本技術涉及環(huán)氧樹脂結構膠領域，尤其是涉及一種定日鏡用結構膠及其制備方法。

背景技術：

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，化石能源被大量應用，已經(jīng)開始日漸枯竭，帶來的環(huán)境污染問題也日益嚴重，新型清潔能源的發(fā)展日益迫切，國家也正在大力支持新能源的開發(fā)以及利用。其中光熱發(fā)電作為一種新型的清潔能源，兼具聚光集熱、儲熱換熱的優(yōu)勢，在電力市場中的占比逐漸增加，光熱電站將會成為電站建設的新形勢。

2、而所謂光熱發(fā)電主要就是利用成千上萬的定日鏡將太陽光發(fā)射到位于太陽塔頂?shù)奈鼰崞鞅砻?，形?00℃以上的高溫，再通過傳熱介質(zhì)產(chǎn)生500℃以上的蒸汽，推動蒸汽輪機發(fā)電，以此實現(xiàn)光熱發(fā)電的效果。其中定日鏡是光熱發(fā)電過程中舉足輕重的一部分，傳統(tǒng)的光熱發(fā)電定日鏡是通過機械連接例如螺栓等方式與背板相互連接，在長時間服役之后這種連接方式就會容易引起生銹、斷裂等現(xiàn)象，進而導致定日鏡角度發(fā)生偏移，無法將太陽光準確的反射到吸熱器的表面，造成光熱發(fā)電效率下降。

3、為解決背板連接處老化生銹帶來的定日鏡偏移發(fā)電效率下降的問題，人們開始考慮用膠黏劑替換傳統(tǒng)機械連接的方式，但是膠黏劑的強度受限，在西北等低溫環(huán)境下施工性能差，耐老化性能有限，無法完全解決傳統(tǒng)方式到來的問題，因此得到一種本體強度高、低溫環(huán)境下施工性能好并且具有優(yōu)異耐老化性能的膠黏劑有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決一般膠黏劑存在的強度不足、低溫環(huán)境下施工性能差，耐老化性能不佳的問題，本技術提供了一種定日鏡用結構膠及其制備方法。

2、第一方面，本技術提供了一種定日鏡用結構膠，所述結構膠包括a組分和b組分；所述a組分包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：

3、環(huán)氧樹脂10～40份；

4、稀釋劑1～10份；

5、環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑1～5份；

6、觸變劑1～5份；

7、增韌劑5～20份；

8、填料10～40份；

9、所述b組分包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：

10、固化劑10～40份；

11、氨基硅烷偶聯(lián)劑1～5份；

12、觸變劑1～5份；

13、填料10～40份；

14、固化促進劑1～10份；

15、所述環(huán)氧樹脂包括e-44環(huán)氧樹脂、e-51環(huán)氧樹脂、雙酚f170環(huán)氧樹脂和聚醚胺改性環(huán)氧樹脂中的一種或幾種的組合。

16、優(yōu)選的，定日鏡用結構膠中a組分與b組分之間的質(zhì)量比為1:1。

17、優(yōu)選的，稀釋劑為縮水甘油醚類稀釋劑。

18、更優(yōu)選的，稀釋劑為縮水甘油醚類稀釋劑xy622和縮水甘油醚類稀釋劑xy693中的一種或兩種的組合。

19、優(yōu)選的，環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑包括γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種的組合。

20、更優(yōu)選的，環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

21、優(yōu)選的，氨基硅烷偶聯(lián)劑包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種的組合。

22、更優(yōu)選的，氨基硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

23、優(yōu)選的，觸變劑包括觸變劑ts-720、觸變劑m5、觸變劑r202中的一種或幾種的組合。

24、通過采用上述技術方案，本技術為雙組分環(huán)氧樹脂結構膠，通過兩種組分之間的比例混合來靈活控制固化時間，有利于保持原料的活性，適用于各種環(huán)境下的固化進程，相較于單組分結構膠需要依靠一定的環(huán)境溫度和濕度，本技術的雙組分結構膠在低溫環(huán)境下也能夠開啟固化反應。

25、并且在a組分以及b組分中分別添加有環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和氨基硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的加入有利于改善結構膠與定日鏡之間的粘接性能，增強粘合界面的結合力，并且還能夠參與到環(huán)氧樹脂的固化過程中，提高環(huán)氧樹脂固化網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，有利于改善固化后環(huán)氧樹脂結構膠的交聯(lián)密度，進而減少使用過程中水分或者氣體的透過率，從而減緩紫外光照射或者溫度變化以及化學腐蝕等原因造成的老化過程，增強結構膠的耐候性。

26、同時，本技術中采用的環(huán)氧樹脂為e-44環(huán)氧樹脂、e-51環(huán)氧樹脂、雙酚f170環(huán)氧樹脂和聚醚胺改性環(huán)氧樹脂中的一種或幾種的組合，其中雙酚a型環(huán)氧樹脂在固化之后能夠形成緊密的三維交聯(lián)結構，具有優(yōu)異的附著力和耐剝離性，還具有一定的電氣絕緣性，雙酚f170環(huán)氧樹脂的粘度相較于e-44環(huán)氧樹脂和e-51環(huán)氧樹脂更低，能夠更好的調(diào)控體系粘度，適用不同環(huán)境以及不同形狀基材的使用，聚醚胺改性環(huán)氧樹脂具有良好的低溫性能，在寒冷條件下也不影響施工和使用，并且聚酰胺改性環(huán)氧樹脂還可以增加整體的柔韌性，改善環(huán)氧樹脂結構膠在固化之后的脆性大的問題，將以上不同種類環(huán)氧樹脂進行組合可以彌補各自的性能缺陷，得到更具功能化的環(huán)氧樹脂混合物，在協(xié)同體系中其他添加劑可以得到強度優(yōu)異、耐候性好并且能夠在低溫環(huán)境下仍具有良好施工性能的環(huán)氧樹脂結構膠。

27、優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹脂為質(zhì)量比是(2～4)：(1～2)：(1～2)：1的e-51環(huán)氧樹脂、e-44環(huán)氧樹脂、雙酚f170環(huán)氧樹脂和聚醚胺改性環(huán)氧樹脂的混合物。

28、通過采用上述技術方案，本技術以e-51環(huán)氧樹脂作為環(huán)氧樹脂的基礎部分，e-51環(huán)氧樹脂中具有較高的環(huán)氧值，能夠在固化反應的過程中提供大量的交聯(lián)點，為后續(xù)交聯(lián)固化過程提供保障，進而提高結構膠固化后的交聯(lián)密度，與基材之間的界面結合力也較高。e-44環(huán)氧樹脂與e-51環(huán)氧樹脂同為雙酚a型環(huán)氧樹脂，兩者相互混合，可以調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂的粘度，便于施工以及成型，有利于更好的保持粘接后部件之間的位置和形狀，不會影響定日鏡對太陽光線的傳導。

29、同時在低溫環(huán)境下，環(huán)氧樹脂的分子鏈運動減緩，有利于促進環(huán)氧樹脂形成晶體結構，影響結構膠的使用性能，而由于e-44環(huán)氧樹脂與e-51環(huán)氧樹脂的分子結構和鏈段長度存在差異，在混合后，不均勻的分子結構和鏈段會干擾結晶時所需的有序排列，從而降低了環(huán)氧樹脂結晶的可能性。

30、而雙酚f170環(huán)氧樹脂和聚醚胺改性環(huán)氧樹脂的加入可以提高整體的穩(wěn)定性和低溫施工性能，增強環(huán)氧樹脂的功能性，其中雙酚f170環(huán)氧樹脂中含有苯酚基和醚鍵，使得其具有較高的分子間作用力，具有更高化學穩(wěn)定性，不易化學試劑的攻擊，與e-51環(huán)氧樹脂結合后形成的交聯(lián)網(wǎng)絡結構更加緊密，可以有效改善溫度升高導致的分子鏈纏結以及結構膠軟化變形，提高結構膠的結構穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性，而聚醚胺改性環(huán)氧樹脂含有較長的柔性鏈段，將其引入到環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡結構中可以顯著提高固化產(chǎn)物的韌性，在低溫環(huán)境下也能夠具有良好的施工性能和固化速度。

31、通過以上這四種環(huán)氧樹脂的相互配比相互性能填補使得最終得到的環(huán)氧樹脂能夠適應定日鏡的應用環(huán)境，在低溫下具有良好的施工性能，在高溫下又能夠保持結構穩(wěn)定，耐老化性能好且具有較高的本體強度和粘接性能，完全能夠滿足粘接定日鏡的使用需求。

32、優(yōu)選的，所述固化劑為聚硫醇固化劑或聚硫醇固化劑與酚醛胺固化劑的組合。

33、通過采用上述技術方案，聚硫醇固化劑的分子鏈上含有2個或者2個以上的巰基基團，巰基基團的活性高，能夠與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基快速反應，反應需要的活化能低，相較于胺類和酸酐類固化劑，具有更高的反應活性，并且在低溫環(huán)境下也能保持較快的反應速度，加快反應進程，適用于定日鏡的應用場景。

34、而聚硫醇固化劑與酚醛胺固化劑復配使用時，能夠在一定程度上加快固化速度，具體的，聚硫醇固化劑含有的活性巰基與環(huán)氧基反應之后，能夠促進低溫下環(huán)氧樹脂的快速起始固化，而酚醛胺固化劑中含有的氨基與環(huán)氧基之間的反應更加穩(wěn)定，有利于促進固化后體系中交聯(lián)結構的穩(wěn)定性，使最終結構膠固化之后的機械性能和熱穩(wěn)定性有所提高。

35、并且聚硫醇固化劑中含有的含硫柔性鏈段可以進一步提高樹脂的韌性，有效防止在低溫環(huán)境下，固化后的環(huán)氧樹脂本身具有的極大的脆性和極差的抗沖擊性能，進而有效避免低溫下環(huán)氧樹脂的施工性能和結構膠本身性能受到嚴重影響。

36、優(yōu)選的，所述聚硫醇固化劑為改性聚硫醇固化劑；所述改性聚硫醇固化劑的原料包括質(zhì)量比為1：(0.05～0.1)的聚硫醇固化劑和異佛爾酮二異氰酸酯。

37、通過采用上述技術方案，聚硫醇固化劑雖然能夠在低溫條件下仍然為環(huán)氧樹脂提供反應活性基團，加快低溫環(huán)境下的固化效率，解決低溫下快速固化的問題，但是聚硫醇固化劑中含有的官能團活性高，易于氧化或者與其他物質(zhì)之間反應，進而導致固化劑穩(wěn)定性較差，同時聚硫醇固化劑的分子量也較小，在體系中的分散性較差；因此為了改善常溫下體系的穩(wěn)定性，對聚硫醇固化劑進行改性處理，具體的，通過異佛爾酮二異氰酸酯對聚硫醇固化劑進行改性。

38、少量的異佛爾酮二異氰酸酯的引入，其中含有的異氰酸酯基能夠與聚硫醇固化劑中的活性基團之間反應，形成穩(wěn)定的酯化結構，新的官能團的引入會改變聚硫醇固化劑分子的化學性質(zhì)，讓固化劑不易氧化，提高固化劑分子在常溫下的穩(wěn)定性，異佛爾酮二異氰酸酯中特有的環(huán)狀結構剛性強，能夠進一步提高固化劑的穩(wěn)定性。并且在環(huán)氧樹脂的固化過程中，改性后的聚硫醇固化劑能夠為固化過程提供更多的交聯(lián)點，形成更加密集的交聯(lián)網(wǎng)絡，進而提高結構膠的本身強度、耐熱性以及耐老化性能；同時異佛爾酮二異氰酸酯的柔性以及動態(tài)交聯(lián)特性也可以增強環(huán)氧樹脂固化后的韌性以及低溫性能。

39、優(yōu)選的，所述改性聚硫醇固化劑按照以下方法制備得到：在聚硫醇固化劑中加入催化劑并混合均勻，然后升高溫度至60～70℃，滴加異佛爾酮二異氰酸酯，攪拌反應5～6h即得改性聚硫醇固化劑。

40、優(yōu)選的，催化劑包括辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、三乙胺中的一種。

41、通過采用上述技術方案，在催化劑的作用下，異佛爾酮二異氰酸酯中的異氰酸酯基團能夠與巰基基團之間反應，形成穩(wěn)定的酯基結構，進而提高聚硫醇固化劑的穩(wěn)定性。

42、優(yōu)選的，所述增韌劑為奇士增韌劑。

43、通過采用上述技術方案，奇士增韌劑是一種帶有不同活性端基并通過酯鍵和氨鍵將不同種類的鏈段聯(lián)結在一起的聚合物混合物增韌劑，它能夠在環(huán)氧樹脂固化的過程中聚集成球形顆粒，進而在環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡結構構成的連續(xù)相中成為分散性，這種“海島結構”的形成，會顯著提高環(huán)氧樹脂基體發(fā)生屈服和塑性變形的能力，進而大幅度提升環(huán)氧樹脂基體的韌性，提高環(huán)氧樹脂的低溫性能。

44、優(yōu)選的，所述填料包括硅微粉、碳酸鈣、空心玻璃微珠中的一種或幾種的組合。

45、通過采用上述技術方案，為了進一步提升結構膠的本身強度和熱穩(wěn)定性，在各組分中還添加有硅微粉、碳酸鈣、空心玻璃微珠等填料來提高結構膠的機械性能，并且填料的添加還能夠減少固化過程中的體積收縮，提高結構膠的施工性能。

46、優(yōu)選的，所述填料還經(jīng)過鈦酸酯偶聯(lián)劑改性處理；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為質(zhì)量比是1：(0.45～0.6)的三異硬酯酸鈦酸異丙酯和雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯的組合物。

47、通過采用上述技術方案，由于填料的粒徑小，在體系中的分散性差，與環(huán)氧樹脂之間的結合力不佳，導致填料對結構膠性能的提升有局限，因此采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對填料進行改性處理，具體的，采用三異硬酯酸鈦酸異丙酯和雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯的組合物對填料進行改性處理。其中三異硬酯酸鈦酸異丙酯中含有的異丙氧基能夠與填料表面的極性基團反應，另一端的異硬脂酸基團與環(huán)氧樹脂之間形成分子間作用力或者化學結合，進而提高填料在環(huán)氧樹脂中的分散性和結合力，減少填料的自身團聚，改善在體系中的相容性。

48、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯除了也能夠在一定程度山改善填料的相容性之后，其中含有的焦磷酸酯基團在低溫環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性，并且其中含有的較長的烷基鏈也賦予了體系在低溫下的分子流動性，進而在促進填料與環(huán)氧樹脂之間結合的同時，還能夠有效提高低溫性能，在固化過程中不易結晶，進而不會影響結構膠的性能。兩者復配可以在提高填料相容性和分散性的同時，提高體系的耐低溫性能，不會影響填料對環(huán)氧樹脂性能的改善。

49、優(yōu)選的，所述固化促進劑為叔胺類固化促進劑。

50、通過采用上述技術方案，叔胺類固話促進劑中的叔胺能夠作為催化劑，提高固化反應的完成程度，還能夠有效降低反應的活化能，促進固化反應在低溫下也能夠快速進行，縮短固化時間，即可以提高結構膠的低溫施工性能，提高施工效率。并且促進劑的添加還能進一步促進環(huán)氧樹脂體系形成交聯(lián)網(wǎng)絡結構，提高結構膠的強度。

51、第二方面，本技術還提供了一種定日鏡用結構膠的制備方法，包括以下工藝步驟制備得到：

52、a組分的制備：稱取相應質(zhì)量份數(shù)的環(huán)氧樹脂、稀釋劑、環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和增韌劑，混合均勻后加入填料，再次混合均勻后加入觸變劑，最后混合均勻得到a組分；

53、b組分的制備：稱取相應質(zhì)量份數(shù)的固化劑、固化促進劑和氨基硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后加入填料，再次混合均勻后加入觸變劑，最后混合均勻得到b組分。

54、綜上所述，本技術具有如下有益效果：

55、1、本技術的定日鏡用結構膠為雙組分環(huán)氧樹脂結構膠，其中環(huán)氧樹脂為e-51環(huán)氧樹脂、e-44環(huán)氧樹脂、雙酚f170環(huán)氧樹脂和聚醚胺改性環(huán)氧樹脂的混合物，以e-51環(huán)氧樹脂為基礎，e-44環(huán)氧樹脂能夠調(diào)節(jié)樹脂粘度，降低結晶概率，便于施工和成型，雙酚f170環(huán)氧樹脂和聚醚胺改性環(huán)氧樹脂的加入可以提高整體的穩(wěn)定性和低溫施工性能，四種環(huán)氧樹脂相互配合使最終得到的環(huán)氧樹脂能夠適應定日鏡的應用環(huán)境，在低溫下具有良好的施工性能，在高溫下又能夠保持結構穩(wěn)定，同時還能夠具有良好的熱穩(wěn)定性、耐老化性以及本體強度和粘接性。

56、2、本技術中采用的固化劑為聚硫醇固化劑，含有的官能團反應活性高，在低溫環(huán)境下也能保持較快的反應速度，能夠提高低溫下環(huán)氧樹脂的固化速度。并且為了提高聚硫醇固化劑的穩(wěn)定性，還對聚硫醇固化劑進行改性處理，異佛爾酮二異氰酸酯的引入能夠提高固化劑分子在常溫下的穩(wěn)定性，還能夠為環(huán)氧樹脂的固化過程提供更多的交聯(lián)點，提高結構膠的本身強度、耐熱性以及耐老化性能，

57、3、本技術采用的填料還經(jīng)過鈦酸酯偶聯(lián)劑改性處理，具體的，鈦酸酯偶聯(lián)劑為三異硬酯酸鈦酸異丙酯和雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯的組合物，前者主要承擔提升相容性的作用，后者在前者基礎上，引入低溫穩(wěn)定性高的焦磷酸酯基團以及長鏈烷基，可以有效提高耐低溫性能。不會影響填料對環(huán)氧樹脂性能的改善。