CN101885954A - 聚丙烯复合材料用胶粘剂的制备方法及该胶粘剂的胶粘方法 - Google Patents

Abstract

一种聚丙烯复合材料用胶粘剂的制备方法，其特征在于步骤a聚丙烯的接枝共聚和步骤b水性聚丙烯粘胶剂的合成，本发明还公开了该胶粘剂的胶粘方法，步骤如下：在注塑机的下模具处放入金属样条，在金属样条的上方均匀涂布聚丙烯复合材料用粘胶剂，形成涂层，聚丙烯自料斗进入熔融区域，随着上模具进行合模压板，压板后，固化。

Description

聚丙烯复合材料用胶粘剂的制备方法及该胶粘剂的胶粘方法

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂的制备方法，尤其涉及一种应用于聚丙烯与金属复合材料的胶粘剂的制备方法，本发明还涉及该胶粘剂的胶粘方法。

背景技术

不锈钢(简称SUS)与聚丙烯(简称PP)复合结构材料具有价廉、质轻、环保、耐用、抗腐蚀和抗冲击能力强等特点，因此，以聚丙烯为主体，表面粘结一层不锈钢形成的SUS/PP复合结构的材料兼有两者的优点，正逐步地取代污染性和毒害性大的传统的SUS与聚氯乙烯(简称PVC)复合结构材料，在汽车车门、车窗、内外饰件等处获得了广泛地应用，其在汽车中的比重亦不断增加，已成为国际汽车制造业新材料的热点。

然而，PP分子中没有极性基团，表面能很低，是一种难粘的材料，而SUS由于具有高的表面能，容易吸附各种气体、水蒸气和其他不纯物质，也不易与其他物质粘结，因此，如何将二者粘结成为制造该复合材料的关键。

为此，有学者通过对PP进行表面处理，以获得高强度的粘结，如溶剂处理法、铬酸氧化法、火焰处理法、电晕放电处理法、等离子体处理和紫外线处理等方法，获得了粘结PP较为理想的结果，但其工艺复杂；也有通过对SUS进行打磨、蒸汽或溶剂脱脂，重铬酸盐的处理等，去除不锈钢表面吸附的各种气体、水蒸气和其他不纯物质，获得较高的表面能，提高与SUS粘结强度，然而仍未获得较好的粘结强度。

为此，推出了很多胶粘剂，现有的用于PP粘胶剂一般为苯乙烯-异戊二烯或氯化聚丙烯为基体的粘胶剂，用于不锈钢的粘胶剂一般为卤化聚合物加入羟肟类基团为基体的粘胶剂。然而，由于两种被粘结材料性能的完全不同，上述的方法都无法实现PP/SUS牢固的粘结。另一方面，有些应用环境，如汽车产商还需要满足热带或寒带地区恶劣的气候条件(如耐温达80℃以上，耐寒达-20℃)下粘结部位不开裂，不变脆，而现有的粘胶剂更无法实现粘结部件的耐候性。

目前氯化改性仍是最常用、有效的促进聚烯烃附着力的方法，为了提高氯化聚丙烯的内聚力，在其主链上接枝其他极性基团，以提高其对不锈钢的粘结性能。常用的接枝单体有丙烯酸酯类、马来酸酐等不饱和羟酸类化合物。

类似的文献有专利号为ZL86104775的中国发明专利《聚烯烃胶粘剂的制备》，该专利采用丙烯腈为接枝单体，并引入一定量的丙烯酸酯类不饱和有机化合物，来提高粘接性能，还可以参考ZL86104775。

近年来又有所改进，参考专利号为ZL200510019196.X的中国发明《一种改性氯化聚丙烯胶粘剂》(授权公告号：CN1274779C)，该专利采用丙烯酸缩水甘油酯在引发剂的作用下接枝氯化聚丙烯。

另外，传统的汽车车门、车窗、内外饰件等处应用的金属/PVC复合材料的粘接均采用塑机注塑PVC/人工涂覆胶水/压制成型的三步法生产工艺，生产效率很低，大大增加了成本，且人工涂覆质量不稳定，因此，开发在塑机注塑过程中涂胶/注塑/压板一体化注塑工艺成为当务之急，可显著提高生产自动化水平，降低生产成本，而其中塑机注塑、压板是成熟的工艺，如何合理设计生产工艺中的涂胶工艺，使之与塑机注塑、压板一体化完成是本领域的关键技术之一。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种粘接性能佳、耐候性强的聚丙烯复合材料用胶粘剂的制备方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种粘结性良好、耐候性佳的聚丙烯复合材料用胶粘剂的胶粘方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种聚丙烯复合材料用胶粘剂的制备方法，其特征在于步骤a和步骤b，具体如下：

a、聚丙烯的接枝共聚，包括如下步骤：

①在容器中加入聚丙烯(PP)和有机溶剂，搅拌混合，并加热至聚丙烯溶解；

②将丙烯腈、马来酸酐(MAH)、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入用步骤①同样的有机溶剂溶解；

③将步骤中所得的溶液加到步骤①的溶液中，进行反应，得到接枝产物，其中组分和重量配比如下：

聚丙烯            30～40

有机溶剂          30～60

丙烯腈            0.2～1

马来酸酐          0.5～2

官能单体          1～5

丙烯酸            0.2～2

引发剂            0.1～2，

b、水性聚丙烯粘胶剂的合成，包括如下步骤：

①取步骤a中接枝产物于容器中，加热；

②将二甲胺基乙醇配成水溶液，用水溶解；

③将步骤②中所得的溶液滴加到步骤①中搅拌；

④加水，高速搅拌分散；

⑤搅拌后，用超声波处理。

其中组分重量配比如下：

步骤a中接枝产物             20～50

二甲胺基乙醇                0.5～2

水                          30～50。

步骤a中所述的官能单体可以为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

步骤a中所述的有机溶剂可以为二甲苯、乙酸乙酯中的至少一种。

步骤a中所述的引发剂可以为过氧化苯甲酰(BPO)、偶氮异丁腈、偶氮烷中的至少一种。

作为优选，步骤a中的步骤③所述的聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度为115～140℃，滴加时间为1～4小时，滴加完毕后继续反应时间为0.5～3小时。

作为优选，步骤b中的步骤③所述的聚丙烯粘胶剂合成的控制条件为：反应温度为50℃～80℃，滴加时间为0.5～2小时，滴加完毕后继续搅拌时间为0.5～1.5小时。

一种聚丙烯复合材料用胶粘剂的胶粘方法，其特征在于包括如下步骤：在注塑机的下模具处放入金属样条，在金属样条的上方均匀涂布聚丙烯复合材料用粘胶剂，形成涂层，聚丙烯自料斗进入熔融区域，随着上模具进行压板，压板后，固化。复合材料制作方法可用立式注塑机或卧式注塑机。

作为优选，所述的固化条件为在温度为100～150℃的烘箱中放置15～60分钟。

所述的金属样条可以为铝、铁、铜、或不锈钢材质。

作为优选，所述的涂层厚度为0.01～1mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所得的胶粘剂具有粘接性能好、耐候性能强、环境污染少的聚丙烯粘胶剂，适合金属与聚丙烯之间的胶粘，尤其适合不锈钢和聚丙烯之间的粘接复合。粘胶剂生产方便，成本较低，环保性能好，施工后不会有溶剂的残留。粘胶剂使用方便，可用于包括注塑机在内的各种工业生产设备，容易实现大规模生产，可应用于汽车、航空、船舶等多个领域，适用面广。

附图说明

图1为实施例1中胶粘剂胶粘时的状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：聚丙烯的接枝改性：在三颈瓶中加入35ml二甲苯和32.5gPP，不停搅拌，恒温控制在135℃。在烧杯中加0.5g丙烯酸，0.5gMAH，1g甲基丙烯酸羟乙酯，0.2g丙烯腈，1.4g丙烯酸羟丙酯，0.2gBPO，10ml二甲苯。溶解后加入三颈瓶中，滴加1.5小时，反应2小时。

聚丙烯粘胶剂的制备：在三颈瓶中加入上述接枝物20g，不断搅拌，升温至60℃。在烧杯中家0.5g二甲胺基乙醇，10ml水。溶解后加入三颈瓶中，滴加0.5小时，搅拌0.5小时。再加入40ml水，滴加2小时，搅拌0.5小时，用超声波处理30分钟。

采用立式注塑机制作工艺，在铝板上均匀涂抹一层0.1mm厚的粘胶剂，放入130℃的烘箱内，5分钟后取出压板，再烘烤60分钟。图1所示，注塑机1包括底座7、架体9、混料斗2、上模具3和下模具4，混料斗2通向上模具3，聚丙烯装于混料斗2内，铝板5设于下模具4内，通过涂胶笔6在铝板5上涂覆胶粘剂8，涂胶后合模压板。

实施例2：聚丙烯的接枝改性：在三颈瓶中加入35ml二甲苯和31.5gPP，不停搅拌，恒温控制在135℃。在烧杯中家0.8g丙烯酸，1.6gMAH，2.6g甲基丙烯酸羟乙酯，0.8g丙烯腈，4g丙烯酸羟丙酯，0.8gBPO，10ml二甲苯。溶解后加入三颈瓶中，滴加1.5小时，反应2小时。

聚丙烯粘胶剂的制备：在三颈瓶中加入上述接枝物20g，不断搅拌，升温至60℃。在烧杯中加4g二甲胺基乙醇，15ml水。溶解后加入三颈瓶中，滴加0.5小时，搅拌0.5小时。再加入40ml水，滴加2小时，搅拌0.5小时，用超声波处理30分钟。

采用卧式注塑机制作工艺，在不锈钢板上均匀涂抹0.8mm层粘胶剂，放入130℃的烘箱内，5分钟后取出压板，再烘烤60分钟。

实施例3：聚丙烯的接枝改性：在三颈瓶中加入35ml二甲苯和31.5gPP，不停搅拌，恒温控制在135℃。在烧杯中加0.5g丙烯酸，0.5gMAH，1g甲基丙烯酸羟乙酯，0.2g丙烯腈，1.4g丙烯酸羟丙酯，0.2gBPO，10ml二甲苯。溶解后加入三颈瓶中，滴加2小时，反应2小时。

聚丙烯粘胶剂的制备：在三颈瓶中加入上述接枝物20g，不断搅拌，升温至60℃。在烧杯中加0.5g二甲胺基乙醇，10ml水。溶解后加入三颈瓶中，滴加0.5小时，搅拌0.5小时。再加入40ml水，滴加1.5小时，搅拌1小时，用超声波处理30分钟。

采用立式的注塑机制作工艺，在铜板上均匀涂抹0.05mm粘胶剂，放入140℃的烘箱内，10分钟后取出压板，再烘烤40分钟。

实施例4：聚丙烯的接枝改性：在三颈瓶中加入35ml二甲苯和31.5gPP，不停搅拌，恒温控制在135℃。在烧杯中加0.8g丙烯酸，1.6gMAH，2.6g甲基丙烯酸羟乙酯，0.8g丙烯腈，4g丙烯酸羟丙酯，0.8gBPO，10ml二甲苯。溶解后加入三颈瓶中，滴加2小时，反应2小时。

聚丙烯粘胶剂的制备：在三颈瓶中加入上述接枝物20g，不断搅拌，升温至60℃。在烧杯中加4g二甲胺基乙醇，15ml水。溶解后加入三颈瓶中，滴加0.5小时，搅拌0.5小时。再加入40ml水，滴加1.5小时，搅拌1小时，用超声波处理30分钟。

采用卧式注塑机的制作工艺，在铝板上均匀涂抹一层粘胶剂，放入140℃的烘箱内，10分钟后取出压板，再烘烤40分钟。

上述实施例结果如下表，均达到了环保型内饰粘胶剂拉伸强度的要求。

编号	拉力(kg)	宽度/金属板	N/mm
				实施例1	16	22mm	7.272727
实施例2	11	22mm	5
				实施例3	14	22mm	6.363636
实施例4	16	22mm	7.272727

实施例中的粘胶剂在其它含铝、铁、铜、不锈钢类金属表面的应用，也得到了较好的耐候性和粘胶应用效果良好，这里不再叙述。

Claims (10)

1.一种聚丙烯复合材料用胶粘剂的制备方法，其特征在于步骤a和步骤b，具体如下：

a、聚丙烯的接枝共聚，包括如下步骤：

①在容器中加入聚丙烯和有机溶剂，搅拌混合，并加热至聚丙烯溶解；

②将丙烯腈、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入用步骤①同样的有机溶剂溶解；

③将步骤②中所得的溶液加到步骤①的溶液中，进行反应，得到接枝产物，

其中组分和重量配比如下：

聚丙烯          30～40

有机溶剂        30～60

丙烯腈          0.2～1

马来酸酐        0.5～2

官能单体        1～5

丙烯酸          0.2～2

引发剂          0.1～2，

b、水性聚丙烯粘胶剂的合成，包括如下步骤：

①取步骤a中接枝产物于容器中，加热；

②将二甲胺基乙醇配成水溶液，用水溶解；

③将步骤②中所得的溶液滴加到步骤①中搅拌；

④加水，搅拌分散；

⑤搅拌后，用超声波处理。

其中组分重量配比如下：

步骤a中接枝产物          20～50

二甲胺基乙醇             0.5～2

水                       30～50。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中所述的官能单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中所述的有机溶剂为二甲苯、乙酸乙酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中所述的引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮异丁腈、偶氮烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤a中的步骤③所述的聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度为115～140℃，滴加时间为1～4小时，滴加完毕后继续反应时间为0.5～3小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤b中的步骤③所述的聚丙烯粘胶剂合成的控制条件为：反应温度为50℃～80℃，滴加时间为0.5～2小时，滴加完毕后继续搅拌时间为0.5～1.5小时。

7.一种权利要求1至权利要求6中任一一种聚丙烯复合材料用胶粘剂的胶粘方法，其特征在于包括如下步骤：在注塑机的下模具处放入金属样条，在金属样条的上方均匀涂布聚丙烯复合材料用粘胶剂，形成涂层，聚丙烯自料斗进入熔融区域，随着上模具进行合模压板，压板后，固化。

8.根据权利要求7所述的的胶粘方法，其特征在于所述的固化条件为在温度为100～150℃的烘箱中放置15～60分钟。

9.根据权利要求7所述的的胶粘方法，其特征在于所述的金属样条为铝、铁、铜、或不锈钢材质。

10.根据权利要求7所述的的胶粘方法，其特征在于所述的涂层厚度为0.01～1mm。

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