CN103396750A - 水性粘胶剂的制备及金属/聚丙烯复合材料制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性粘胶剂的制备及金属/聚丙烯复合材料制作方法，其特征在于该粘胶剂制备步骤如下：a、氯化聚丙烯的接枝共聚，b、粘胶剂的配制；在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板；压板后，在温度为100~150℃的烘箱中放置15~60分钟。与现有技术相比，本发明的优点在于：粘胶剂的粘接强度很好，且环保性好，复合材料制作简单，可批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及粘胶剂的制备及复合材料制作方法，尤其涉及一种水性粘胶剂的制备及金属/聚丙烯复合材料制作方法。
背景技术
随着科技水平的不断提高，人们对复合材料的要求越来越高，不仅要求具有优良的综合性能，更重要的需求在于环保。早期的复合材料中聚氯乙烯（简称PVC）与金属复合，在汽车内外装饰、建筑外观、室内装潢、航空航天以及军事方面获得了广泛的应用。但随着欧盟对PVC材料的禁止进口，以PP为主体，表面粘接一层SUS形成的SUS/PP复合材料兼有两者的价廉、质轻、环保、耐用、抗腐蚀性和抗冲击能力强等优点，正逐步取代污染性和毒害性大的传统的SUS与聚氯乙烯（简称PVC）复合材料。
然而，PP分子中没有极性基团，表面能很低，是一种难粘接的材料，而SUS由于其表面具有高的表面能，容易吸附各种气体、水蒸气和其他不纯物质，故不易与其他物质粘接。现有用于PP的粘胶剂是苯乙烯-异戊二烯或氯化聚丙烯为基体的粘胶剂，用于SUS的粘胶剂是卤化聚合物加入羟肟类基团为基体的粘胶剂。然而，由于两种被粘接材料性能的完全不同，无法实现SUS/PP之间牢固的粘接。因此，如何将两者粘接成为制造复合材料的关键。
类似的文献有专利号为ZL86104775的中国发明专利 《聚烯烃粘胶剂的制备》，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，还可参考ZL86104775。
近年来又有所改进，专利号为200510019196.X的中国发明《一种改性氯化聚丙烯粘胶剂》(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。
ZL200810163948.3 和ZL200810162399.8的中国发明专利虽然提供了较好的粘结方法，但在实际操作中仍然存在一些问题，例如，在烘箱中烘烤的过程中容易产生气泡，从而降低粘结强度；二甲基胺乙醇相对较贵等。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种水性粘胶剂的制备及金属/聚丙烯复合材料制作方法，该水性粘胶剂的粘接性能好、耐候性能强、环境污染少，原料成本低，减少发泡，尤其适用于金属和聚丙烯之间的粘接而制作复合材料。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该水性粘胶剂的制备步骤如下：
a、氯化聚丙烯的接枝共聚：
（1） 在容器中加入氯化聚丙烯和有机溶剂A，搅拌混合，并加热至氯化聚丙烯溶解；
（2） 将聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入步骤（1）同样的有机溶剂A溶解；
（3） 将步骤（2）所得的溶液滴加到步骤（1）的溶液中，进行反应；
其中，各组分重量份数如下：氯化聚丙烯 40~60份，有机溶剂A 40~60份，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚10~20份，马来酸酐 2~4份，官能单体4~10份，丙烯酸 1~4份，引发剂 0.2~4份；
b、粘胶剂的配制：
（1） 取a中接枝产物于容器中，加热；
（2） 将纯水滴加到步骤（1）中高速搅拌分散，并用超声波处理；
其中，组分重量份数如下：a中接枝产物20~50份，水30~60份。
其中，所述的官能单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
其中，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、二甲基甲酰胺中的至少一种。
其中，所述的引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的至少一种。
其中，所述的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(EO／PO，简称EP)，聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚(EO／PO／EO，简称EPE)，聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(PO／EO／PO，简称PEP)中的至少一种。
其中，所述的氯化聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度120~150℃，滴加时间2~4小时，滴加完毕后继续反应时间1~2小时。
其中，所述的粘胶剂配制的控制条件为：温度50℃~80℃，滴加时间0.5~2小时，滴加完毕后继续搅拌时间0.5~1.5小时，搅拌速率300-1000转/分钟。
其中，金属/聚丙烯复合材料制作方法是：在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板，压力为0.5-1.5MP；压板后，在温度为100~150℃的烘箱中放置15~60分钟。
其中，所述的金属为含铝、铁、铜、不锈钢类材质，优选不锈钢板、铝板、铁板、铜板。
其中，粘胶剂的涂层厚度为0.02mm~1mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）采用了过量的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚，一部分聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚参加反应，不仅起到了粘结的作用，而且起到了在高温下消泡的作用，提高了粘接强度；另一部分反应残留的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚起到了表面活性剂的作用，替代了二甲基胺乙醇，实现了粘胶剂的水性化，且价格便宜；
（2）生产和使用方便，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；
（3）环保性能好，施工后不会有溶剂的残留，可推广到航天工业、船舶工业、汽车工业等多个领域，适用面广。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：
a、氯化聚丙烯的接枝共聚：
（1）在容器中加入氯化聚丙烯和有机溶剂A，搅拌混合，并加热至氯化聚丙烯溶解；
（2）将聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入步骤（1）同样的有机溶剂A溶解；
（3）将步骤（2）所得的溶液滴加到步骤（1）的溶液中，进行反应；
其中，各组分重量份数如下：氯化聚丙烯 40份，有机溶剂A 40份，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚10份，马来酸酐2份，官能单体 10份，丙烯酸 4份，引发剂 4份；
b、粘胶剂的配制：（1）取a中接枝产物于容器中，加热；（2）将纯水滴加到步骤（1）中高速搅拌分散，并用超声波处理；其中，组分重量份数如下：a中接枝产物 50份，水60份；
其中，所述的官能单体为丙烯酸羟乙酯，所述的有机溶剂为乙酸乙酯，所述的引发剂为过氧化苯甲酰，
所述的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(EO／PO，简称EP)，所述的氯化聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度120℃，滴加时间2小时，滴加完毕后继续反应时间1小时；所述的粘胶剂配制的控制条件为：温度50℃，滴加时间0.5小时，滴加完毕后继续搅拌时间0.5小时，搅拌速率300转/分钟。
金属/聚丙烯复合材料制作方法是：在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板，压力为0.5MP；压板后，在温度为100℃的烘箱中放置60分钟；其中，所述的金属为不锈钢板，粘胶剂的涂层厚度为0.02mm。
实施例2：
a、 氯化聚丙烯的接枝共聚：
（1）在容器中加入氯化聚丙烯和有机溶剂A，搅拌混合，并加热至氯化聚丙烯溶解；
（2）将聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入步骤（1）同样的有机溶剂A溶解；
（3）将步骤（2）所得的溶液滴加到步骤（1）的溶液中，进行反应；
其中，各组分重量份数如下：氯化聚丙烯 60份，
有机溶剂A 60份，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚20份，马来酸酐4份，官能单体4份，丙烯酸1份，引发剂0.2份；
b、 粘胶剂的配制：
（1）取a中接枝产物于容器中，加热；
（2）将纯水滴加到步骤（1）中高速搅拌分散，并用超声波处理；其中，组分重量份数如下：a中接枝产物 20份，水 30份；
其中，所述的官能单体为丙烯酸羟丙酯，所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺，所述的引发剂为偶氮二异丁腈，所述的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚(EO／PO／EO，简称EPE)，所述的氯化聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度150℃，滴加时间4小时，滴加完毕后继续反应时间2小时；所述的粘胶剂配制的控制条件为：温度80℃，滴加时间2小时，滴加完毕后继续搅拌时间1.5小时，搅拌速率1000转/分钟。
金属/聚丙烯复合材料制作方法是：在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板，压力为1.5MP；压板后，在温度为150℃的烘箱中放置15分钟；其中，所述的金属为铝板，粘胶剂的涂层厚度为1mm。
实施例3：
a、 氯化聚丙烯的接枝共聚：
（1）在容器中加入氯化聚丙烯和有机溶剂A，搅拌混合，并加热至氯化聚丙烯溶解；
（2）将聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入步骤（1）同样的有机溶剂A溶解；
（3）将步骤（2）中所得的溶液滴加到步骤（1）的溶液中，进行反应；
其中，各组分重量份数如下：氯化聚丙烯 50份，
有机溶剂A 50份，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚15份，马来酸酐3份，官能单体 7份，丙烯酸2.5份，引发剂2份；
b、 粘胶剂的配制：
（1）取a中接枝产物于容器中，加热；
（2）将纯水滴加到步骤（1）中高速搅拌分散，并用超声波处理；
其中，组分重量份数如下：a中接枝产物 35份，水45份；
其中，所述的官能单体为甲基丙烯酸羟乙酯；所述的有机溶剂为乙酸乙酯和二甲基甲酰胺，两者质量比为1:1；所述的引发剂为过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈，两者质量比为1:1；所述的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(PO／EO／PO，简称PEP)中的至少一种；所述的氯化聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度135℃，滴加时间3小时，滴加完毕后继续反应时间1.5小时；所述的粘胶剂配制的控制条件为：温度65℃，滴加时间1.25小时，滴加完毕后继续搅拌时间1小时，搅拌速率650转/分钟。
金属/聚丙烯复合材料制作方法是：在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板，压力为1.0MP；压板后，在温度为125℃的烘箱中放置35分钟；其中，所述的金属为铁板，粘胶剂的涂层厚度为0.5mm。
实施例4：
a、 氯化聚丙烯的接枝共聚，包括如下步骤：
（1）在容器中加入氯化聚丙烯和有机溶剂A，搅拌混合，并加热至氯化聚丙烯溶解；
（2）将聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入步骤（1）同样的有机溶剂A溶解；
（3）将步骤（2）所得的溶液滴加到步骤（1）的溶液中，进行反应；
其中，组分重量份数如下：氯化聚丙烯 40份，
有机溶剂A 60份，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚20份，马来酸酐2份，官能单体 10份，丙烯酸 1份，引发剂 1份；
b、 粘胶剂的配制：
（1）取a中接枝产物于容器中，加热；
（2）将纯水滴加到步骤（1）中高速搅拌分散，并用超声波处理；其中，组分重量份数如下：a中接枝产物 20份，水60份；
其中，所述的官能单体为甲基丙烯酸羟丙酯；所述的有机溶剂为乙酸乙酯和二甲基甲酰胺，两者质量比为2:1；所述的引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈，两者质量比为3:1；所述的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(EO／PO，简称EP)，聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚(EO／PO／EO，简称EPE)，聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(PO／EO／PO，简称PEP)，三者质量比为2:1:1；所述的氯化聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度120℃，滴加时间3小时，滴加完毕后继续反应时间1.5小时；所述的粘胶剂配制的控制条件为：温度60℃，滴加时间1小时，滴加完毕后继续搅拌时间1小时，搅拌速率600转/分钟。
金属/聚丙烯复合材料制作方法是：在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板，压力为1.0MP；压板后，在温度为130℃的烘箱中放置30分钟；其中，所述的金属为铜板，粘胶剂的涂层厚度为0.1mm。
上述实施例结果如下表，按照GB/T 2790-1995的检测方法，均达到了粘胶剂拉伸强度的要求。
Claims (10)
1.水性粘胶剂的制备方法，其特征是该水性粘胶剂的制备步骤如下：
a、氯化聚丙烯的接枝共聚：
在容器中加入氯化聚丙烯和有机溶剂A，搅拌混合，并加热至氯化聚丙烯溶解；
将聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、马来酸酐、丙烯酸、官能单体和引发剂配成溶液并加入步骤（1）同样的有机溶剂A溶解；
将步骤（2）所得的溶液滴加到步骤（1）的溶液中，进行反应；
其中，各组分重量份数如下：氯化聚丙烯 40~60份，有机溶剂A 40~60份，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚10~20份，马来酸酐 2~4份，官能单体4~10份，丙烯酸 1~4份，引发剂 0.2~4份；
b、粘胶剂的配制：
取a中接枝产物于容器中，加热；
将纯水滴加到步骤（1）中高速搅拌分散，并用超声波处理；
其中，组分重量份数如下：a中接枝产物20~50份，水30~60份。
2. 根据权利要求1所述的水性粘胶剂的制备方法，其特征是：所述的官能单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的水性粘胶剂的制备方法，其特征是：所述的有机溶剂为乙酸乙酯、二甲基甲酰胺中的至少一种。
4. 根据权利要求1所述的水性粘胶剂的制备方法，其特征是：所述的引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的水性粘胶剂的制备方法，其特征是：所述的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(EO／PO，简称EP)，聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚(EO／PO／EO，简称EPE)，聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚(PO／EO／PO，简称PEP)中的至少一种。
6. 根据权利要求1所述的水性粘胶剂的制备方法，其特征是：所述的氯化聚丙烯的接枝反应中控制的反应条件为：反应温度120~150℃，滴加时间2~4小时，滴加完毕后继续反应时间1~2小时。
7. 根据权利要求1所述的水性粘胶剂的制备方法，其特征是：所述的粘胶剂配制的控制条件为：温度50℃~80℃，滴加时间0.5~2小时，滴加完毕后继续搅拌时间0.5~1.5小时，搅拌速率300-1000转/分钟。
8. 金属/聚丙烯复合材料制作方法，其特征是该复合材料制作方法是：在金属样条的上方均匀涂布上述粘胶剂，聚丙烯片经粘胶剂粘贴在金属样条上；随后将金属和聚丙烯片在注塑机上进行压板，压力为0.5-1.5MP；压板后，在温度为100~150℃的烘箱中放置15~60分钟。
9. 根据权利要求8所述的金属/聚丙烯复合材料制作方法，其特征是：所述的金属为含铝、铁、铜、不锈钢类材质。
10. 根据权利要求8所述的金属/聚丙烯复合材料制作方法，其特征是：所述的粘胶剂的涂层厚度为0.02mm~1mm。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |