一种热固性树脂胶粘剂的磁热固化方法技术

本发明专利技术涉及热固性树脂胶粘剂的一种低温、低成本、快速、高强度、高韧性的全新固化方法--磁热固化方法。磁热固化方法是基于磁性颗粒具有磁热效应特性，将纳米磁性铁氧体均匀分散到热固性树脂胶粘剂中，在使用时给胶粘剂加一交变磁场，磁性铁氧体在反复磁化的过程中，通过磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗等大量吸收磁场的能量，并将磁能转化为热能，纳米铁氧体颗粒产生的热量以辐射状快速向四周延伸，促使树脂邻近分子发生快速、均匀固化反应。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及热固性树脂胶粘剂的一种低温、低成本、快速、高强度、高韧性的全新固化方法--磁热固化方法。磁热固化方法是基于磁性颗粒具有磁热效应特性，将纳米磁性铁氧体均匀分散到热固性树脂胶粘剂中，在使用时给胶粘剂加一交变磁场，磁性铁氧体在反复磁化的过程中，通过磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗等大量吸收磁场的能量，并将磁能转化为热能，纳米铁氧体颗粒产生的热量以辐射状快速向四周延伸，促使树脂邻近分子发生快速、均匀固化反应。【专利说明】
本专利技术属于功能材料领域，涉及一种低温、低成本、快速、高强度、高韧性的热固性树脂胶粘剂磁热固化方法。
技术介绍
用于冬季施工的建筑胶粘剂，在许多场合下不希望或不允许甚至不可能加热固化，例如土木建筑、桥梁、水坝的修补、加固和补强，常常需要在低温(5°C以下)条件下进行固化，因而市场上迫切要求开发出低温、快速、高效固化的树脂胶粘剂。针对树脂低温固化这一问题，人们一方面集中于开发低温固化剂或研究低温树脂合成与改性，但普遍存在固化时间长、固化性能差、毒性、高粘度、挥发性大等问题，在实际应用上仍是难题。 改革树脂胶粘剂固化技术是一关键点。国内外许多学者一直致力于树脂胶粘剂固化新技术的研究，努力实现环氧树脂的低温、快速、高效固化，以满足冬季建筑胶粘剂的应用需求。目前已开发出电子束固化、微波固化、紫外光固化等新型树脂固化工艺。虽然新型固化工艺各有其优势，都可实现树脂的低温、快速固化，但作为建筑结构胶粘剂使用的树脂固化时存在“热影响区”的问题，导致其固化不均匀而影响机械强度，固化物易脆而影响粘结强度，这大大限制了树脂结构胶粘剂在国民经济中的进一步应用。
技术实现思路
本专利技术是克服现有技术中的缺陷，解决树脂结构胶粘剂热固化时存在“热影响区”这一现实问题，提供一种快速、低成本、高强度、高韧性的磁热固化方法；其具有固化温度低，设备投资少，操作方便和粘结效果好的优点。 本专利技术所采用的技术方案为，将热固性树脂胶粘剂加一交变磁场，热固性树脂胶粘剂中的磁性铁氧体在反复磁化的过程中，通过磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗等大量吸收磁场的能量，并将磁能转化为热能，纳米铁氧体颗粒产生的热量以辐射状快速向四周延伸，促使邻近分子迅速发生均匀固化反应。 所述热固性树脂胶粘剂的组成成分为:室温下为液态的树脂、固化剂和铁氧体粉；各个组成成分的含量为:室温下为液态的树脂100份、固化剂1-40份和铁氧体粉1-30份，以上为重量份数。 所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、硅醚树月旨、脲醛树脂、酚醛环氧树脂、聚醚环氧树脂中的一种或几种。 所述固化剂为聚酰胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、三氟化硼-三乙醇胺络合物、二乙胺基丙胺、间苯二胺、2-甲基咪哩、氰乙基乙二胺，B-羟乙基己二胺中的一种或几种。 所述铁氧体粉为镍锌铁氧体磁性颗粒，铁氧体的磁含量是10_70wt %，铁氧体的平均粒径为6nm_50nm。 如上所述的热固性树脂胶粘剂的制备方法，其步骤如下: 步骤1:将摩尔比为4:1:1的乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮锌加入到50mL的乙二醇中，在Ar保护气氛中加热，在80°C保温lOmin。缓慢升温至190°C保温2min，再快速升温到262°C，回流30min，停止加热，自然冷却到室温。加入30?50mL的无水乙醇，得到黑色反应液，静置一段时间。采用离心机机械分离的方法，利用无水乙醇反复洗涤制备得到的纳米粒子反应液3-5次，最后把洗涤后的黑色沉淀物置于60°C真空干燥箱中干燥24h，得到Nia5Zna5Fe2O4纳米铁氧体颗粒。 步骤2:称取步骤I)制得的纳米Nia5Zna5Fe2O4粉体，加入硅烷偶联剂KH-550超声处理3小时，然后在旋转蒸发器中真空干燥制得表面改性的铁氧体粉。表面改性的铁氧体粉在表面上携带环脂族环氧基，而且在胶粘剂体系中能够起到交联剂的作用。 步骤3:选用溶剂添加到树脂中，搅拌并超声处理形成透明的树脂溶液，在均匀搅拌的条件下向树脂中加入改性后的磁性铁氧体，充分搅拌并超声分散，然后把固化剂按照一定重量份数加入到树脂中，混合均匀，制备热固性树脂胶粘剂。 本专利技术提出的磁热固化方法采用多元醇法制备镍锌铁氧体纳米颗粒，用偶联剂对其表面进行改性，使其均匀分散在热固性树脂中，并利用磁性颗粒具有磁热效应特性使其在交变磁场中将磁能转化为热能，纳米铁氧体颗粒产生的热量以辐射状快速向四周延伸，促使树脂邻近分子发生均匀固化反应，缩短固化时间，提高固化强度。其与传统固化方法的优点在于: 1.固化均匀。磁热固化方法克服传统树脂由表及里的加热固化方式，实现分子内均匀加热，因而避免温度梯度产生，从而保证树脂在各个方向上固化度相同，使树脂固化均匀和完全。 2.固化时间短。磁场不用加热容器即可加热样品，固化反应时间通常在数秒至数分钟范围内，明显短于常规热固化所需时间。 3.强度高。在磁场体的作用下，树脂基体内铁氧体将磁能转化为热能的能力很高，促使树脂基体所有的官能团全部参加反应，从而提高交联密度，这样形成的牢固的互穿网络机构可大大提高树脂固化物的力学性能。 【专利附图】【附图说明】 图1:本专利技术选用的镍锌铁氧体透射电镜照片； 图2:实施例1磁热固化曲线图； 图3:实施例2磁热固化曲线图； 图4:实施例3磁热固化曲线图； 图5:实施例4磁热固化曲线图； 图6:实施例5磁热固化曲线图。 【具体实施方式】 实施例1取1.81g经硅烷偶联剂KH-550表面改性的纳米Ni。.5Zn0.5Fe204粉体加入到12.51g环氧树脂E-44中充分搅拌并超声分散，再把聚酰胺和脂肪胺共混固化剂0.63g加入到环氧树脂中，混合均匀。将上述混合液倒入模具中，在室温条件下将模具放置于磁场强度为22.7kA/m，交变加热电流为275A，磁场频率为250kHz的交变磁场中进行磁热固化。 实施例2取1.49g经硅烷偶联剂KH-550表面改性的纳米Ni。.5Zn0.5Fe204粉体加入到15.48g环氧树脂E-44中充分搅拌并超声分散，再把聚酰胺和脂肪胺共混固化剂0.77g加入到环氧树脂中，混合均匀。将上述混合液倒入模具中，在室温条件下将模具放置于磁场强度为22.7kA/m，交变加热电流为275A，磁场频率为250kHz的交变磁场中进行磁热固化。 实施例3取1.08g经硅烷偶联剂KH-550表面改性的纳米Ni。.5Zn0.5Fe204粉体加入到11.18g环氧树脂E-44中充分搅拌并超声分散，再把聚酰胺和脂肪胺共混固化剂0.56g加入到环氧树脂中，混合均匀。将上述混合液倒入模具中，在室温条件下将模具放置于磁场强度为18.9kA/m，交变加热电流为230A，磁场频率为250kHz的交变磁场中进行磁热固化。 实施例4取1.02g经硅烷偶联剂KH-550表面改性的纳米Ni。.5Zn0.5Fe204粉体加入到10.52g环氧树脂E-44中充分搅拌并超声分散，再把聚酰胺和脂肪胺共混固化剂0.53g加入到环氧树脂中，混合均匀。将上述混合液倒入模具中，在室温条件下将模具放置于磁场强度为20.64kA/m，交变加热电流为250A，磁场频率为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热固性树脂胶粘剂的磁热固化方法，将热固性树脂胶粘剂加一交变磁场，热固性树脂胶粘剂中的磁性铁氧体在反复磁化的过程中，通过磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗等大量吸收磁场的能量，并将磁能转化为热能，纳米铁氧体颗粒产生的热量以辐射状快速向四周延伸，促使邻近树脂分子迅速发生均匀固化反应；所述热固性树脂胶粘剂的组成成分为：室温下为液态的树脂、固化剂和铁氧体粉，各个组成成分的含量为：室温下为液态的树脂100份、固化剂1‑40份和铁氧体粉1‑30份，以上为重量份数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海涛，李成吾，刘瑞萍，王俏，马瑞廷，李喜坤，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21