CN109627414B - 一种高温后固化聚氨酯组合料 - Google Patents

一种高温后固化聚氨酯组合料 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高温后固化聚氨酯组合料，属于聚氨酯材料技术领域。该组合料按照重量份数计，包括：聚氨酯预聚物40‑60份，改性硅藻土20‑30份，水性多异氰酸酯4‑8份，助剂3‑5份；所述的聚氨酯预聚物是由聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂反应后得到的；所述的改性硅藻土是用二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物对硅藻土进行表面改性后得到的。本发明通过聚氨酯预聚物和改性硅藻土、水性多异氰酸之间的配合，使得到的组合物表面没有气泡，且由于改性硅藻土能够改性物质之间的界面作用，从而提高聚氨酯材料的粘接性能。

Description

一种高温后固化聚氨酯组合料
技术领域
本发明属于聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种高温后固化聚氨酯组合料。
背景技术
聚氨酯材料因其优异的性能被广泛应用于交通运输、建筑、机械、电子设备、家具、食品加工、服装、纺织、合成皮革、印刷、矿冶、石油化工、水利、国防、体育、休闲娱乐、医疗等领域。而市面上占大多数的溶剂型聚氨酯因其较高易挥发溶剂含量的缺点限制了它的使用。而水性聚氨酯以无毒无污染的水为分散介质，具有毒性小、不易燃烧、低污染性、节能、安全等优点的同时，还将聚氨酯涂料机械性能好、附着力强、耐磨性好等特性与水性涂料低易挥发溶剂的优点相结合，由此引发了人们的普遍关注。
现有的高温后固化聚氨酯组合物由于小分子的分解对粘结性能会有一定的影响，另外，由于低沸点的挥发等会导致高温固化后表面出现气泡，软化的现象。
发明内容
本发明的目的为为了解决现有的聚氨酯组合物高温固化后表面有气泡，且粘接性能差的问题，而提供一种高温后固化聚氨酯组合料。
本发明提供一种高温后固化聚氨酯组合料，按照重量份数计，包括：
Figure BDA0001900598400000011
所述的聚氨酯预聚物是由聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂反应后得到的；
所述的改性硅藻土是用二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物对硅藻土进行表面改性后得到的。
优选的是，所述的二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为3：7。
优选的是，所述的改性硅藻土的制备方法，包括：
1)将二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，得到混合物；
2)将硅藻土和上述混合物在60-65℃下搅拌混合40-60min，得到改性硅藻土。
优选的是，所述的硅藻土和混合物的质量比为15：1。
优选的是，所述的聚氨酯预聚物的制备方法，包括：
步骤一：将聚醚多元醇和二异氰酸酯反应，得到第一预聚物；
步骤二：将第一聚物和扩链剂反应，得到第二预聚物；
步骤三：将第二预聚物和催化剂反应，得到聚氨酯预聚物。
优选的是，所述的聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的质量比为(30-40)：(10-20)：(2-5)：(1-3)。
优选的是，所述的的二异氰酸酯异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。
优选的是，所述的扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸。
优选的是，所述的水性多异氰酸酯为商品型号为
Figure BDA0001900598400000021
3100、
Figure BDA0001900598400000022
XP2487/1、或
Figure BDA0001900598400000023
XP 2451。
优选的是，所述的助剂包括稳定剂、增塑剂或抗氧剂。
本发明的有益效果
本发明提供一种高温后固化聚氨酯组合料，按照重量份数计，包括：聚氨酯预聚物40-60份，改性硅藻土20-30份，水性多异氰酸酯4-8份，助剂3-5份；所述的聚氨酯预聚物是由聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂反应后得到的；所述的改性硅藻土是用二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物对硅藻土进行表面改性后得到的。本发明通过聚氨酯预聚物和改性硅藻土、水性多异氰酸之间的配合，使得到的组合物表面没有气泡，且由于改性硅藻土能够改性物质之间的界面作用，从而提高聚氨酯材料的粘接性能。
具体实施方式
本发明提供一种高温后固化聚氨酯组合料，按照重量份数计，包括：
聚氨酯预聚物40-60份，改性硅藻土20-30份，水性多异氰酸酯4-8份，助剂3-5份，
所述的聚氨酯预聚物是由聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂反应后得到的；
所述的改性硅藻土是用二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物对硅藻土进行表面改性后得到的。
按照本发明，所述的改性硅藻土的制备方法，包括：
1)将二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，得到混合物；所述的二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比优选为3：7。
2)将硅藻土和上述混合物在60-65℃下搅拌混合40-60min，得到改性硅藻土，所述的硅藻土和混合物的质量比优选为15：1。
按照本发明，所述的聚氨酯预聚物的制备方法，包括：
步骤一：将聚醚多元醇和二异氰酸酯反应，得到第一预聚物；
步骤二：将第一聚物和扩链剂反应，得到第二预聚物；
步骤三：将第二预聚物和催化剂反应，得到聚氨酯预聚物。
按照本发明，在氮气保护下，将聚醚多元醇和二异氰酸酯加入反应装置，升温至90-95℃，聚合3～5小时后，得到第一预聚物；所述的聚醚多元醇的数均分子量优选为5000-6000道尔顿，所述的聚醚多元醇优选为聚四氢呋喃二元醇，按照本发明，所述的二异氰酸酯优选为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。
按照本发明，将扩链剂加入到上述第一预聚物中反应，所述的反应温度优选为70-90℃，反应时间优选为2～3小时，得到第二预聚物；所述的扩链剂优选为2,2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸。
按照本发明，将催化剂加入到上述第二预聚物中反应，所述的反应温度优选为70-90℃，反应时间优选为2～3小时，得到聚氨酯预聚物；所述的催化剂优选为辛酸亚锡或二丁基锡二月桂酸酯。
按照本发明，所述的聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的质量比为(30-40)：(10-20)：(2-5)：(1-3)，更优选为35：15：3：2。
按照本发明，所述的水性多异氰酸酯优选为商品型号为
Figure BDA0001900598400000041
3100、
Figure BDA0001900598400000042
XP 2487/1、或
Figure BDA0001900598400000043
XP 2451。
按照本发明，所述的助剂包括稳定剂、增塑剂或抗氧剂。所述的稳定剂、增塑剂和抗氧剂为本领域熟知的常规助剂，没有特殊限制，
所述的稳定剂优选为UV-320；所述的稳定剂优选为抗氧剂1010；所述的增塑剂优选为十二烷基磺酸苯酯。
本发明所述的一种高温后固化聚氨酯组合料的制备方法，包括：
在反应容器中，先加入聚氨酯预聚物加热至70-85℃，脱气5-10分钟，然后加入改性硅藻土真空搅拌混合10-15分钟，再加入水性多异氰酸酯和助剂真空混合20-30分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中涉及到的原料均为商购获得。
实施例1聚氨酯预聚物的制备
在氮气保护下，将35g聚四氢呋喃二醇(数均分子量为5000道尔顿)和15g2,4-甲苯二异氰酸酯加入反应装置，升温至92℃，聚合4小时后，得到第一预聚物；
将3g2,2-二羟甲基丙酸加入到上述第一预聚物中在90℃，反应2.5小时，得到第二预聚物；
将2g辛酸亚锡加入到上述第二预聚物中在80℃，反应2.5小时，得到聚氨酯预聚物。
实施例2改性硅藻土的制备
将0.3g二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯和0.7gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，得到混合物；将15g硅藻土和上述混合物在65℃下搅拌混合50min，得到改性硅藻土。
对比例1
将15g硅藻土和1g二(乙酰乙酸乙酯基)铝酸异丙酯在65℃下搅拌混合50min，得到改性硅藻土。
对比例2
将15g硅藻土和1gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在65℃下搅拌混合50min，得到改性硅藻土。
实施例3聚氨酯组合料的制备
在反应容器中，先加入50g实施例1制备得到的聚氨酯预聚物加热至80℃，脱气8分钟，然后加入25g实施例2制备的改性硅藻土真空搅拌混合12分钟，再加入6g水性多异氰酸酯
Figure BDA0001900598400000051
3100、1g UV-320、1g抗氧剂1010和2g十二烷基磺酸苯酯真空混合25分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
实施例4聚氨酯组合料的制备
在反应容器中，先加入40g实施例1制备得到的聚氨酯预聚物加热至70℃，脱气10分钟，然后加入20g实施例2制备的改性硅藻土真空搅拌混合10分钟，再加入4g水性多异氰酸酯
Figure BDA0001900598400000052
3100、1g UV-320、1g抗氧剂1010和1g十二烷基磺酸苯酯真空混合20分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
实施例5聚氨酯组合料的制备
在反应容器中，先加入60g实施例1制备得到的聚氨酯预聚物加热至85℃，脱气5分钟，然后加入30g实施例2制备的改性硅藻土真空搅拌混合15分钟，再加入8g水性多异氰酸酯
Figure BDA0001900598400000053
3100、1g UV-320、1g抗氧剂1010和3g十二烷基磺酸苯酯真空混合30分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
对比例3
在反应容器中，先加入50g实施例1制备得到的聚氨酯预聚物加热至80℃，脱气8分钟，然后加入25g硅藻土真空搅拌混合12分钟，再加入6g水性多异氰酸酯
Figure BDA0001900598400000061
3100、1g UV-320、1g抗氧剂1010和2g十二烷基磺酸苯酯真空混合25分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
对比例4
在反应容器中，先加入50g实施例1制备得到的聚氨酯预聚物加热至80℃，脱气8分钟，然后加入25g对比例1制备的改性硅藻土真空搅拌混合12分钟，再加入6g水性多异氰酸酯
Figure BDA0001900598400000062
3100、1g UV-320、1g抗氧剂1010和2g十二烷基磺酸苯酯真空混合25分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
对比例5
在反应容器中，先加入50g实施例1制备得到的聚氨酯预聚物加热至80℃，脱气8分钟，然后加入25g对比例2制备的改性硅藻土真空搅拌混合12分钟，再加入6g水性多异氰酸酯
Figure BDA0001900598400000063
3100、1g UV-320、1g抗氧剂1010和2g十二烷基磺酸苯酯真空混合25分钟，得到高温后固化聚氨酯组合料。
分别将实施例3-5和对比例3-5得到的聚氨酯组合料均匀涂覆在聚四氟乙烯盘中，厚度150～200um，70℃下干燥5小时后，真空烘箱50℃下8小时完全干燥后，对得到的涂膜进行力学性能测试，结果见表1。
分别将实施例3-5和对比例3-5得到的聚氨酯组合料涂敷在挠性及刚性粘试片上，于80℃烘箱中烘干后进行粘接性能测试。测试结果见表1。
表1
项目 实施例3 实施例4 实施例5 对比例3 对比例4 对比例5
硬度(邵A) 82 75 70 68 60 62
拉伸强度(Mpa) 14.5 12.7 13.2 7.5 8.3 8.6
伸长率％ 380 320 340 210 228 242
高温后是否有气泡 无 无 无 很多气泡 少量气泡 少量气泡
粘接强度/N 25 23 22 8 10 9
从表1的性能可以看出，本发明的聚氨酯组合料力学性能良好，且高温后无气泡，粘接性能提高。

Claims (6)

1.一种高温后固化聚氨酯组合料，其特征在于，按照重量份数计，包括：
聚氨酯预聚物 40-60份
改性硅藻土 20-30份
水性多异氰酸酯 4-8份
助剂 3-5份
所述的聚氨酯预聚物是由聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂反应后得到的；所述的聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的质量比为（30-40）：（10-20）：（2-5）：（1-3）；
所述的改性硅藻土是用二（乙酰乙酸乙酯基）铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物对硅藻土进行表面改性后得到的；
所述的改性硅藻土的制备方法，包括：
1）将二（乙酰乙酸乙酯基）铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，得到混合物；
2）将硅藻土和上述混合物在60-65℃下搅拌混合40-60min，得到改性硅藻土；
所述的二（乙酰乙酸乙酯基）铝酸异丙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为3：7；
所述的硅藻土和混合物的质量比为15：1。
2.根据权利要求1所述的一种高温后固化聚氨酯组合料，其特征在于，所述的聚氨酯预聚物的制备方法，包括：
步骤一：将聚醚多元醇和二异氰酸酯反应，得到第一预聚物；
步骤二：将第一预聚物和扩链剂反应，得到第二预聚物；
步骤三：将第二预聚物和催化剂反应，得到聚氨酯预聚物。
3.根据权利要求2所述的一种高温后固化聚氨酯组合料，其特征在于，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求2所述的一种高温后固化聚氨酯组合料，其特征在于，所述的扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸。
5.根据权利要求1所述的一种高温后固化聚氨酯组合料，其特征在于，所述的水性多异氰酸酯为商品型号为Bayhydur® 3100、 Bayhydur® XP 2487/1、或Bayhydur® XP 2451。
6.根据权利要求1所述的一种高温后固化聚氨酯组合料，其特征在于，所述的助剂包括稳定剂、增塑剂或抗氧剂。
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