(huán)氧結構膠的機械強度有大幅提高，如剪切強度可由原來的13KJ/m2提高到25KJ/m2，斷裂伸長率由原來的2％提高到10％，振動疲勞可以抗1000萬次振動剪切強度無明顯衰減，冷熱循環(huán)沖擊-40℃到80℃100個循環(huán)剪切強度無明顯衰減。
為了更好的理解與實施，下面結合實施例對本發(fā)明作進一步闡述。如無特別說明，則所有操作均在室溫、常壓條件下實施；所有份數(shù)為重量份數(shù)，百分數(shù)為重量百分數(shù)，比例為重量比。
本發(fā)明涉及的參數(shù)或性能測試結果按如下方法測得：
(1)邵氏硬度：按標準GB/T 531測定
(2)本體拉伸強度：按標準GB/T 2567測定
(3)斷裂伸長率：按標準GB/T 2567測定
(4)剪切強度：按標準GB/T 7124測定
(5)膠化時間：按標準GB/T 7123測定
(6)振動疲勞：按標準ISO 9664測定
(7)粘度：按標準GB/T 2794測定
(8)胺值：按標準GB/T 2853測定
本發(fā)明實施例采用的原料來源如下：
雙酚A環(huán)氧樹脂：宏昌電子材料股份有限公司
有機硅改性環(huán)氧樹脂：國都化工有限公司(粘度14,000mPa·s/25℃)
丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂：陶氏化學有限有限公司(粘度80,000mPa·s/40℃)
十二烷基縮水甘油醚：安徽新遠化工有限公司
乙二醇二縮水甘油醚：安徽新遠化工有限公司
苯基縮水甘油醚：安徽新遠化工有限公司
硅微粉：貴州毫微粉體工業(yè)有限公司
納米碳酸鈣：貴州毫微粉體工業(yè)有限公司
白炭黑：貴州毫微粉體工業(yè)有限公司
聚二甲基硅氧烷消泡劑：畢克化學有限公司(粘度：5,000mPa·s/25℃)
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑：荊州市江漢精細化工有限公司
聚醚胺：亨斯邁化工貿(mào)易有限公司，胺值260mgKOH/g，粘度50mPa·s/25℃。
聚酰胺：空氣化工產(chǎn)品有限公司，胺值450mgKOH/g，粘度300Pa·s/25℃。
實施例1
將20份環(huán)氧樹脂128、15份有機硅改性環(huán)氧樹脂、20份丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂、5份乙二醇二縮水甘油醚、35份2000目微硅粉、4份白炭黑、0.5份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、0.5份聚二甲基硅氧烷消泡劑攪拌均勻，制備得到原色組分A。將25份聚醚胺、25份聚酰胺和40份3000目硅微粉、10份白炭黑攪拌均勻制備得到原色組分B。用膠時將A、B組分按照重量比1:1通過膠管攪拌均勻后施膠，操作時間為60min，硬度邵D85，本體拉伸強度45MPa，斷裂伸長率10％，鋼對鋼剪切強度25MPa，振動疲勞試驗1000萬次以及冷熱循環(huán)(-40℃到80℃)沖擊100次后無明顯衰減。
實施例2
將40份環(huán)氧樹脂128、10份有機硅改性環(huán)氧樹脂、10份丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂、5份十二烷基縮水甘油醚、30份3000目微硅粉、4份白炭黑、0.5份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、0.5份聚二甲基硅氧烷消泡劑攪拌均勻，制備得到原色組分A。將15份聚醚胺、35份聚酰胺和40份2000目硅微粉、10份白炭黑攪拌均勻制備得到原色組分B。用膠時將A、B組分按照重量比1:1通過膠管攪拌均勻后施膠，操作時間為50min，硬度邵D85，本體拉伸強度40MPa，斷裂伸長率13％，鋼對鋼剪切強度26MPa，振動疲勞試驗1000萬次以及冷熱循環(huán)(-40℃到80℃)沖擊100次后無明顯衰減。
實施例3
將10份環(huán)氧樹脂128、10份有機硅改性環(huán)氧樹脂、25份丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂、10份苯基縮水甘油醚、25份2000目微硅粉、10份3000目納米碳酸鈣、9份白炭黑、0.5份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、0.5份聚二甲基硅氧烷消泡劑攪拌均勻，制備得到原色組分A。將25份聚醚胺、25份聚酰胺和40份硅微粉、10份白炭黑攪拌均勻制備得到原色組分B。用膠時將A、B組分按照重量比1:1通過膠管攪拌均勻后施膠，操作時間為70min，硬度邵D85，本體拉伸強度39MPa，斷裂伸長率11％，鋼對鋼剪切強度29MPa，振動疲勞試驗1000萬次以及冷熱循環(huán)(-40℃到80℃)沖擊100次后無明顯衰減。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。本領域技術人員在不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍的情況下，對本發(fā)明的技術方案進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。