CN115160972A - 一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂及其制备方法，导热阻燃聚氨酯胶粘剂包括A组分和B组分，其中，按质量份数计，A组分的原料包括：聚醚多元醇70‑100份，扩链剂5‑10份，交联剂0.1‑1份，纳米氮化硼5‑10份，纳米氢氧化铝5‑15份，次磷酸铝5‑15份，偶联剂1‑3份，表面活性剂0.5‑1份，催化剂0.1‑0.5份，颜料0.1‑0.5份；所述B组分的原料包括：多异氰酸酯固化剂。本发明的导热阻燃聚氨酯胶粘剂中加入纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝，三者具有协同增效作用，使得所制备的聚氨酯胶粘剂同时兼具导热和阻燃性能。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯胶粘剂技术领域，具体涉及一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂，因为其中含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯和氨基甲酸酯基团，所以它可以与含有活泼氢的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学粘合力。聚氨酯与被粘合材料之间产生的氢键作用会使分子内聚力增强，从而使粘接更加牢固。正是由于其优良的粘接性能和对多种基材的粘接适应性，使其应用领域不断扩大，在国内外成为发展最快的胶粘剂。
但是，聚氨酯胶粘剂其较差导热和阻燃性能限制了其进一步的应用，为了进一步扩大聚氨酯胶粘剂的应用范围，亟需开发导热阻燃的聚氨酯胶粘剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂，具有优异的导热和阻燃性。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中，按质量份数计，A组分的原料包括：聚醚多元醇70-100份，扩链剂5-10份，交联剂0.1-1份，纳米氮化硼5-10份，纳米氢氧化铝5-15份，次磷酸铝5-15份，偶联剂1-3份，表面活性剂0.5-1份，催化剂0.1-0.5份，颜料0.1-0.5份；所述B组分的原料包括：多异氰酸酯固化剂。
优选的，所述聚醚多元醇包括第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇，其中，第一聚醚多元醇由二甘醇、甘油、季戊四醇、山梨醇和蔗糖中的两种以上起始，与环氧丙烷聚合而成，官能度4～5，羟值400～600mgKOH/g；第二聚醚多元醇，由甘油起始，与环氧丙烷聚合而成，官能度2～3，羟值400～550mgKOH/g。
优选的，所述扩链剂为1,4-丁二醇与二乙二醇的混合物。
优选的，所述交联剂为三乙醇胺或二乙醇胺。
优选的，所述纳米氮化硼：纳米氢氧化铝：次磷酸铝的质量比为1:1:1。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述表面活性剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段或接枝共聚物。
优选的，所述颜料为黑色浆9005。
优选的，所述多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯或者芳香族多异氰酸酯之任一种。
本发明的另一目的是提供一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝与偶联剂放入高速混合机中，机械搅拌至混合均匀，得到混合填料；
（2）依次将聚醚多元醇、扩链剂、交联剂、催化剂、表面活性剂、颜料、步骤（1）得到的混合填料加入反应釜、搅拌，得的混合物料A；
（3）将混合物料A与B组分混合搅拌，得到聚氨酯胶粘剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明同时加入纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝，三者具有协同增效作用，使得所制备的聚氨酯胶粘剂同时兼具导热和阻燃性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中，按质量份数计，A组分的原料包括：第一聚醚多元醇60份，第二聚醚多元醇40份，1,4-丁二醇4份，二乙二醇4份，三乙醇胺0.5份，纳米氮化硼（等效直径200nm）10份，纳米氢氧化铝（等效直径30nm）10份，次磷酸铝10份，偶联剂KH550 1份，表面活性剂B8526 0.5份，二月桂酸二丁基锡0.3份，黑色浆90050.1份；所述B组分的原料包括：六亚甲基二异氰酸酯。
其中，第一聚醚多元醇官能度4.2，羟值500mgKOH/g，山梨醇和二甘醇起始，环氧丙烷接枝；第二聚醚多元醇官能度3，羟值420mgKOH/g，甘油起始，环氧丙烷接枝。
一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝与偶联剂放入高速混合机中，机械搅拌至混合均匀，得到混合填料；
（2）依次将聚醚多元醇、扩链剂、交联剂、催化剂、表面活性剂、颜料、步骤（1）得到的混合填料加入反应釜、搅拌，得的混合物料A；
（3）将混合物料A与B组分混合搅拌，得到聚氨酯胶粘剂，其中A组分与B组分按OH/NCO摩尔比1：1混合。
实施例2
一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中，按质量份数计，A组分的原料包括：第一聚醚多元醇50份，第二聚醚多元醇50份，1,4-丁二醇4份，二乙二醇4份，三乙醇胺0.6份，纳米氮化硼（等效直径200nm）10份，纳米氢氧化铝（等效直径30nm）10份，次磷酸铝10份，偶联剂KH560 2份，表面活性剂B8534 0.8份，二月桂酸二丁基锡0.3份，黑色浆90050.1份；所述B组分的原料包括：六亚甲基二异氰酸酯。
其中，第一聚醚多元醇官能度4.2，羟值430mgKOH/g，蔗糖和甘油起始，环氧丙烷接枝；第二聚醚多元醇官能度3，羟值500mgKOH/g，甘油起始，环氧丙烷接枝。
一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝与偶联剂放入高速混合机中，机械搅拌至混合均匀，得到混合填料；
（2）依次将聚醚多元醇、扩链剂、交联剂、催化剂、表面活性剂、颜料、步骤（1）得到的混合填料加入反应釜、搅拌，得的混合物料A；
（3）将混合物料A与B组分混合搅拌，得到聚氨酯胶粘剂，其中A组分与B组分按OH/NCO摩尔比1：1混合。
实施例3
一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中，按质量份数计，A组分的原料包括：第一聚醚多元醇50份，第二聚醚多元醇50份，1,4-丁二醇4份，二乙二醇4份，三乙醇胺0.6份，纳米氮化硼（等效直径200nm）10份，纳米氢氧化铝（等效直径30nm）10份，次磷酸铝10份，偶联剂KH570 2份，表面活性剂AK8827 0.8份，二月桂酸二丁基锡0.3份，黑色浆90050.1份；所述B组分的原料包括：六亚甲基二异氰酸酯。
其中，第一聚醚多元醇官能度4.2，羟值500mgKOH/g，山梨醇和二甘醇起始，环氧丙烷接枝；第二聚醚多元醇官能度3，羟值500mgKOH/g，甘油起始，环氧丙烷接枝。
一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝与偶联剂放入高速混合机中，机械搅拌至混合均匀，得到混合填料；
（2）依次将聚醚多元醇、扩链剂、交联剂、催化剂、表面活性剂、颜料、步骤（1）得到的混合填料加入反应釜、搅拌，得的混合物料A；
（3）将混合物料A与B组分混合搅拌，得到聚氨酯胶粘剂，其中A组分与B组分按OH/NCO摩尔比1：1混合。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：不加入纳米氮化硼。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：不加入纳米氢氧化铝。
对比例3
与实施例1的区别仅在于：不加入次磷酸铝。
对比例4
与实施例1的区别仅在于：不加入纳米氮化硼和纳米氢氧化铝。
对比例5
与实施例1的区别仅在于：不加入纳米氮化硼和次磷酸铝。
对比例6
与实施例1的区别仅在于：不加入纳米氢氧化铝和次磷酸铝。
对比例7
与实施例7的区别仅在于：纳米氮化硼8份，纳米氢氧化铝12份，次磷酸铝10份。
将实施例1-3与对比例1-7进行导热性能和阻燃性能测试，具体测试方法如下：
导热系数按照ASTM D5470-2012热导性电绝缘材料的热传输特性的标准试验方法进行测试；
阻燃性能采用美国ANSI/UL-94-1985标准测试。
本发明的实施例和对比例的性能测试结果如表1所示。
表1 实施例和对比例的性能测试结果
从上表中可以看出，与实施例1-3的聚氨酯胶粘剂相比，不加入纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝中至少一种所制备的聚氨酯胶粘剂的导热和阻燃性较差，且从实施例1与对比例1-6中的性能测试结果可以看出，仅加入纳米氢氧化铝和次磷酸铝（对比例1）、仅加入纳米氮化硼（对比例6）以及同时加入纳米氢氧化铝、次磷酸铝和纳米氮化硼（实施例1）的性能结果来看，同时加入纳米氢氧化铝、次磷酸铝和纳米氮化硼（实施例1）的导热和阻燃性能明显大于期望导热和阻燃效果（仅加入纳米氢氧化铝和次磷酸铝、仅加入纳米氮化硼效果之和），本发明的纳米氢氧化铝、次磷酸铝和纳米氮化硼具有协同增效作用，并不是简单的叠加效果。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，按质量份数计，A组分的原料包括：聚醚多元醇70-100份，扩链剂5-10份，交联剂0.1-1份，纳米氮化硼5-10份，纳米氢氧化铝5-15份，次磷酸铝5-15份，偶联剂1-3份，表面活性剂0.5-1份，催化剂0.1-0.5份，颜料0.1-0.5份；所述B组分的原料包括：多异氰酸酯固化剂。
2.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述聚醚多元醇包括第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇，其中，第一聚醚多元醇由二甘醇、甘油、季戊四醇、山梨醇和蔗糖中的两种以上起始，与环氧丙烷聚合而成，官能度4～5，羟值400～600mgKOH/g；第二聚醚多元醇，由甘油起始，与环氧丙烷聚合而成，官能度2～3，羟值400～550mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述扩链剂为1,4-丁二醇与二乙二醇的混合物。
4.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述交联剂为三乙醇胺或二乙醇胺。
5.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述纳米氮化硼：纳米氢氧化铝：次磷酸铝的质量比为1:1:1。
6.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
7.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述表面活性剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段或接枝共聚物。
8.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述颜料为黑色浆9005。
9.根据权利要求1所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯或者芳香族多异氰酸酯之任一种。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的导热阻燃聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将纳米氮化硼、纳米氢氧化铝、次磷酸铝与偶联剂放入高速混合机中，机械搅拌至混合均匀，得到混合填料；
（2）依次将聚醚多元醇、扩链剂、交联剂、催化剂、表面活性剂、颜料、步骤（1）得到的混合填料加入反应釜、搅拌，得的混合物料A；
（3）将混合物料A与B组分混合搅拌，得到聚氨酯胶粘剂。
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