CN102516921A - 一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂及其制备方法，由下述重量比的原料制成：硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份、溶剂30～65份、除水剂1～3份、炭黑2～10份、防沉剂1～2份、交联促进剂2～5份和催化剂A 0.05～0.2份;所述硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述重量比的原料制成：聚醚多元醇15～25份，二异氰酸酯12～24份，二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，乙酸乙酯30～60份封端剂12～22份。本发明能够解决现有技术存在的不足，在空气中常温下可操作40分钟，不产生明显增稠现象，底涂剂的表面也不会形成薄膜，便于施工，并且使用简单，直接倒入容器中在40分钟内直接刷涂即可。

Description

一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯密封胶，专用于聚氨酯密封胶与汽车挡风玻璃粘接的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂及其制备方法。

背景技术

由于聚氨酯密封胶具有良好的弹性粘接能力等特性，被广泛应用于汽车、建筑等行业。但是聚氨酯密封胶对于玻璃等无孔基材粘接欠佳，所以在汽车行业中对汽车挡风玻璃等部件实行粘接时，需要在玻璃上刷一层底涂剂，以提高聚氨酯密封胶对玻璃的粘接力。这种底涂剂要求对聚氨酯密封胶及玻璃均具有很好的粘接能力。而目前使用的底涂剂，主要是瑞士制造的产品，它虽有较好的粘接性，但其仍存在较多不足：施工时在较短时间内底涂剂易增稠，表面会形成一层薄膜，使施工无法进行，并且使用成本较高。

发明内容

本发明的目的是，提供一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂及其制备方法，使它能够解决现有技术存在的不足。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，由下述重量比的原料制成：硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份、溶剂30～65份、除水剂1～3份、炭黑2～10份、防沉剂1～2份、交联促进剂2～5份和催化剂A 0.05～0.2份，其中所述的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，除水剂为甲基苯磺酰异氰酸酯或乙烯基三甲氧基硅烷，防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或改性氢化蓖麻油中的任一种，交联促进剂为三羟甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基氨基甲烷中的任一种，催化剂A为双吗啉二乙基醚、三乙胺、三亚乙基二胺中的任一种，所述的硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述重量比的原料制成：聚醚多元醇15～25份，二异氰酸酯12～24份，二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，封端剂12～22份和乙酸乙酯30～60份，所述的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任一种，封端剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷等的任一种。

所述的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，由下述重量比的原料制成：硅烷封端的聚氨酯预聚体20份、溶剂60份、除水剂3份、炭黑10份、防沉剂1.8份、交联促进剂5份和催化剂A 0.2份；上述的硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述原料制成：聚醚多元醇25份，二异氰酸酯24份，二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.02份，乙酸乙酯38.98份和封端剂12份。

所述的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂的制备方法，包括下述步骤：

①制备硅烷封端的聚氨酯预聚体：

（1.1）按重量比取聚醚多元醇15～25份置入反应釜中搅拌，在90℃～100℃下，真空度不低于0.092MPa的条件下，除水1～2小时，降温至60℃～70℃；

（1.2）在反应釜中加入二异氰酸酯12～24份，在80℃～85℃下反应1～2小时，然后加入二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，继续反应2～3小时,检测异氰酸根含量达到4.5%～9.5%后，降温至40℃～50℃，加入30～60份乙酸乙酯，混合均匀；

（1.3）在步骤（1.2）的混合物中，加入封端剂12～22份，继续搅拌0.5～1小时，检测异氰酸根含量为0时即到达反应终点，得到硅烷封端的聚氨酯预聚体，备用；

②按重量比取硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份置入球磨机中，加入溶剂30～65份、除水剂1～3份，启动球磨机，球磨1～2小时，得到混合料；

③在步骤②的混合料中加入炭黑2～10份和防沉剂1～2份，球磨3小时；

④最后在球磨机中再加入交联促进剂2～5份和催化剂A 0.05～0.2份，球磨5～6小时后得到硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，上述方法中所述的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，除水剂为甲基苯磺酰异氰酸酯或乙烯基三甲氧基硅烷，防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或改性氢化蓖麻油中的任一种，交联促进剂为三羟甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基氨基甲烷中的任一种，催化剂A为双吗啉二乙基醚、三乙胺、三亚乙基二胺中的任一种，所述的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任一种，封端剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷的任一种。

本发明所述的硅烷封端的聚氨酯预聚体是构成底涂剂的主体成分，为底涂剂提供了良好的成膜性及物理性能，它提高了底涂剂的成膜速度、表干时间和强度、拉伸等性能。专用于聚氨酯密封胶与汽车挡风玻璃的粘接。本发明选用低分子量的多元醇，制成的预聚体分子量较小，从而提高了体系中的交联点密度，可提高底涂剂的强度和粘接力。

本发明所述的硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂中使用的原料中聚醚多元醇为三官能度以上2000分子量以下的聚醚多元醇，优选三官能度1000分子量以下的聚醚多元醇，低分子量聚醚多元醇具有良好的流动性与渗透性，对于基材具有更好的粘接性，并有利于底涂剂能够迅速表干。本发明选用的封端剂的原料能使底涂剂具有良好的储存期及对基材极好的粘接能力，选用端基含有活性氢的硅烷偶联剂对聚醚多元醇与二异氰酸酯的反应产物进行封端，则预聚体的端基为硅氧烷体系，此体系可为底涂剂提供较长的储存期及施工期，在开放的自然环境中可以保证40分钟内能正常施工，而且在刷涂到基材表面溶剂挥发后可快速成膜。硅烷氧基水解后生成硅醇键，硅醇键之间可以脱水交联，增加底涂剂的膜强度，也可以与玻璃表面的羟基反应，增加底涂剂与玻璃的粘接力。本发明所述的防沉剂的原料可以减缓底涂剂的分层时间；交联促进剂的原料能够进一步促进底涂剂的表干，并可加快底涂剂与聚氨酯密封胶间的粘接速度。本发明所述硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂还具有制造成本低廉的优点，比进口产品价格低50%左右，硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂的产品性能优于已有的产品。经检测：本发明所述的底涂剂与风挡玻璃用聚氨酯密封胶做剪切实验均为内聚破坏，硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂刷在玻璃上表干时间为3分钟，本发明底涂剂在空气中常温下可操作时间为40分钟，不产生明显增稠现象，本发明底涂剂的表面也不会形成薄膜，便于施工，并且使用简单，直接倒入容器中在40分钟内直接刷涂即可。

具体实施方式

    本发明的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂及其制备方法，由下述重量比的原料制成：硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份、溶剂30～65份、除水剂1～3份、炭黑2～10份、防沉剂1～2份、交联促进剂2～5份和催化剂A  0.05～0.2份，其中所述的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯；除水剂为甲基苯磺酰异氰酸酯或乙烯基三甲氧基硅烷；防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或改性氢化蓖麻油中的任一种；交联促进剂为三羟甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基氨基甲烷中的任一种；催化剂A为双吗啉二乙基醚、三乙胺、三亚乙基二胺中的任一种；所述的硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述重量比的原料制成：聚醚多元醇15～25份，二异氰酸酯12～24份，二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，乙酸乙酯30～60份和封端剂12～22份；所述的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任一种；封端剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷的任一种。

本发明所述的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂的原料由下述多种组合方式：

1、硅烷封端的聚氨酯预聚体50kg、乙酸乙酯30kg、甲基苯磺酰异氰酸酯3kg、炭黑10kg、有机膨润土1.8kg、三羟甲基丙烷5kg和双吗啉二乙基醚A 0.2kg。

2、硅烷封端的聚氨酯预聚体40kg、乙酸丁酯47.5kg、乙烯基三甲氧基硅烷1kg、炭黑6kg、气相二氧化硅1.5kg、乙醇胺3.95kg和三乙胺A 0.05kg；

3、硅烷封端的聚氨酯预聚体20kg、乙酸乙酯65kg、甲基苯磺酰异氰酸酯2kg、炭黑7.42kg、改性氢化蓖麻油2kg、二乙醇胺3.5kg和三亚乙基二胺A 0.08kg。

4、硅烷封端的聚氨酯预聚体60kg、乙酸丁酯33.87kg、乙烯基三甲氧基硅烷1kg、炭黑2kg、气相二氧化硅1kg、三羟甲基氨基甲烷2kg和双吗啉二乙基醚A 0.13kg。

上述实施例中所述的硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述原料制成：

A、聚醚多元醇15kg，4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯12.97kg，二月桂酸二丁基锡0.03kg，乙酸乙酯60kg和苯氨基甲基三甲氧基硅烷12kg。

B、聚醚多元醇25kg，甲苯二异氰酸酯12kg，辛酸亚锡0.05kg，乙酸乙酯45.95kg和γ-巯丙基三甲氧基硅烷17kg。

C、聚醚多元醇23.99kg，异佛尔酮二异氰酸酯24kg，二月桂酸二丁基锡0.01kg，乙酸乙酯30kg和γ-氨丙基三甲氧基硅烷22kg。

D、聚醚多元醇20kg，六亚甲基二异氰酸酯 18kg，辛酸亚锡0.04kg，乙酸乙酯45kg和苯氨基甲基三甲氧基硅烷16.96kg。

本发明所述的上述各实施例均采用下述方法制作，具体步骤如下：

①制备硅烷封端的聚氨酯预聚体：

（1.1）按重量比取聚醚多元醇15～25份置入反应釜中搅拌，在90℃～100℃下，真空度不低于0.092MPa的条件下，除水1～2小时，降温至60℃～70℃；

（1.2）在反应釜中加入二异氰酸酯12～24份，在80℃～85℃下反应1～2小时，然后加入二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，继续反应2～3小时,检测异氰酸根含量达到4.5%～9.5%后，降温至40℃～50℃，加入30～60份乙酸乙酯，混合均匀。

（1.3）在步骤（1.2）的混合物中，加入封端剂12～22份，继续搅拌0.5～1小时，检测异氰酸根含量为0时即到达反应终点，得到硅烷封端的聚氨酯预聚体，备用；

②按重量比取硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份置入球磨机中，加入溶剂30～65份和除水剂1～3份，启动球磨机，球磨1～2小时，得到混合料；

③在步骤②的混合料中加入炭黑2～10份和防沉剂1～2份，球磨3小时；

④最后在球磨机中再加入交联促进剂2～5份和催化剂A 0.05～0.2份，球磨5～6小时后得到硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，上述方法中所述的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯；除水剂为甲基苯磺酰异氰酸酯或乙烯基三甲氧基硅烷；防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或改性氢化蓖麻油中的任一种；交联促进剂为三羟甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基氨基甲烷中的任一种；催化剂A为双吗啉二乙基醚、三乙胺、三亚乙基二胺中的任一种；所述的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任一种；封端剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷的任一种。

Claims (3)

1.一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，其特征在于：由下述重量比的原料制成：硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份、溶剂30～65份、除水剂1～3份、炭黑2～10份、防沉剂1～2份、交联促进剂2～5份和催化剂A 0.05～0.2份，其中所述的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，除水剂为甲基苯磺酰异氰酸酯或乙烯基三甲氧基硅烷，防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或改性氢化蓖麻油中的任一种，交联促进剂为三羟甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基氨基甲烷中的任一种，催化剂A为双吗啉二乙基醚、三乙胺、三亚乙基二胺中的任一种，所述的硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述重量比的原料制成：聚醚多元醇15～25份，二异氰酸酯12～24份，二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，封端剂12～22份和乙酸乙酯30～60份，所述的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任一种，封端剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷等的任一种。

2.根据权利要求1所述的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，其特征在于：由下述重量比的原料制成：硅烷封端的聚氨酯预聚体20份、溶剂60份、除水剂3份、炭黑10份、防沉剂1.8份、交联促进剂5份和催化剂A 0.2份；上述的硅烷封端的聚氨酯预聚体由下述原料制成：聚醚多元醇25份，二异氰酸酯24份，二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.02份，乙酸乙酯38.98份和封端剂12份。

3.根据权利要求1或2所述的一种硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

①制备硅烷封端的聚氨酯预聚体：

（1.1）按重量比取聚醚多元醇15～25份置入反应釜中搅拌，在90℃～100℃下，真空度不低于0.092MPa的条件下，除水1～2小时，降温至60℃～70℃；

（1.2）在反应釜中加入二异氰酸酯12～24份，在80℃～85℃下反应1～2小时，然后加入二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡0.01～0.05份，继续反应2～3小时,检测异氰酸根含量达到4.5%～9.5%后，降温至40℃～50℃，加入30～60份乙酸乙酯，混合均匀；

（1.3）在步骤（1.2）的混合物中，加入封端剂12～22份，继续搅拌0.5～1小时，检测异氰酸根含量为0时即到达反应终点，得到硅烷封端的聚氨酯预聚体，备用；

②按重量比取硅烷封端的聚氨酯预聚体20～60份置入球磨机中，加入溶剂30～65份、除水剂1～3份，启动球磨机，球磨1～2小时，得到混合料；

③在步骤②的混合料中加入炭黑2～10份和防沉剂1～2份，球磨3小时；

④最后在球磨机中再加入交联促进剂2～5份和催化剂A 0.05～0.2份，球磨5～6小时后得到硅烷改性聚氨酯玻璃底涂剂，上述方法中所述的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，除水剂为甲基苯磺酰异氰酸酯或乙烯基三甲氧基硅烷，防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或改性氢化蓖麻油中的任一种，交联促进剂为三羟甲基丙烷、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三羟甲基氨基甲烷中的任一种，催化剂A为双吗啉二乙基醚、三乙胺、三亚乙基二胺中的任一种，所述的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任一种，封端剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷的任一种。