CN115772378A - 一种双组分聚氨酯胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双组分聚氨酯胶及其制备方法，该双组份聚氨酯胶包括树脂组分和固化剂组分；所述树脂组分包括多元醇、催化剂、增塑剂和粉体；所述固化剂组分包括预聚物、增塑剂、粉体和除水剂；所述多元醇选自聚醚多元醇、改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇或改性棕榈油多元醇中的一种或多种；所述预聚物为PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，与多元醇反应所得的NCO封端预聚物。该双组份聚氨酯胶具有粘结强度高、快速粘接和易返工的特点，其制备方法步骤简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其涉及一种双组分聚氨酯胶及其制备方法。
背景技术
目前铝合金与玻璃粘接用的双组分聚氨酯粘接胶使用常规原料并配催化剂可以达到高强度和快速粘接。但是在铝合金与玻璃装配出现错误或者误差较大时，需进行返工，但基于现有的双组分聚氨酯的高强度快速粘接特性，无法将粘接后的铝合金与玻璃拆分返工，导致较高的报废率，增加了生产成本。
有鉴于以，有必要提出一种既具备高强度和快速粘接特性，还能便于返工的粘结剂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种双组分聚氨酯胶及其制备方法，该双组份聚氨酯胶具有粘结强度高、快速粘接和易返工的特点，其制备方法步骤简单易操作。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双组分聚氨酯胶，包括树脂组分和固化剂组分；
所述树脂组分包括多元醇、催化剂、增塑剂和粉体；
所述固化剂组分包括预聚物、增塑剂、粉体和除水剂；
所述多元醇选自聚醚多元醇、改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇或改性棕榈油多元醇中的一种或多种；
所述预聚物为PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，与多元醇反应所得的NCO封端预聚物。
进一步的，以质量百分比计，所述树脂组分包括多元醇30-60％、增塑剂0-20％、催化剂0-0.1％、粉体为30-60％；
以质量百分比计，所述固化剂组分包括预聚物40-60％、增塑剂0-10％、粉体为30-50％、除水剂为0.1-1.0％。
进一步的，所述预聚物采用的多元醇为分子量1000-5000的2官能度或3官能度的聚醚多元醇；
所述NCO封端预聚物中NCO的质量含量为1-9％。
进一步的，所述树脂组分中的聚醚多元醇为分子量1000-5000的2官能度或3官能度的聚醚多元醇；
所述2官能度的聚醚多元醇的分子量为1000-2000；所述3官能度的聚醚多元醇的分子量为3000-5000。
进一步的，所述树脂组分中的粉体选自气硅、重钙、改性纳米钙、煅烧高岭土、炭黑、分子筛活化粉中的一种或多种；
所述固化剂组分中的粉体选自气硅、硅微粉、重钙、纳米钙、改性纳米钙、煅烧高岭土、滑石粉、炭黑中的两种或多种。
进一步的，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋和异辛酸锌中的一种或多种。
进一步的，所述树脂组分和所述固化剂组分中的增塑剂均为DBP、DOP、DINP、DOA、DOTP、TXIP中的一种或多种。
进一步的，所述除水剂为对甲苯磺酰异氰酸酯。
一种双组分聚氨酯胶的制备方法，该方法用于制备上述的双组分聚氨酯胶；该方法包括以下步骤：
制备树脂组分：对所有原料预先高温除水，向行星搅拌釜内加入除催化剂外的其他原料，常温搅拌均匀，保持真空度30-60min，破真空后加入催化剂继续在真空度下搅拌分散10-20min，得到所述的树脂组分；
制备固化剂组分：将预聚物、增塑剂和粉体在行星搅拌釜内分散均匀并保持真空度30-60min，破真空后加入除水剂继续在真空度下搅拌分散10-20min，得到所述树脂组分。
进一步的，所述预聚物的制备方法为：将多元醇在120℃下抽真空除水1.5-2h，降温至80-90℃后破真空，之后加入PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，保温反应2-4h，测试反应物的NCO质量含量达到1-9％后，进行降温除泡后得到所述NCO封端预聚物。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明以聚酯多元醇或小分子量扩链交联剂对植物油多元醇进行改性，增加了对铝合金/玻璃粘接效果好的基团，充分运用了长碳链韧性好和改性剂强度高的优点达到上述目的。发明中的树脂组分中的多元醇采用聚醚多元醇、改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇和/或改性棕榈油多元醇，其中的改性植物油多元醇能增强聚氨酯胶与铝合金的粘接强度达到快速粘贴和高强度的效果，并保留的植物油多元醇的韧性，方便聚氨酯胶施工的后续返工。
基于本发明的树脂组分和固化剂组分的配方设置，本发明能通过添加少量催化剂达到快速粘接强度高，且在60℃下快速返工，铝合金和玻璃无残胶的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种双组分聚氨酯胶，包括树脂组分和固化剂组分；
所述树脂组分包括多元醇、催化剂、增塑剂和粉体；
所述固化剂组分包括预聚物、增塑剂、粉体和除水剂；
所述多元醇选自聚醚多元醇、改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇或改性棕榈油多元醇中的一种或多种；
所述预聚物为PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，与多元醇反应所得的NCO封端预聚物。
本发明的双组份聚氨酯胶用于铝合金与玻璃之间的粘接，还适用于其他极性较大材料之间的粘接，如橡胶材料与金属材料之间的粘接、不锈钢、铜或钛合金与玻璃之间的粘接。
PAPI即多亚甲基多苯基多异氰酸酯，MDI即二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯，TDI即2,4-二异氰酸基-1-甲基苯，HMDI即4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，HDI三聚体即六亚甲基二异氰酸酯的三聚体、IPDI即异佛尔酮二异氰酸酯。本发明以聚酯多元醇或小分子量扩链交联剂对植物油多元醇进行改性，增加了对铝合金/玻璃粘接效果好的基团，充分运用了长碳链韧性好和改性剂强度高的优点达到上述目的。
植物油多元醇由于其价格低、来源广泛、韧性好的优点被广泛应用于聚氨酯胶粘剂中，但是其对铝合金等金属的粘接效果较差，其与石油基多元醇相比具有易于改性的优点。本发明中的树脂组分中的多元醇采用聚醚多元醇、改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇和/或改性棕榈油多元醇，其中的改性植物油多元醇能增强聚氨酯胶与铝合金的粘接强度达到快速粘贴和高强度的效果，并保留的植物油多元醇的韧性，方便聚氨酯胶施工的后续返工。
具体的，改性植物油多元醇为聚酯改性蓖麻油、三羟甲基丙烷改性蓖麻油、聚酯改性大豆油多元醇、三羟甲基丙烷改性大豆油多元醇、聚酯改性棕榈油多元醇、三羟甲基丙烷改性棕榈油多元醇，其中的，聚酯改性是指采用聚酯多元醇对植物油多元醇进行改性。本发明采用小分子扩链交联剂或低分子量的聚酯多元醇对植物油多元醇进行醇解改性后得到含极性基团的多元醇从而增强与铝合金的粘接强度和保留的植物油多元醇的韧性。
优选的，树脂组分中的多元醇选用改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇或改性棕榈油多元醇中的一种或多种与聚醚多元醇相混合使用。
进一步的，以质量百分比计，所述树脂组分包括多元醇30-60％、增塑剂0-20％、催化剂0-0.1％、粉体为30-60％；以质量百分比计，所述固化剂组分包括预聚物40-60％、增塑剂0-10％、粉体为30-50％、除水剂为0.1-1.0％。
基于本发明的树脂组分和固化剂组分的配方设置，本发明能通过添加少量催化剂达到快速粘接强度高，且在60℃下快速返工，铝合金和玻璃无残胶的效果。优选的，以质量百分比计，所述树脂组分包括，多元醇30-50％、增塑剂2-10％、催化剂0.02-0.05％、粉体为45-60％；以质量百分比计，所述固化剂组分包括预聚物为45-55％、增塑剂2-7％、粉体为40-50％、除水剂为0.3-0.7％。
具体的，预聚物采用的多元醇为分子量1000-5000的2官能度或3官能度的聚醚多元醇；所述NCO封端预聚物中NCO的质量含量为1-9％。树脂组分中的聚醚多元醇为分子量1000-5000的2官能度或3官能度的聚醚多元醇。
预聚物和树脂组分中的聚醚多元醇分子量具体为：2官能度的聚醚多元醇的分子量为1000-2000；所述3官能度的聚醚多元醇的分子量为3000-5000。
更进一步说明，所述树脂组分中的粉体选自气硅、重钙、改性纳米钙、煅烧高岭土、炭黑、分子筛活化粉中的一种或多种；所述固化剂组分中的粉体选自气硅、硅微粉、重钙、纳米钙、改性纳米钙、煅烧高岭土、滑石粉、炭黑中的两种或多种，固化剂组分中的粉体选自气硅、改性纳米钙、炭黑中的两种或多种。其中的气硅又称气相法白炭黑。
更进一步说明，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋和异辛酸锌中的一种或多种。所述树脂组分和所述固化剂组分中的增塑剂均为DBP、DOP、DINP、DOA、DOTP、TXIP中的一种或多种。优选的，催化剂为二月桂酸二丁基锡，增塑剂为DOTP。除水剂为对甲苯磺酰异氰酸酯。
相应的，本发明还提供一种双组分聚氨酯胶的制备方法，该方法用于制备上述的双组分聚氨酯胶；该方法包括以下步骤：
制备树脂组分：对所有原料预先高温除水，向行星搅拌釜内加入除催化剂外的其他原料，常温搅拌均匀，保持真空度30-60min，破真空后加入催化剂继续在真空度下搅拌分散10-20min，得到所述的树脂组分；
制备固化剂组分：将预聚物、增塑剂和粉体在行星搅拌釜内分散均匀并保持真空度30-60min，破真空后加入除水剂继续在真空度下搅拌分散10-20min，得到所述树脂组分。
上述制备方法步骤简单易操作，能高效获得本发明的高强度、快速粘接和易返工的双组份聚氨酯胶。
更进一步说明，预聚物的制备方法为：将多元醇在120℃下抽真空除水1.5-2h，降温至80-90℃后破真空，之后加入PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，保温反应2-4h，测试反应物的NCO质量含量达到1-9％后，进行降温除泡后得到所述NCO封端预聚物。
以下通过实施例和对比例进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例2
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例3
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例4
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例5
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例6
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例7
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例8
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例9
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例10
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例11
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例12
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例13
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例14
本实施例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
对比例1
本对比例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
对比例2
本对比例的双组份聚氨酯胶中的树脂组分和固化剂组分以质量百分比计的配方如下表所示：
实施例1-14和对比例1-2的双组份聚氨酯胶均采用以下方法制备而成，具体如下：
制备树脂组分：所有原料预先高温除水，使液料水分含量＜500ppm，粉体水分含量＜1000ppm；行星搅拌釜内加入除催化剂外的其他原料，常温高速分散搅拌均匀并保持抽真空30-60min后破真空快速加入催化剂继续抽真空搅拌分散10-20min即可压料出胶；
固化剂组分的制备：将增塑剂和粉体预先高温除水，增塑剂水分含量＜500ppm，粉体水分含量＜1000ppm；向行星搅拌釜内加入预聚物、增塑剂和粉体，高速搅拌分散均匀并保持抽真空30-60min后破真空快速加入除水剂继续抽真空搅拌分散10-20min即可压料出胶。
固化剂组分中的预聚物的制备过程为：将多元醇120℃抽真空除水1.5-2h后，降温至80-90℃破真空，加入PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种保温反应2-4h测NCO质量含量达到要求即可降温抽空除泡后包装出釜。
对实施例1-14和对比例1-2的双组份聚氨酯胶进行测试，测试结果如下表所示。
上表中，可操作时间是指树脂组分和固化剂组分混合均匀后可进行施工的时间，需在该时间范围内将双组份聚氨酯胶涂抹于粘接处并使两种材料相接。上述测试结果中的剪切强度和60℃返工数据是以铝合金和玻璃进行粘接得出的，60℃返工是指，需要返工时，将粘接处的双组份聚氨酯胶加热至60℃后撕下。
由上表可知，本发明实施例1-14的双组份聚氨酯胶均具有高强度、快速粘接和易返工的特点。对比例1的树脂组分中采用了芳香族聚酯多元醇，导致60℃返工出现粘胶现象，这是因为芳香族聚酯多元醇的极性大，强度高，软化点温度高，60℃无法返工。对比例2的树脂组分采用了蓖麻油多元醇，蓖麻油多元醇由于其长碳链表现为柔韧性好，但是其强度要比聚酯多元醇差，制成胶的强度低。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双组分聚氨酯胶，其特征在于，包括树脂组分和固化剂组分；
所述树脂组分包括多元醇、催化剂、增塑剂和粉体；
所述固化剂组分包括预聚物、增塑剂、粉体和除水剂；
所述多元醇选自聚醚多元醇、改性蓖麻油多元醇、改性大豆油多元醇或改性棕榈油多元醇中的一种或多种；
所述预聚物为PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，与多元醇反应所得的NCO封端预聚物。
2.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，以质量百分比计，所述树脂组分包括多元醇30-60％、增塑剂0-20％、催化剂0-0.1％、粉体为30-60％；
以质量百分比计，所述固化剂组分包括预聚物40-60％、增塑剂0-10％、粉体为30-50％、除水剂为0.1-1.0％。
3.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，所述预聚物采用的多元醇为分子量1000-5000的2官能度或3官能度的聚醚多元醇；
所述NCO封端预聚物中NCO的质量含量为1-9％。
4.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，所述树脂组分中的聚醚多元醇为分子量1000-5000的2官能度或3官能度的聚醚多元醇；
所述2官能度的聚醚多元醇的分子量为1000-2000；所述3官能度的聚醚多元醇的分子量为3000-5000。
5.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，所述树脂组分中的粉体选自气硅、重钙、改性纳米钙、煅烧高岭土、炭黑、分子筛活化粉中的一种或多种；
所述固化剂组分中的粉体选自气硅、硅微粉、重钙、纳米钙、改性纳米钙、煅烧高岭土、滑石粉、炭黑中的两种或多种。
6.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋和异辛酸锌中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，所述树脂组分和所述固化剂组分中的增塑剂均为DBP、DOP、DINP、DOA、DOTP、TXIP中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶，其特征在于，所述除水剂为对甲苯磺酰异氰酸酯。
9.一种双组分聚氨酯胶的制备方法，其特征在于，该方法用于制备权利要求1-8任一项所述的双组分聚氨酯胶；该方法包括以下步骤：
制备树脂组分：对所有原料预先高温除水，向行星搅拌釜内加入除催化剂外的其他原料，常温搅拌均匀，保持真空度30-60min，破真空后加入催化剂继续在真空度下搅拌分散10-20min，得到所述的树脂组分；
制备固化剂组分：将预聚物、增塑剂和粉体在行星搅拌釜内分散均匀并保持真空度30-60min，破真空后加入除水剂继续在真空度下搅拌分散10-20min，得到所述树脂组分。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述预聚物的制备方法为：将多元醇在120℃下抽真空除水1.5-2h，降温至80-90℃后破真空，之后加入PAPI、MDI、TDI、HMDI、HDI三聚体、IPDI中的一种或多种，保温反应2-4h，测试反应物的NCO质量含量达到1-9％后，进行降温除泡后得到所述NCO封端预聚物。
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