CN104694067A - 一种快固高强度双组分聚氨酯粘接胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚氨酯胶粘剂，具体涉及一种快固高强度双组分聚氨酯粘接胶及其制备方法。本发明的快固高强度双组分聚氨酯粘接胶由体积配比为1：0.9～1.1的A组分和B组分组成，其中，A组分的原料组成包括聚氨酯预聚体，球形硅微粉，轻质碳酸钙，气相二氧化硅，B组分的原料组成包括聚醚三元醇，二邻氯二苯胺甲烷，邻苯二甲酸二辛酯，蓖麻油，轻质碳酸钙，球形硅微粉，自制分散剂，炭黑，气相二氧化硅，消泡剂，硅烷偶联剂，二月硅酸二丁基锡。本发明的双组份玻璃粘接胶是触变性高强度双组份聚氨酯粘接剂，两组分均匀混合后通过化学反应交联固化形成硬弹性物质，固化产物与多种基材具有良好的粘接强度，不含游离的TDI，安全、环保。

Description

一种快固高强度双组分聚氨酯粘接胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯胶粘剂，具体涉及一种快固高强度双组分聚氨酯粘接胶及其制备方法，属于化学胶黏剂领域。

背景技术

聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(－NHCOO－)或异氰酸酯基(－NCO)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-)，故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。

聚氨酯胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分，具有优异的性能，在许多方面都得到了广泛的应用，是八大合成胶粘剂中的重要品种之一。聚氨酯胶粘剂具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，适用于各种结构性粘合领域，并具备优异的柔韧特性。

发明内容

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种快固高强度双组分聚氨酯粘接胶，其由体积比为1:(0.9～1.1)的A组分和B组分组成；

其中，所述A组分由以下重量份数的原料组成：聚氨酯预聚体820～850份，球形硅微粉30～50份，轻质碳酸钙(PCC)75～85份，气相二氧化硅40～50份；

所述B组分由以下重量份数的原料组成：聚醚三元醇220～280份，二邻氯二苯胺甲烷110～130份，邻苯二甲酸二辛酯75～85份，蓖麻油20～26份，轻质碳酸钙80～120份，球形硅微粉40～60份，分散剂5～10份，炭黑40～60份，气相二氧化硅8～12份，消泡剂3～5份，硅烷偶联剂5～8份，二月硅酸二丁基锡0.5～0.7份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，A组分中所述聚氨酯预聚体的原料组成如下：

优选的，A组分中所述聚氨酯预聚体的组成如下：聚醚三元醇38份，聚醚二元醇14份，聚酯二元醇5份，邻苯二甲酸二辛酯10份，浓磷酸0.01份，MDI-10032份,脱水剂Ti 1份。

进一步，所述快固高强度双组分聚氨酯粘接胶，其由体积比为1：1的A组分和B组分组成；其中，所述A组分由以下重量份数的原料组成：聚氨酯预聚体835份，球形硅微粉40份，轻质碳酸钙(PCC)79份，气相二氧化硅45份；所述B组分由以下重量份数的原料组成：聚醚三元醇250份，二邻氯二苯胺甲烷120份，邻苯二甲酸二辛酯82份，蓖麻油23份，轻质碳酸钙100份，球形硅微粉50份，分散剂7份，炭黑50份，气相二氧化硅10份，消泡剂4份，硅烷偶联剂6份；二月硅酸二丁基锡0.6份。

进一步，组分A及组分B中所述球形硅微粉的粒径范围为1000～1500目。

进一步，所述分散剂为聚丙烯酰胺。

进一步，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

进一步，所述消泡剂为乳化硅油、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种的组合。

本发明第二方面公开了前述快固高强度双组分聚氨酯粘接胶的制备方法，包括以下步骤：

1)组分A的制备：首先将聚氨酯预聚体与轻质碳酸钙加入反应釜，真空搅拌25～35min后，将球形硅微粉加入反应釜，真空搅拌15～25min；最后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌50～60min获得A组分；

2)组分B的制备：将聚醚三元醇、二邻氯二苯胺甲烷、邻苯二甲酸二辛酯，以及蓖麻油加入反应釜，真空状态下90～110℃搅拌脱水1.5～2.5h；反应结束后反应釜降温至30℃以下，将轻质碳酸钙、球形硅微粉、分散剂、炭黑加入反应釜真空搅拌50～60min；然后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌25～35min；最后，将消泡剂、硅烷偶联剂、二月硅酸二丁基锡加入反应釜，真空搅拌50～60min获得B组分；

3)聚氨酯粘接胶的制备：将组分A与组分B按体积比混合均匀，即可获得快固高强度双组分聚氨酯粘接胶。

进一步，步骤1)中所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：

A.按原料组成将聚醚三元醇、聚醚二元醇、聚酯二元醇，以及邻苯二甲酸二辛酯加入反应釜中，真空条件下105～110℃脱水2.5～3.5h，保证水分含量低于0.01％；

B.将浓磷酸加入反应釜，真空降温至40℃以下；

C.加入MDI-100，真空搅拌，保持温度85～90℃，反应3.5～4.5h；

D.真空降温至40℃以下，加入脱水剂Ti，真空搅拌25～35min；即得预聚体。

本发明第三方面公开了前述快固高强度双组分聚氨酯粘接胶在金属、陶瓷、水泥、木材、ABS、PU、玻璃及玻璃钢自粘或互粘中的应用。

本发明的双组份玻璃粘接胶适用于金属、陶瓷、水泥、木材、ABS、PU、玻璃及玻璃钢等材料的自粘或互粘快速粘接，替代铆、焊、螺纹连接等传统工艺，有效地实现同种或异种材料的连接。

本发明的有益效果是：本发明的双组份玻璃粘接胶是触变性高强度双组份聚氨酯粘接剂，两组分均匀混合后通过化学反应交联固化形成硬弹性物质，固化产物与多种基材具有良好的粘接强度，不含游离的TDI，安全、环保。

具体实施方式

以下通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

1.原料

组分A：聚氨酯预聚体835份，球形硅微粉40份，轻质碳酸钙79份，气相二氧化硅45份。

组分B：聚醚三元醇250份，二邻氯二苯胺甲烷120份，邻苯二甲酸二辛酯82份，蓖麻油23份，轻质碳酸钙100份，球形硅微粉50份，分散剂(聚丙烯酰胺)7份，炭黑50份，气相二氧化硅10份，消泡剂(乳化硅油)4份，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)6份；二月硅酸二丁基锡0.6份。

组分A中的聚氨酯预聚体的原料组成为：聚醚三元醇380份，聚醚二元醇140份，聚酯二元醇50份，邻苯二甲酸二辛酯100份，浓磷酸0.1份，MDI-100320份,脱水剂Ti 10份。

2.制备方法

2.1聚氨酯预聚体的制备

将聚醚三元醇，聚醚二元醇，聚酯二元醇，邻苯二甲酸二辛酯加入反应釜，真空条件下110℃脱水3h，保证水分含量低于0.01％；2、将浓磷酸加入反应釜，真空降温至40℃以下；3、加入MDI-100，真空搅拌，保持温度90℃，反应4h；4、真空降温至40℃以下，加入脱水剂Ti，真空搅拌30min；即得预聚体。

2.2快固高强度双组分聚氨酯粘接胶的制备

组分A的制备：首先将聚氨酯预聚体与轻质碳酸钙加入反应釜，真空搅拌30min后，将球形硅微粉加入反应釜，真空搅拌20min；最后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌60min获得A组分。

组分B的制备：将聚醚三元醇、二邻氯二苯胺甲烷、邻苯二甲酸二辛酯，以及蓖麻油加入反应釜，真空状态下100℃搅拌脱水2h；反应结束后反应釜降温至30℃以下，将轻质碳酸钙、球形硅微粉、分散剂、炭黑加入反应釜真空搅拌60min；然后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌30min；最后，将消泡剂、硅烷偶联剂、二月硅酸二丁基锡加入反应釜，真空搅拌60min获得B组分。

将所述A组分、B组分按体积比为1:1的配比混合均匀获得快固高强度双组分聚氨酯粘接胶，常温条件下用于粘接样品。

实施例2

1.原料

组分A：聚氨酯预聚体820份，球形硅微粉50份，轻质碳酸钙85份，气相二氧化硅40份。

组分B：聚醚三元醇280份，二邻氯二苯胺甲烷110份，邻苯二甲酸二辛酯75份，蓖麻油26份，轻质碳酸钙120份，球形硅微粉40份，分散剂(聚丙烯酰胺)5份，炭黑40份，气相二氧化硅12份，消泡剂(聚二甲基硅氧烷)5份，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)5份；二月硅酸二丁基锡0.5份。

组分A中的聚氨酯预聚体的原料组成为：聚醚三元醇36份，聚醚二元醇15份，聚酯二元醇4份，邻苯二甲酸二辛酯8份，浓磷酸0.005份，MDI-10035份,脱水剂Ti 1.5份。

2.制备方法

2.1聚氨酯预聚体的制备

将聚醚三元醇、聚醚二元醇、聚酯二元醇、邻苯二甲酸二辛酯加入反应釜，真空条件下105℃脱水2.5h，保证水分含量低于0.01％；2、将浓磷酸加入反应釜，真空降温至40℃以下；3、加入MDI-100，真空搅拌，保持温度85℃，反应4.5h；4、真空降温至40℃以下，加入脱水剂Ti，真空搅拌25min；即得预聚体。

2.2快固高强度双组分聚氨酯粘接胶的制备

组分A的制备：首先将聚氨酯预聚体与轻质碳酸钙加入反应釜，真空搅拌35min后，将球形硅微粉加入反应釜，真空搅拌15min；最后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌50min获得A组分。

组分B的制备：将聚醚三元醇、二邻氯二苯胺甲烷、邻苯二甲酸二辛酯，以及蓖麻油加入反应釜，真空状态下90℃搅拌脱水2.5h；反应结束后反应釜降温至30℃以下，将轻质碳酸钙、球形硅微粉、分散剂、炭黑加入反应釜真空搅拌50min；然后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌35min；最后，将消泡剂、硅烷偶联剂、二月硅酸二丁基锡加入反应釜，真空搅拌50min获得B组分。

将所述A组分、B组分按体积比为1:1.1的配比混合均匀获得快固高强度双组分聚氨酯粘接胶，常温条件下用于粘接样品。

实施例3

1.原料

组分A：聚氨酯预聚体850份，球形硅微粉30份，轻质碳酸钙75份，气相二氧化硅50份。

组分B：聚醚三元醇220份，二邻氯二苯胺甲烷130份，邻苯二甲酸二辛酯85份，蓖麻油20份，轻质碳酸钙80份，球形硅微粉60份，分散剂(聚丙烯酰胺)10份，炭黑60份，气相二氧化硅8份，消泡剂(乳化硅油)3份，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)8份；二月硅酸二丁基锡0.7份。

组分A中的聚氨酯预聚体的原料组成为：聚醚三元醇40份，聚醚二元醇12份，聚酯二元醇6份，邻苯二甲酸二辛酯10份，浓磷酸0.015份，MDI-10030份,脱水剂Ti 0.8份。

2.制备方法

2.1聚氨酯预聚体的制备

将聚醚三元醇，聚醚二元醇，聚酯二元醇，邻苯二甲酸二辛酯加入反应釜，真空条件下110℃脱水3.5h，保证水分含量低于0.01％；2、将浓磷酸加入反应釜，真空降温至40℃以下；3、加入MDI-100，真空搅拌，保持温度90℃，反应3.5h；4、真空降温至40℃以下，加入脱水剂Ti，真空搅拌35min；即得预聚体。

2.2快固高强度双组分聚氨酯粘接胶的制备

组分A的制备：首先将聚氨酯预聚体与轻质碳酸钙加入反应釜，真空搅拌25min后，将球形硅微粉加入反应釜，真空搅拌25min；最后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌55min获得A组分。

组分B的制备：将聚醚三元醇、二邻氯二苯胺甲烷、邻苯二甲酸二辛酯，以及蓖麻油加入反应釜，真空状态下110℃搅拌脱水1.5h；反应结束后反应釜降温至30℃以下，将轻质碳酸钙、球形硅微粉、分散剂、炭黑加入反应釜真空搅拌60min；然后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌25min；最后，将消泡剂、硅烷偶联剂、二月硅酸二丁基锡加入反应釜，真空搅拌60min获得B组分。

将所述A组分、B组分按体积比为1:0.9的配比混合均匀获得快固高强度双组分聚氨酯粘接胶，常温条件下用于粘接样品。

实施例4双组分聚氨酯粘接胶粘接效果试验

1.检测方法

将上述实施例1-3制得的双组分聚氨酯粘接胶按胶粘剂试验标准进行固化速度的测试，数据结果如下表1所示。本发明粘接胶的初固时间为40分钟、全固时间为24小时。剪切强度、拉伸强度、及撕裂强度的表征方法参考国标GB/T 7124-2008，GB/T 528-2009，GB/T 529-2008；实验结果见下表1。

表1 效果实验结果

从表1中数据可得如下结论：本发明的粘接胶具有快速的粘接速度，初固时间需要40分钟左右，全固时间为1天左右，高效快捷，粘接效果好，节能环保，没有任何有害气体的产生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快固高强度双组分聚氨酯粘接胶，其由体积比为1:(0.9～1.1)的A组分和B组分组成；

其中，所述A组分由以下重量份数的原料组成：聚氨酯预聚体820～850份，球形硅微粉30～50份，轻质碳酸钙75～85份，气相二氧化硅40～50份；

所述B组分由以下重量份数的原料组成：聚醚三元醇220～280份，二邻氯二苯胺甲烷110～130份，邻苯二甲酸二辛酯75～85份，蓖麻油20～26份，轻质碳酸钙80～120份，球形硅微粉40～60份，分散剂5～10份，炭黑40～60份，气相二氧化硅8～12份，消泡剂3～5份，硅烷偶联剂5～8份，二月硅酸二丁基锡0.5～0.7份。

2.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘接胶，其特征在于，A组分中所述聚氨酯预聚体的原料组成如下：

3.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘接胶，其特征在于，组分A及组分B中所述球形硅微粉的粒径范围为1000～1500目。

4.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘接胶，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酰胺。

5.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘接胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

6.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘接胶，其特征在于，所述消泡剂为乳化硅油、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种的组合。

7.权利要求1-6任一权利要求所述快固高强度双组分聚氨酯粘接胶的制备方法，包括以下步骤：

1)组分A的制备：首先将聚氨酯预聚体与轻质碳酸钙加入反应釜，真空搅拌25～35min后，将球形硅微粉加入反应釜，真空搅拌15～25min；最后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌50～60min获得A组分；

2)组分B的制备：将聚醚三元醇、二邻氯二苯胺甲烷、邻苯二甲酸二辛酯，以及蓖麻油加入反应釜，真空状态下90～110℃搅拌脱水1.5～2.5h；反应结束后反应釜降温至30℃以下，将轻质碳酸钙、球形硅微粉、分散剂、炭黑加入反应釜真空搅拌50～60min；然后将触变剂气相二氧化硅加入反应釜真空搅拌25～35min；最后，将消泡剂、硅烷偶联剂、二月硅酸二丁基锡加入反应釜，真空搅拌50～60min获得B组分；

3)聚氨酯粘接胶的制备：将组分A与组分B按体积比混合均匀，即可获得快固高强度双组分聚氨酯粘接胶。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：

A.按原料组成将聚醚三元醇、聚醚二元醇、聚酯二元醇，以及邻苯二甲酸二辛酯加入反应釜中，真空条件下105～110℃脱水2.5～3.5h，保证水分含量低于0.01％；

B.将浓磷酸加入反应釜，真空降温至40℃以下；

C.加入MDI-100，真空搅拌，保持温度85～90℃，反应3.5～4.5h；

D.真空降温至40℃以下，加入脱水剂Ti，真空搅拌25～35min；即得所述聚氨酯预聚体。

9.权利要求1-6任一权利要求所述快固高强度双组分聚氨酯粘接胶在金属、陶瓷、水泥、木材、ABS、PU、玻璃及玻璃钢自粘或互粘中的应用。