CN106281199A - 一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚氨酯胶粘剂技术领域，尤其是一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，通过异氰酸酯预聚物、耐化学稳定改性剂、扩链剂、填料、溶剂进行组成制备单组分聚氨酯胶粘剂，使得制备的产品的耐化学稳定性较优，能够在酸性、碱性环境中长期的使用，并保持长久的耐化学稳定性能。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯胶粘剂技术领域，尤其是一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，聚氨酯材料具有优良的综合性能。近年来，聚氨酯材料制备成胶粘剂得到了广泛的应用，传统的聚氨酯胶粘剂为两种组分组成，使得在应用过程中，计量混合，耗费工时，并在使用期间，胶粘剂的性能将会发生变化，使得大量该领域的研究人员从事于对聚氨酯胶粘剂单组分进行了研究，如专利申请号为200710035465.0的《环氧树脂改性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法》，其通过多元醇化合物的羟基在催化剂以及100℃以上的高温条件下，使得环氧基开环，生成带羟基的环氧树脂改性多元醇，再与异氰酸酯反应生成、无需固化剂的聚氨酯单组分胶粘剂；再如专利号为201210218051.2的《高粘结强度且耐高温的酚醛树脂改性聚氨酯胶黏剂及其制备方法》：将改性的聚氨酯预聚体加水，用分散机分散，加入中和剂、交联剂及扩链剂，得到改性水性的单组分聚氨酯胶粘剂等。
而现有技术中的单组分聚氨酯胶粘剂主要分为湿固化型、热熔型和压敏型等几种类型。常用的以湿固化型为主，其胶粘剂中含有活泼的异氰酸酯基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分发生反应。粘接时，它能与被粘物表面吸附的水以及表面存在羟基等活性氢基团发生化学反应生成脲键结构。聚氨酯单组分胶粘剂具有操作简单、省时省力、使用前不必进行化学计量等优点，但是由于聚氨酯材料本身的局限性，使其耐化学稳定性较差，从而限制了聚氨酯单组分胶粘剂在酸性环境和碱性环境中的应用。而现有技术中，对于上述这一点并未作出研究和报道，而是主要集中在单组分聚氨酯胶粘剂的耐高温、粘接等性能上的改善。
鉴于此，本研究者经过长期的探索与生产实践，对单组分聚氨酯胶粘剂在酸性环境和碱性环境中的应用的适应性进行了研究，使得聚氨酯胶粘剂的耐化学性能得到了改善，为聚氨酯胶粘剂性能改善领域提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，由异氰酸酯预聚物、耐化学稳定改性剂、扩链剂、填料、溶剂组成，其中各成分中的质量百分比含量为：异氰酸酯预聚物30-60％、耐化学稳定改性剂5-15％、扩链剂2-10％、填料5-10％、溶剂20-50％。
所述的异氰酸酯预聚物由多元醇化合物和异氰酸酯化合物组成，质量比为0.9-1.1:2。
所述的多元醇化合物为分子量400的聚氧化丙烯二醇、分子量1000的聚氧化丙烯三醇、蓖麻油、氢化蓖麻油、大豆油、棕榈油中的一种或几种的任意质量比混合。
所述的异氰酸酯化合物为二异氰酸酯单体及其衍生物。
所述的异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化MDI、TDI三聚体、HDI缩二脲或HDI三聚体中的一种或几种的任意质量比混合。
所述的耐化学稳定改性剂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、氨基环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂或有机硅环氧树脂中的一种或几种的任意质量比混合。
所述的扩链剂为1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、3，5-二乙基甲苯二胺、3，3，-二氯-4，4，-二苯基甲烷二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或几种的任意质量比混合。
所述的填料为高岭土、滑石粉、云母粉、钛白粉、硅微粉中的一种或几种的任意质量比混合。
所述的溶剂为醋酸乙酯、丙酮、乙二醇甲醚、醋酸丁酯中的一种或几种的任意质量比混合。
上述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，将多元醇化合物和异氰酸酯化合物，在60-90℃下混合反应1-3h，得到异氰酸酯预聚物；加入耐化学稳定改性剂和扩链剂，继续反应0.5-2h，再将填料和溶剂加入，搅拌混合均匀，出料包装，即可。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过异氰酸酯预聚物、耐化学稳定改性剂、扩链剂、填料、溶剂进行组成制备单组分聚氨酯胶粘剂，使得制备的产品的耐化学稳定性较优，能够在酸性、碱性环境中长期的使用，并保持长久的耐化学稳定性能。
本发明经过研究发现，在强酸和强碱环境下，该产品的耐化学性质稳定性较强，在使用至少180天后，其粘接强度依然不变。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，由异氰酸酯预聚物、耐化学稳定改性剂、扩链剂、填料、溶剂组成，在某些实施例中，各成分中的质量百分比含量为：异氰酸酯预聚物30-60％、耐化学稳定改性剂5-15％、扩链剂2-10％、填料5-10％、溶剂20-50％。具体在这些实施例中，上述各组分的质量百分比的含量只要满足相加之和为100％的任意组合，均能够满足要求。
在某些实施例中，异氰酸酯预聚物由多元醇化合物和异氰酸酯化合物组成，质量比为0.9-1.1:2。具体在这些实施例中，其质量比为0.9:2、1.1:2、1:2、1.05:2等。
在某些实施例中，多元醇化合物为分子量400的聚氧化丙烯二醇、分子量1000的聚氧化丙烯三醇、蓖麻油、氢化蓖麻油、大豆油、棕榈油中的一种或几种的任意质量比混合。具体在这些实施例中，可以为1种、2种、3种、4种、5种、6种的任意质量比组合。
在某些实施例中，异氰酸酯化合物为二异氰酸酯单体及其衍生物。具体在这些实施例中，可以为二异氰酸酯单体与二异氰酸酯单体之间的任意质量组合，也可为二异氰酸酯单体与其衍生物的任意质量组合，还可以为衍生物与衍生物的任意质量比组合。
在某些实施例中，异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化MDI、TDI三聚体、HDI缩二脲或HDI三聚体中的一种或几种的任意质量比混合。具体在这些实施例中，可以为1种、2种、3种、4种、5种、6种、7种、8种、9种的任意质量比组合。
在某些实施例中，耐化学稳定改性剂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、氨基环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂或有机硅环氧树脂中的一种或几种的任意质量比混合。具体在这些实施例中，可以为1种、2种、3种、4种、5种、6种、7种的任意质量比组合。
在某些实施例中，扩链剂为1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、3，5-二乙基甲苯二胺、3，3，-二氯-4，4，-二苯基甲烷二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或几种的任意质量比混合。具体在这些实施例中，可以为1种、2种、3种、4种、5种的任意质量比组合。
在某些实施例中，填料为高岭土、滑石粉、云母粉、钛白粉、硅微粉中的一种或几种的任意质量比混合。具体在这些实施例中，可以为1种、2种、3种、4种、5种的任意质量比组合。
在某些实施例中，溶剂为醋酸乙酯、丙酮、乙二醇甲醚、醋酸丁酯中的一种或几种的任意质量比混合。具体在这些实施例中，其溶剂可以为单独的一种、两种的组合、三种组合、四种的组合，组合比为任意比。
在某些实施例中，耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂的制备方法是将多元醇化合物和异氰酸酯化合物，在60-90℃下混合反应1-3h，得到异氰酸酯预聚物；加入耐化学稳定改性剂和扩链剂，继续反应0.5-2h，再将填料和溶剂加入，搅拌混合均匀，出料包装，即可。具体在这些实施例中，其反应温度可以为60℃、90℃、70℃、65℃、80℃等；预聚合反应时间可以为1h、2h、3h等；继续反应时间可以为0.5h、2h、2h等等。
实施例1
称取100g二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，加热至70℃，加入50g蓖麻油，反应2h，得到异氰酸酯预聚物；加入5g缩水甘油醚型环氧树脂和3g1，4-丁二醇，恒温继续反应1h，然后将5g云母粉和20g丙酮加入，搅拌均匀，出料包装，得到产品；
将上述产品在0.2％的盐酸溶液，pH值为1的环境下应用，环境温度为30℃，时间为180天，其粘接强度稳定，未发生变化；在0.2％的氢氧化钠溶液，pH值为13的环境下应用，环境温度为30℃，时间180天，其粘接强度依然未发生变化。
实施例2
称取50g甲苯二异氰酸酯、50g二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，加热至65℃，加入大豆油50g，反应3h，得到异氰酸酯预聚物；加入3g氨基环氧树脂、3g缩水甘油酯型环氧树脂和5g1，2-丙二醇、1，4-丁二醇的混合物，混合比为1:3，继续反应0.5h，然后加入5g滑石粉与云母粉的混合物，混合比为2:1，同时加入20g醋酸乙酯与丙酮的混合物，混合比为1:2，搅拌混合均匀，出料包装，既得产品；
将上述产品在0.2％的盐酸溶液，pH值为1的环境下应用，环境温度为35℃，时间为200天，其粘接强度稳定，未发生变化；在0.2％的氢氧化钠溶液，pH值为13的环境下应用，环境温度为35℃，时间200天，其粘接强度依然未发生变化。
实施例3
称取100g甲苯二异氰酸酯加入到反应釜中，加热至65℃，加入47g棕榈油，反应1h，得到异氰酸酯预聚物；加入6g双酚A型环氧树脂和5g 3，3，-二氯-4，4，-二苯基甲烷二胺，继续反应2h，然后加入6g钛白粉和18g醋酸丁酯，搅拌混合均匀，出料包装，既得产品；
将上述产品在0.1％的盐酸溶液，pH值为1的环境下应用，环境温度为35℃，时间为200天，其粘接强度稳定，未发生变化；在0.1％的氢氧化钠溶液，pH值为13的环境下应用，环境温度为35℃，时间200天，其粘接强度依然未发生变化。
以上实施例和试验列仅限于对本发明的技术方案做出进一步的解释和说明，并非是对本发明创造的具体的操作的方案进行穷尽式的列举，对于上述的保护范围应当以具体实施方式部分中提到的端点值作用参考依据，而并不能具体实验操作过程中的点值作为依据，本领域技术人员在上述的实施例基础上，做出的不具有突出实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，由异氰酸酯预聚物、耐化学稳定改性剂、扩链剂、填料、溶剂组成，其中各成分中的质量百分比含量为：异氰酸酯预聚物30-60％、耐化学稳定改性剂5-15％、扩链剂2-10％、填料5-10％、溶剂20-50％。
2.如权利要求1所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的异氰酸酯预聚物由多元醇化合物和异氰酸酯化合物组成，质量比为0.9-1.1:2。
3.如权利要求2所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的多元醇化合物为分子量400的聚氧化丙烯二醇、分子量1000的聚氧化丙烯三醇、蓖麻油、氢化蓖麻油、大豆油、棕榈油中的一种或几种的任意质量比混合。
4.如权利要求2所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的异氰酸酯化合物为二异氰酸酯单体及其衍生物。
5.如权利要求2或4所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化MDI、TDI三聚体、HDI缩二脲或HDI三聚体中的一种或几种的任意质量比混合。
6.如权利要求1所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的耐化学稳定改性剂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、氨基环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂或有机硅环氧树脂中的一种或几种的任意质量比混合。
7.如权利要求1所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的扩链剂为1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、3，5-二乙基甲苯二胺、3，3，-二氯-4，4，-二苯基甲烷二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或几种的任意质量比混合。
8.如权利要求1所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的填料为高岭土、滑石粉、云母粉、钛白粉、硅微粉中的一种或几种的任意质量比混合。
9.如权利要求1所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的溶剂为醋酸乙酯、丙酮、乙二醇甲醚、醋酸丁酯中的一种或几种的任意质量比混合。
10.如权利要求1-9任一项所述的耐化学稳定性单组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，将多元醇化合物和异氰酸酯化合物，在60-90℃下混合反应1-3h，得到异氰酸酯预聚物；加入耐化学稳定改性剂和扩链剂，继续反应0.5-2h，再将填料和溶剂加入，搅拌混合均匀，出料包装，即可。
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