CN101724370A - 环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，属粘合剂制备领域。该方法包括：制备聚酯多元醇：利用对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、己二酸和1，4丁二醇在一定条件下进行酯化后，再进行缩聚得到聚酯多元醇；利用制得的聚酯多元醇与聚醚多元醇混合后，使用无机填料、增粘树脂和有机硅偶联剂按比例复配，即得到一种环保型铝结构复合粘合剂。该制备方法通过对聚酯链段结构设计、聚醚多元醇链段单元的引入以及调整不同无机填料的配比，使制得的粘合剂具有极高铝基材复合强度和良好的操作性，通过该粘合剂可生产各种含铝基材的复合材料。该粘合剂制成的铝蜂窝复合产品力学性能高，无毒性、刺激性气体排出，耐侯性能优异。

Description

环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法

技术领域

本发明涉及粘合剂的制备领域，特别是涉及一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法。

背景技术

目前，通过铝结构粘合剂含有铝的基材复合在一起，使之成为一种具有独特性能且成本价格低廉的新型复合材料。该复合材料的典型产品为铝蜂窝板，该铝蜂窝板具有轻便、重量不到铝单板的1/3等优点。由于铝蜂窝板有着韧性好，强度高的优点，可以进行沉重板材设计，维修便宜，并有很好的隔音，隔热性能。这种铝蜂窝复合材料主要应用于建筑及装饰行业，可具有抗高风压、减震，隔音、保温、阻燃和比强度高等优良性能。最早多应用于航空航天方面，最近几年铝蜂窝技术才在民用工业的各领域应用。用途包括：船舶、车辆内饰，墙板、地板、吊顶板、隔断、门、风道、幕墙，赛艇船体、列车顶板等。

铝结构复合材料的性能通过铝结构粘合剂实现，涂布方式主要为刮涂或者淋涂的形式。目前复合材料用粘合剂主要以环氧型粘合剂为主，体系以环氧类树脂为主。目前复合材料用胶粘剂存在问题，主要是粘合后得到的复合材料的环保性能及抗冲击强度不良，由于环氧型粘合剂的环保性能不好，在操作的过程中有毒、刺激性气体挥发，产品民用性能不佳，适用性不好，且成本过高。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例的目的是提供一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，提供一种环保、经济，在制备铝结构复合材料中可替代环氧型粘合剂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，包括：

制备聚酯多元醇：

a、酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、25～35质量份的乙二醇、20～40质量份的己二酸、25～35质量份的1，4丁二醇加入到聚酯合成釜中，升温至210～240℃，反应6～8小时，酯化完成；

b、缩聚反应：

将酯化完成的聚酯合成釜内长抽真空，长抽真空的真空度达到-0.095Mpa，长抽真空时间为2～4小时；长抽真空后缩聚完成，得到的缩聚产物为聚酯多元醇；

复配：

将10～15质量份的上述制备聚酯多元醇步骤中制得的聚酯多元醇、15～30质量份的聚醚多元醇、50～60质量份的无机填料、5～10质量份的增粘树脂、0.5～1质量份的有机硅偶联剂混合均匀后，即制得固含为100％、25℃温度条件下粘度为2000～20000mPa·s的环保型铝结构复合材料用粘合剂。

通过上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中通过对聚酯链段结构设计、聚醚多元醇链段单元的引入以及对无机填料的配比的调整，并且，由于使用的聚氨酯复合材料无毒、不会在操作过程中放出毒气，使制得的粘合剂具有完全的环保性能、极高的复合牢度、良好的操作稳定性和对各种铝基材的广泛适用性，通过该粘合剂可制备各种环保型铝结构复合材料，制得的环保型铝结构复合材料耐候性能优异，具有优良的适用性。

具体实施方式

为便于理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例一提供一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，制得的粘合剂复合性能优异，操作性能稳定，适用于各种铝基材复合来制备环保型复合材料，该制备方法具体包括：

制备聚酯多元酯：

a、酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、25～35质量份的乙二醇、20～40质量份的己二酸、25～35质量份的1，4丁二醇加入到聚酯合成釜中，升温至210～240℃，反应6～8小时，酯化完成；在该酯化步骤中，保持聚酯合成釜的馏出物的馏出量稳定在1～3质量份/小时；待酯化反应完毕后，取样测酸值确认酯化是否合格，若取样的酸值≤25mgKOH/g，则确认酯化合格；

b、缩聚反应：

对酯化完成的聚酯合成釜内长抽真空，长抽真空的真空度达到-0.095Mpa，长抽真空时间为2～4小时；长抽真空后缩聚完成，测试取样的酸值为3～5mgKOH/g、在60℃温度条件下的粘度为20000～100000mPa·s，得到的缩聚产物为聚酯多元醇；在该缩聚反应步骤中，在长抽真空后，向聚酯合成釜中通入氮气至0.02Mpa取样，并通过测试取样的粘度、羟值及酸值来确认制得的聚酯多元醇是否合格，若测试取样的酸值为3～5mgKOH/g、在60℃温度条件下的粘度为20000～100000mPa·s，则确认制得合格的聚酯多元醇；

复配：

将10～15质量份的上述制备聚酯多元酯步骤中制得的聚酯多元醇、15～30质量份的聚醚多元醇、50～60质量份的无机填料、5～10质量份的增粘树脂、0.5～1质量份的有机硅偶联剂混合均匀后，即制得固含为100％，25℃温度条件下粘度为2000～20000mPa·s的环保型铝结构复合材料用粘合剂。

上述复配步骤中所用的聚醚多元醇包括：聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的任一种。

上述复配步骤中所用的无机填料包括：400目的粉末碳酸钙、1250目的粉末碳酸钙、粉末氧化钙、比表面积为200m2/g的气相二氧化硅、吸油值为110ml/100g的碳黑中的任一种或任意几种的组合；

上述复配步骤中所用的增粘树脂包括：萜烯树脂、萜烯-酚醛树脂、松香树脂中的任一种。

上述复配步骤中所用的有机硅偶联剂包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基三乙氧基硅烷中的任一种。

本发明实施例提供的制备方法中，通过对聚酯链段结构设计、聚醚多元醇链段单元的引入以及对无机填料的配比的调整，并且，由于使用的聚氨酯复合材料无毒、形成的粘合剂不会在操作过程中放出毒气，使制得的粘合剂具有完全的环保性能、极高的复合牢度、良好的操作稳定性和对各种铝基材的广泛适用性，通过该粘合剂可制备各种环保型铝结构复合材料，制得的环保型铝结构复合材料耐候性能优异，具有优良的适用性。

实施例二

本实施例二提供一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，制得的粘合剂可适用于各种铝基材复合来制备环保型复合材料，该制备方法具体包括：

(1)制备聚酯多元醇：

按下述配比取各原料：

原料                    配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯        15

乙二醇                  20

己二酸                  40

1，4丁二醇              25

制备聚酯多元醇：

a、酯化：

将15质量份的对苯二甲酸二甲酯、20质量份的乙二醇、40质量份的己二酸、25质量份的1，4丁二醇加入到聚酯合成釜中，升温至220℃，反应8小时，完成酯化；酯化过程中，注意观察聚酯合成釜馏出物情况，保持馏出量稳定在1～2质量份/小时，待酯化反应完毕，测量酸值为22mgKOH/g(≤25mgKOH/g)，则确认酯化合格；

c、缩聚反应：

对上述酯化完成后的聚酯合成釜进行长抽真空，长抽真空的真空度要达到-0.095Mpa，长抽真空时间为4小时，聚酯合成釜的馏出物约为10质量份；长抽真空后，即制得聚酯多元醇；

在长抽真空后，向聚酯合成釜中通入氮气至0.02Mpa左右取样，测试取样粘度和酸值，测得取样的粘度为30000mPa·s(60℃温度下)，酸值为3mgKOH/g，则确认制得的聚酯多元醇合格；

(2)复配：

按下述配比取各原料：

原料                        配比(质量份)

上述步骤(1)制备的聚酯多元醇 10

聚氧化丙烯二醇              25

碳酸钙(400目)               50

氧化钙                      5

气相二氧化硅                2

松香树脂                    7

γ-巯基三乙氧基硅烷(KH560)                1

复配方法：

将10质量份的上述步骤(1)制备的聚酯多元醇与25质量份的聚氧化丙烯二醇、50质量份的碳酸钙(400目)、5质量份的氧化钙、2质量份的气相二氧化硅(比表面积200m2/g)、7质量份的松香树脂、1质量份的γ-巯基三乙氧基硅烷(KH560)混合均匀后，在60℃的情况下混合2h，即制得粘合剂。测试制得粘合剂的固含为100％，粘度为16000mPa·s(25℃温度下)。

实施例三

本实施例三提供一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，制得的粘合剂可适用于各种铝基材复合来制备环保型复合材料，该制备方法具体包括：

(1)制备聚酯多元醇：

按下述质量配比取各原料：

原料                    配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯        20

乙二醇                  30

己二酸                  25

1，4丁二醇              25

本实施例制备聚酯多元醇的方法与实施例二给出的制备聚酯多元醇的方法基本相同，可参见实施例二，在此不再重复。制备聚酯多元醇的酯化步骤反应完毕，测量取样产物的酸值为15mgKOH/g(≤25mgKOH/g)，表明酯化步骤合格；缩聚反应步骤完毕，测试取样粘度和酸值，测得取样的粘度为70000mPa·s(60℃温度下)，酸值为1mgKOH/g，表明制得合格的聚酯多元醇；

(2)复配：

按下述配比取各原料：

原料                         配比(质量配比)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇  15

聚四氢呋喃二醇               27

碳酸钙(400目)                46

氧化钙                       4

萜烯树脂                     7.3

γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)        0.7

制备方法：

将15质量份的上述步骤(1)制备的聚酯多元醇与27质量份的聚四氢呋喃二醇、46质量份的碳酸钙(400目)、4质量份的氧化钙、7.3质量份的萜烯树脂、0.7质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)混合均匀后，在60℃的情况下反应4h，制得粘合剂，测试其固含为100％，粘度为6000mPa·s(25℃温度下)。

实施例四

本实施例四提供一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，制得的粘合剂可适用于各种铝基材复合来制备环保型复合材料，该制备方法具体包括：

(1)制备聚酯多元醇：

按下述质量配比取各原料：

原料                配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯    10

乙二醇              35

己二酸              20

1，4丁二醇          25

本实施例制备聚酯多元醇的方法也与实施例一给出的制备聚酯多元醇的方法基本相同，可参见实施例一，在此不再重复。酯化反应完毕，测量酸值为25mgKOH/g(≤25mgKOH/g)；缩聚反应完毕，测试取样粘度和酸值，测得取样的粘度为45000mPa·s(60℃温度下)，酸值为3mgKOH/g。

(2)复配：

原料                           配比(质量份)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇    12

聚氧化丙烯二醇                 30

碳酸钙(1250目)                 55

氧化钙                         5

萜烯一酚醛树脂                 7.5

γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)   0.5

复配的制备方法：

将12质量份的上述步骤(1)制备的聚酯多元醇与30质量份的聚氧化丙烯二醇(聚醚多元醇)、55质量份的碳酸钙(1250目)、5质量份的氧化钙、7.5质量份的萜烯-酚醛树脂、0.5质量份的γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)混合均匀后，在60℃的情况下混合4h，制得粘合剂，测试其固含为100％，粘度为20000mPa·s(25℃温度下)。

上述各实施例制得的粘合剂实际使用时，可与平均官能度为2.7的PAPI(多亚甲基多苯基异氰酸酯)配合，可以用于对环保型含铝结构复合材料的复合。

综上所述，本发明实施例的制备方法，通过对聚酯链段结构设计、聚醚多元醇链段单元的引入以及无机填料的配比，使制得的粘合剂具有极高的复合牢度和对各种极性复合基材的广泛适用性。利用该粘合剂施胶后，复合操作环境友好，利用粘合剂制成的环保型铝结构复合品力学性能高，无毒性、刺激性气体排出，且耐侯性能优异，具有优良的户外适用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，包括：

制备聚酯多元醇：

a、酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、25～35质量份的乙二醇、20～40质量份的己二酸、25～35质量份的1，4丁二醇加入到聚酯合成釜中，升温至210～240℃，反应6～8小时，酯化完成；

b、缩聚反应：

将酯化完成的聚酯合成釜内长抽真空，长抽真空的真空度达到-0.095Mpa，长抽真空时间为2～4小时；长抽真空后缩聚完成，得到的缩聚产物为聚酯多元醇；

复配：

将10～15质量份的上述制备聚酯多元醇步骤中制得的聚酯多元醇、15～30质量份的聚醚多元醇、50～60质量份的无机填料、5～10质量份的增粘树脂、0.5～1质量份的有机硅偶联剂混合均匀后，即制得固含为100％、25℃温度条件下粘度为2000～20000mPa·s的环保型铝结构复合材料用粘合剂。

2.如权利要求1所述的环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，所述制备聚酯多元酯的酯化步骤中，保持聚酯合成釜的馏出物的馏出量为1～3质量份/小时；待酯化反应完毕后，取样测酸值确认酯化是否合格，若取样的酸值≤25mgKOH/g，则确认酯化合格。

3.如权利要求1所述的环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，所述方法的制备聚酯多元酯的缩聚反应步骤中，在长抽真空后，向聚酯合成釜中通入氮气至0.02Mpa取样，并通过测试取样的粘度、羟值及酸值来确认制得的聚酯多元醇是否合格，若测试取样的酸值为3～5mgKOH/g、在60℃温度条件下的粘度为20000～100000mPa·s，则确认制得合格的聚酯多元醇。

4.如权利要求1所述的环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，所述复配步骤中所用的聚醚多元醇包括：

聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的任一种。

5.如权利要求1所述的环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，所述复配步骤中所用的无机填料包括：

400目的粉末碳酸钙、1250目的粉末碳酸钙、粉末氧化钙、比表面积为200m2/g的气相二氧化硅、吸油值为110ml/100g的碳黑中的任一种或任意几种的组合。

6.如权利要求1所述的环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，所述复配步骤中所用的增粘树脂包括：

萜烯树脂、萜烯-酚醛树脂、松香树脂中的任一种。

7.如权利要求1所述的环保型铝结构复合材料用粘合剂的制备方法，其特征在于，所述复配步骤中所用的有机硅偶联剂包括：

γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基三乙氧基硅烷中的任一种。