CN103387808B - 一种可打磨阻燃性汽车结构胶组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚氨酯改性环氧树脂，在改性树脂结构中引入了松香树脂以及硅氧烷结构，最后经过丁二醇扩链，得到了聚氨酯改性的环氧树脂。本发明还提供了一种聚氨酯改性环氧树脂汽车结构胶，包括：A、B双组分，其中A组分：45～80重量份的聚氨酯改性环氧树脂；0.6～2.0重量份的分散剂；24～48颜填料；0.5～1.3重量份的阻燃添加剂；10～22重量份的环己酮；B组分：28～43重量份的固化剂；0.3～1.2重量份的消泡剂；0.4～1.1重量份的流平剂。本发明提供的汽车结构胶用1200mu砂纸打磨合格，附着力达到0级，在-50℃不开裂、粘结性不下降，在140℃也未发现开裂和粘结性下降的问题。

Description

一种可打磨阻燃性汽车结构胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂领域，尤其涉及一种可打磨阻燃性汽车结构胶。

背景技术

胶粘剂在人们的生产生活中无处不在，按胶粘剂的性能可以分为结构胶和非结构胶，结构胶由于其具有非结构胶所无法比拟的高强度、高粘性等特点，已经广泛地应用在了汽车、建筑以及医疗器械等领域。目前为止，结构胶所使用的主体树脂几乎都是环氧树脂。这是因为环氧树脂含有多种极性基团和活性大的环氧基，对金属和非金属的表面具有粘结性能优良、固化收缩率地、耐热性、耐水性以及耐化学性能好，同时电绝缘性优良，机械强度优良等特性。然而，环氧树脂作为结构胶的主体树脂和环氧固化剂配成结构胶后，如果未经任何改性，就很难满足全部施工及要求，例如：其韧性差、固化物偏脆，易开裂、冲击以及拉伸性能差，需要进行改性才能使用。

专利201110120610.1报道了使用碳纳米管增强环氧树脂结构胶，经过碳纳米管改性后的结构胶的强度、弹性、抗疲劳性都得到了很大的改善。专利87100265报道了一种能够室温固化耐高温高强韧性环氧结构胶及其制备方法，通过羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，克服了一般环氧树脂胶粘剂的脆性和固化耐温性差的缺点。专利88107218报道了通过聚硫橡胶和羧基丁腈共同对环氧树脂进行改性，制备一种弹性、韧性、抗挠性、抗老化性好的结构胶。环氧结构胶中使用大分子量的聚合物作为固化剂组分也会增强结构胶的任性、抗疲劳性等性能，例如：专利00116709.X和200410013080.0使用分子量大的聚酰胺为固化剂，虽然在很大程度上解决了环氧树脂结构胶的脆性差、易开裂等问题，但是固化时间太长，需要7天时间才能达到一定的固化强度，难以满足施工周期的要求。

汽车领域所使用的结构胶，主要是连接金属与塑料、金属与金属、塑料与塑料间部位。连接完后，往往需要打磨，再进行汽车中涂漆的喷涂，然而，汽车所使用的结构往往存在的问题是打磨性差，不易打磨。另外，随着人们对防火安全意识的不断加强，阻燃材料逐渐受到了人们的普遍关注，然而，普通环氧树脂结构胶，则是主要的安全隐患，因为环氧树脂作为结构胶的最主要树脂之一，其氧指数仅仅为19.8，属于易燃物质。

发明内容

针对目前该领域存在的问题，本发明的目的是提供一种可打磨具有阻燃性汽车结构胶组合物及其制备方法。该结构胶组分中使用聚氨酯改性环氧树脂作为基体树脂，解决了环氧树脂固化后变脆以及开裂的问题，同时解决了环氧树脂耐低温性差的问题；使用了纳米滑石粉、纳米碳酸钙以及纳米钛白粉作为颜填料，解决了汽车结构胶存在的打磨性差的问题；所使用的固化剂为小分子胺类固化剂，解决了固化时间过长，难以施工的问题；往结构胶中加入了双酚A双(二苯基)磷酸酯作为阻燃添加剂，解决了普通结构胶阻燃性差的问题，该阻燃剂不会产生腐蚀性气体和有毒产物，是一种环保阻燃添加剂。

一种可打磨阻燃性汽车结构胶组合物，包括A、B双组份：

A组分：

45～80重量份的聚氨酯改性环氧树脂；

0.6～2.0重量份的分散剂；

24～48颜填料；

0.5～1.3重量份的阻燃添加剂；

10～22重量份的环己酮；

B组分：

28～43重量份的固化剂；

0.3～1.2重量份的消泡剂；

0.4～1.1重量份的流平剂；

优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂按照以下方法制备：

氮气保护下，80℃下，将环氧树脂、二羟基聚硅氧烷、二异氰酸酯、丁酮反应2.5-4h，得到第一中间产物；

往第一中间产物中加入松香树脂、二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下，于85℃继续反应2h，得到第二中间产物；

氮气保护下，往第二中间产物中加入丁二醇，升温到90℃反应1.5h，反应终止，减压除去丁酮，得到聚氨酯改性环氧树脂。

优选的，所述环氧树脂为E51、E44、E12或E20。

优选的，所述二羟基聚硅氧烷为分子量为2000道尔顿的二羟基聚硅氧烷。

优选的，所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。

优选的，所述阻燃添加剂为双酚A双(二苯基)磷酸酯。

优选的，所述固化剂为四乙烯五胺或乙二胺。

与现有技术相比，本发明通过聚氨酯对环氧树脂进行改性、同时在改性树脂结构中引入了松香树脂以及硅氧烷结构，最后经过丁二醇扩链，得到了聚氨酯改性的环氧树脂。聚氨酯以及硅氧烷结构解决了环氧树脂的固化后变脆、易开裂的问题，同时，解决了耐低温的问题；松香树脂引入到了树脂的主链结构中，大大提高了结构胶的初粘性。以所述改性环氧树脂为主要成分，加入润湿剂、阻燃添加剂、颜填料、消泡剂和小分子胺类固化剂等助剂后得到结构胶组合物。解决了打磨性、阻燃性的问题。实验表明，本发明提供的聚氨酯改性环氧树脂汽车结构胶用1200目砂纸打磨合格，附着力达到0级，在-50℃不开裂、粘结性不下降，在140℃也未发现开裂和粘结性下降的问题。

具体实施方式

实施例1

氮气保护下，80℃下，将20g环氧树脂E44、3g二羟基聚硅氧烷、30g六亚甲基二异氰酸酯、100ml丁酮反应2.5h，得到第一中间产物；

往第一中间产物中加入1.5g松香树脂、0.0003g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下，于85℃继续反应2h，得到第二中间产物。

氮气保护下，往第二中间产物中加入9.9g丁二醇，升温到90℃反应1.5h，反应终止，减压除去丁酮，得到聚氨酯改性环氧树脂。

实施例2

氮气保护下，80℃下，将35g环氧树脂E51、2.3g二羟基聚硅氧烷、85g异佛尔酮二异氰酸酯、150ml丁酮反应4h，得到第一中间产物；

往第一中间产物中加入2.1g松香树脂、0.0004g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下，于85℃继续反应2h，得到第二中间产物。

氮气保护下，往第二中间产物中加入19.7g丁二醇，升温到90℃反应1.5h，反应终止，减压除去丁酮，得到聚氨酯改性环氧树脂。

实施例3

氮气保护下，80℃下，将28g环氧树脂E12、3g二羟基聚硅氧烷、12g六亚甲基二异氰酸酯、200ml丁酮反应3h，得到第一中间产物；

往第一中间产物中加入0.8g松香树脂、0.0006g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下，于85℃继续反应2h，得到第二中间产物。

氮气保护下，往第二中间产物中加入7.4g丁二醇，升温到90℃反应1.5h，反应终止，减压除去丁酮，得到聚氨酯改性环氧树脂。

实施例4

按照表1的物料比例，按照以下方法制备聚氨酯改性环氧树脂汽车结构胶：

A组分：

将分散剂、颜填料、阻燃添加剂在高搅机中以1000rpm～1200rpm转速搅拌20min～25min，加入聚氨酯改性环氧树脂和环己酮，继续以1000rpm～1200rpm的转速搅拌10min～15min，然后，转移到砂磨机中，加入锆石，砂磨3h，将混合物经过200目的滤网，得到A组分；

B组分：

将固化剂、消泡剂以及流平剂加入到高搅机中以1300rpm～1500rpm转速搅拌25min～30min，得到B组分。

本发明优选将所述聚氨酯改性环氧树脂汽车结构胶分别记为WP1、WP2、WP3、WP4、WP5和WP6。

表1制备聚氨酯改性环氧树脂汽车结构胶比例

在标准马口铁上，用丁酮、乙醇擦拭去油后，分别将WP1、WP2、WP3、WP4、WP5和WP6中的A、B组分按质量比100∶6混合均匀，然后涂覆上去，在40℃固化2h，得到结构胶膜。

表2 WP1-WP6漆膜性能

显然，本发明的上述实验例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的是显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种可打磨阻燃性汽车结构胶组合物，其特征在于，包括A、B双组份：

A组分：

45～80重量份的聚氨酯改性环氧树脂；

0.6～2.0重量份的分散剂；

24～48颜填料；

0.5～1.3重量份的阻燃添加剂；

10～22重量份的环己酮；

B组分：

28～43重量份的固化剂；

0.3～1.2重量份的消泡剂；

0.4～1.1重量份的流平剂；

所述的聚氨酯改性环氧树脂按照以下方法制备：

氮气保护下，80℃下，将环氧树脂、二羟基聚硅氧烷、二异氰酸酯、丁酮反应2.54h，得到第一中间产物；

往第一中间产物中加入松香树脂、二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下，于85℃继续反应2h，得到第二中间产物；

氮气保护下，往第二中间产物中加入丁二醇，升温到90℃反应1.5h，反应终止，减压除去丁酮，得到聚氨酯改性环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的环氧树脂为E51、E44、E12或E20。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的二羟基聚硅氧烷为分子量为2000道尔顿的二羟基聚硅氧烷。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的阻燃添加剂为双酚A双(二苯基)磷酸酯。

6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的固化剂为四乙烯五胺或乙二胺。