一种多用途高固体份型双组份复合胶粘剂及其制备方法和
应用
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域,更具体地,涉及一种多用途高固体份型双组分复合胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
在胶粘剂的生产与应用中,溶剂型胶粘剂占绝大多数,所涉及的溶剂主要为苯类、酮类、烃类、酯类、醇类等。在上述的溶剂中,乙酸乙酯、乙醇溶剂的毒性相当较小,被认为是可以接受的溶剂。因此,以乙酸乙酯、乙醇为溶剂的复合胶粘剂在涂料、油墨、胶粘剂领域被广泛的采用。但是,以乙酸乙酯、乙醇为溶剂的胶粘剂在严格要求的节能、环保的大背景下,也存在难以克服的缺陷,如在施胶过程及粘结过程中,提高了有机挥发份的含量,溶剂挥发进入大气,造成对大气的污染,又浪费资源。同时,由于溶剂残留对最终粘接产品的使用受到限制,因此,溶剂型胶粘剂的应用越来越多的显示了其局限性。提高固体份,减少或不使用溶剂的是粘合剂相关领域今后发展的方向。高固体份双组份环氧树脂/丙烯酸酯树脂复合胶粘剂不含或少含有机溶剂,减少了对环境和生产、使用者带来的危害,在应用领域显示出独特的优势。研究开发高固体份型复合胶粘剂具有良好的经济效益和社会意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中溶剂型复合胶粘剂不环保、固体份低、粘接性不强和专用性强的不足,提供一种多用途高固体份双组分复合胶粘剂。
本发明要解决的另一技术问题是提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
一种多用途高固体份型双组份复合胶粘剂,所述复合胶粘剂由A组分和B组分组成,所述A组分包括低粘度环氧树脂20~40wt.%、活性稀释剂0~15wt.%、聚环氧丙烯酸酯树脂50~70wt.%,所述B组分包括多元胺20~40wt.%、聚丙烯酸酯树脂45~65wt.%、活性稀释剂0~15wt.%和乙酸乙酯0~25wt.%。其中聚环氧丙烯酸酯树脂的结构如Ⅰ所示:
其中,n、w为大于或等于零但不同时为零的正整数,m为大于或等于2的正整数,x、y为小于7的正整数。环氧树脂分子中的环氧基非常活泼,能与胺发生亲核加成反应,当环氧基的官能团的平均数大于2时,它们能与多元胺发生反应,形成聚合物互穿网状结构,从而赋予了对材料的粘结性能、力学性能和自身的内聚性能。
A、B组分复配制备胶粘剂时,环氧树脂对表面能高、极性大的基材如金属、陶瓷、玻璃、水泥等具有优异的附着力,并具有强的耐热、耐化学品腐蚀,但对塑料等非极性基材的附着力较差,且具有一定的脆性,而聚丙烯酸酯类、聚环氧丙烯酸酯类对塑料等低极性的基材具有良好的粘结性能及优良的综合性能,同时其软硬程度可调,将丙烯酸酯树脂与环氧树脂复合特别是采用原位复合,制备多用途高固体份型双组分胶粘剂,结合了环氧树脂和丙烯酸酯树脂胶粘剂的优点,在交联固化过程中,聚丙烯酸酯类作为线形聚合物,穿插于双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、聚环氧丙烯酸酯树脂与多元胺形成的网络结构中,形成互穿网络结构,提高了胶层的强度。优选地,所述A组分包括低粘度环氧树脂30~40wt.%、活性稀释剂10~15wt.%、聚环氧丙烯酸酯树脂55~60wt.%,B组分包括多元胺35~40wt.%、聚丙烯酸酯树脂60~65wt.%,活性稀释剂10~15wt.%。
进一步地,所述低粘度环氧树脂为粘度低于1Pa.s的E-54型双酚A环氧树脂、E-51双酚A环氧树脂、REF170型双酚F环氧树脂的一种或多种;活性稀释剂为脂肪族环氧化合物、桐油、亚麻仁油的一种或多种;多元胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和改性多元胺的一种或多种。
进一步地,所述聚环氧丙烯酸酯树脂的原料包括甲基丙烯酸酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸缩水甘油酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯,乙酸乙烯酯和引发剂。所述聚丙烯酸酯树脂的原料包括甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯,丙烯酸羟乙酯,乙酸乙烯酯和引发剂。
进一步地,所述引发剂为单体总质量的0.3~0.8%;引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰。
根据所述多用途高固体份型双组份复合胶粘剂,提供一种多用途高固体份型双组份复合胶粘剂的制备方法,制备步骤包括:
A组分:
S1.按比例将原料单体混合均匀,并投入一定量的引发剂作为反应液;
S2.取1/3步骤S1所述反应液于带回流冷凝管、温度计、恒压漏斗等的反应器中,通入回流冷凝水和氮气,控制温度,反应一定时间;
S3.通过恒压漏斗将余下的2/3的反应液滴加入反应器,滴加完全后,加入剩余的引发剂,反应一段时间;
S4.将步骤S3中的反应液升温,继续反应一定时间,加入活性稀释剂,调整粘度至0.3~1.0Pa·s,冷却,将产物密封保存。
B组分:
Y1.按比例将原料单体及一定量的引发剂混合均匀得到反应液;
Y2.取1/5~1/3步骤Y1所述反应液于反应器中,通入回流冷凝水和氮气,控制温度,反应一定时间;
Y3.通过恒压漏斗将余下的反应液滴加入反应器,滴加完全后,加入引发剂,反应一段时间;
Y4.将步骤Y3中的反应液升温,继续反应一定时间,加入活性稀释剂,调整粘度至0.3~1.0Pa·s,然后冷却,将产物密封保存。
进一步地,A组分的制备中,步骤S1所述投入的引发剂为引发剂总量的2/3;步骤S2所述温度为60~70℃,所述一定时间为0.5~2.0h;步骤S3引发剂为引发剂总量的1/3,所述一段时间为2.0~3.0h;步骤S4所述升温温度为70~85℃为0.5~2.0h;B组分的制备中,步骤Y1所述投入的引发剂为引发剂总量的2/3;步骤Y2所述温度为60~70℃,所述一定时间为0.2~2.0h;步骤Y3引发剂为为引发剂总量的1/3,所述一段时间为2.0~3.0h;步骤S4所述升温温度为70~85℃,所述反应一定时间为0.5~2.0h。
进一步地,所述胶粘剂按A组分中环氧基摩尔数总量与B组分中活性胺基和活性羟基的总量的摩尔配比为1:1.0~1.2而进行复配。本发明的多用途高固体份双组份复合胶粘剂是通过A组分与B组分按一定比例复配而后交联来完成粘结的,其配比原则为组分A中环氧基团的摩尔数与B组分中活泼H的摩尔数的摩尔比为1:1.0~1.2。A组分含有活泼的环氧基团,与B组分含有的活泼H反应时形成聚合物网络,即聚合物网络是由组分A中的环氧树脂、聚丙烯酸酯环氧树脂与组分B中的多元胺、多元醇羟基通过亲核加成反应构成,组分B中的聚丙烯酸酯在干燥成膜过程中穿插于聚合物网络中,形成聚合物互穿网络。此外,B组分中稍过量的羟基或胺基有利于形成氢键作用,不仅具有对金属与金属、金属与塑料、塑料与塑料有优良的附着力,而且胶层内部具有良好的内聚力,保证了胶本身的强度。所述多用途高固体份型双组份复合胶粘剂可用于建筑、制鞋、膜的粘结与复合。
与现有技术相比,有益效果是:
本发明利用环氧树脂特别是双酚A型或双酚F型环氧树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚环氧丙烯酸酯树脂、胺类化合物复配,制备双组分A、B复合型胶粘剂,其中A组分为含环氧基团的树脂,包括低粘度型双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、活性稀释剂和通过原位聚合而得到的聚环氧丙烯酸酯树脂,低粘度双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、活性稀释剂不仅在制备过程中起溶剂作用和调整粘度,本身还是粘结剂组分,其中的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂对于强极性表面具有优良的粘合力,而聚环氧丙烯酸酯对多种塑料具有良好的粘结力;B组分为含可与环氧基团发生亲合加成反应的胺或羟基化合物或聚合物,包括多元胺、改性多元胺和通过原位合成技术制备的聚丙烯酸酯树脂。当A组分和B组分按适当配比均匀混合并经过涂布上胶后,A组分中的环氧基团与B组分中的活泼胺基或羟基发生亲核加成反应,形成聚合物网络结构,而聚丙烯酸酯树脂穿插于该聚合物网络结构中。由于复配组分中的双酚A型或双酚F型环氧树脂分子结构中存在大量的苯环、醚键和羟基,不仅具有良好的刚性,而且对基材特别是金属、水泥等基材具有优异的附着力,并耐热、耐化学品性;而聚丙烯酸酯类胶粘剂具有独到的耐气候性及耐老化性能、优良的抗氧化性、防紫外线老化、耐水性好,同时其对塑料基材的粘接强度高。因此,本发明提高了胶层的耐化学药品性、耐溶剂性能、耐温性能、粘结强度。
本发明克服了胶粘剂要使用大量溶剂的问题,本发明以低粘度的环氧树脂和多元胺为反应性溶剂,提高固体份含量,较少或不用有机溶剂,减小了有机溶剂挥发对环境和使用者的危害,又节约资源。本发明所述的胶粘剂的实用性强,结合了环氧树脂和丙烯酸酯树脂的优良性能,采用双组份热固性的交联网状结构,提高了胶层的热学性能、力学性能,提高了粘结的强度,可作为多用途粘结剂,用于金属与金属之间的粘结、也可用于建筑防渗漏用粘结剂、陶瓷与陶瓷、金属与塑料之间的粘结、塑料与塑料之间的粘结。
本发明的原料来源广泛,具有良好的生产安全性和操作安全性,并且生产工艺简单、无副反应、产率高。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释和阐明,但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明,实施例中所用的方法和设备为本领域常规方法和设备,所用原料均为常规市售原料。
实施例1
本实施例提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂中A组分和B组分的各原料组成:
实施例2
本实施例提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂中A组分和B组分的各原料组成:
实施例3
本实施例提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂中A组分和B组分的各原料组成:
实施例4
本实施例提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂中A组分和B组分的各原料组成:
实施例5
本实施例提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂中A组分和B组分的各原料组成:
实施例6
本实施例提供多用途高固体份双组分复合胶粘剂中A组分和B组分的各原料组成:
实施例7
本实施例提供一种多用途高固体份型双组份复合胶粘剂的制备方法。
A组分制备步骤:
S1.将配比的环氧树脂及聚丙烯酸酯环氧树脂的合成单体和活性稀释剂混合均匀,投入2/3的偶氮二异丁腈,作为反应液;
S2.取1/3步骤S1所述反应液于带回流冷凝管的反应器中,通入回流冷凝水和氮气,控制温度为60~70℃,反应0.5~2.0h;
S3.通过恒压漏斗将余下的2/3的反应液滴加入反应器,滴加完全后,加入剩余1/3的引发剂,反应2.0~3.0h;
S4.将步骤S3中的反应液升温至70~85℃,继续反应0.5~2.0h,冷却,将产物密封保存。
B组分制备步骤:
Y1.将实施例1中配比的丙烯酸树脂单体、改性多元胺593、桐油及2/3的偶氮二异丁腈混合均匀得到反应液;
Y2.取1/3步骤S1所述反应液于带回流冷凝管的反应器中,通入回流冷凝水和氮气,控制为60~70℃,反应0.5~2.0h;
Y3.通过恒压漏斗将余下的反应液滴加入反应器,滴加完全后,加入剩余的1/3引发剂,反应2.0~3.0h;
Y4.将步骤S3中的反应液升温至70~85℃,继续反应0.5~2.0h,冷却,将产物密封保存。
实施例8~13为实施例1~6的原料配比按照实施例7所述方法制备而成,实施例8~13的A、B组分的固含量如表1:
表1
|
A组分固含量(%) |
B组分固含量(%) |
实施例8 |
100 |
100 |
实施例9 |
100 |
100 |
实施例10 |
100 |
100 |
实施例11 |
100 |
75 |
实施例12 |
100 |
100 |
实施例13 |
100 |
100 |
将实施例8制备的A、B组分按比例混合,将胶粘剂涂布到同种类或不同种类物体表面粘合,并在室温下进行剥离强度测试。其剥离强度如表2:
表2
粘合材料 |
剥离强度(N/15mm) |
PVC塑料-PVC塑料 |
8.0N/15mm |
PP塑料-PP塑料 |
6.8N/15mm |
金属(铁片)-金属(铁片) |
9.5N/15mm |
PVC塑料-金属(铁片) |
9.0N/15mm |
乙烯-醋酸乙烯共聚物-乙烯-醋酸乙烯共聚物 |
8.0N/15mm |
乙烯-醋酸乙烯共聚物-金属(铁片) |
8.3N/15mm |
将实施例11制备的A、B组分按比例混合,将胶粘剂涂布到同种类或不同种类物体表面粘合,烘除溶剂并在室温下进行剥离强度测试。其剥离强度如表3:
表3
粘合材料 |
剥离强度(N/15mm) |
PVC塑料-PVC塑料 |
7.8N/15mm |
PP塑料-PP塑料 |
7.2N/15mm |
金属(铁片)-金属(铁片) |
8.2N/15mm |
PVC塑料-金属(铁片) |
8.0N/15mm |
乙烯-醋酸乙烯共聚物-乙烯-醋酸乙烯共聚物 |
7.0N/15mm |
乙烯-醋酸乙烯共聚物-金属(铁片) |
7.5N/15mm |
由表1~3得出,本发明所述的多用途高固体份双组分复合胶粘剂的固含量高,粘合强度大,实用性强,适用于建筑、制鞋、膜的粘结与复合等多个应用领域,在生产和使用过程中完全或较少溶剂排放,具有环保、经济和易于操作。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。