CN104845574A - 一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其依照先后顺序，包含聚氨酯预聚体的制备过程，环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程和环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程；其中，聚氨酯预聚体的制备过程为：将称量好的聚醚二元醇加入至第一反应釜中，搅拌、加热至120℃左右回流脱水1h，降温至50℃左右加入TDI，再缓慢升温至70℃左右，保温并匀速搅拌，得到端异氰酸酯基的PU预聚体；环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程为：将上述PU预聚体、扩链剂BDO、交联剂TMP、环氧树脂和固化剂MeTHPA加入至第二反应釜中，搅拌混合均匀，加入填料和消泡剂，在70℃下超声一定时间分散均匀后，置于真空灌封机中真空脱泡30min；制得环氧改性聚氨酯胶粘剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种制胶工艺，具体涉及聚氨酯胶粘剂的制备方法。
背景技术
聚氨酯胶粘剂具有良好的粘接强度、耐磨、耐低温性、耐疲劳、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧以及耐细菌等特性，广泛应用于国民经济、军事等领域，但是其较差的力学性能和热稳定性限制了其进一步的应用；为了进一步扩大聚氨酯胶粘剂的应用范围，开发高强度高耐热性的聚氨酯胶粘剂成为需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其通过环氧树脂改性以及更优的制备参数来制备具有综合力学性能更高的聚氨酯胶粘剂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，依照先后顺序，包含聚氨酯预聚体的制备过程，环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程和环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程；其中，
聚氨酯预聚体的制备过程如下：
将称量好的聚醚二元醇加入至第一反应釜中，搅拌、加热至120℃左右回流脱水1h，降温至50℃左右加入甲苯二异氰酸酯（TDI），再缓慢升温至70℃左右，保温并匀速搅拌，得到端异氰酸酯基的聚氨酯（PU）预聚体；冷却至室温待用；
环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程如下：
将上述端异氰酸酯基的PU预聚体、扩链剂1,4-丁二醇（BDO）、交联剂三羟甲基丙烷（TMP）、环氧树脂和固化剂甲基四氢苯酐（MeTHPA）加入至第二反应釜中，搅拌混合均匀，加入填料和消泡剂，在70℃下超声一定时间分散均匀后，置于真空灌封机中真空脱泡30min；制得环氧改性聚氨酯胶粘剂；
环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程如下：
将上述制得的环氧改性聚氨酯胶粘剂放入烘箱中，经程序升温固化、随炉冷却，制得符合力学要求的聚醚型改性聚氨酯胶粘剂。
作为本发明的一种优选实施方式，上述环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程中，环氧树脂的质量占所述端异氰酸酯基的PU预聚体的10～50wt%。
作为本发明的一种优选实施方式，上述环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程采用阶梯型固化方式，首先在100℃的烘箱内保温2h，然后匀速升温至125℃，继续保温2h，再匀速升温至150℃保温2h。
作为本发明的一种优选实施方式，上述聚醚二元醇为分子量是400～2000的PPG204、PPG210或PPG220。
作为本发明的一种优选实施方式，上述聚醚二元醇为分子量为1000的PPG210。
作为本发明的一种优选实施方式，上述环氧树脂为脂环族缩水甘油酯型三官能团环氧树脂4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯（TDE-85）或缩水甘油酯型两官能团环氧树脂或双酚A型环氧树脂。
作为本发明的一种优选实施方式，上述环氧树脂为TDE-85，其质量占所述端异氰酸酯基的PU预聚体的40wt%。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明采用环氧树脂对聚氨酯进行改性，并加入填料对其进一步改性，制备得到聚醚型环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂，有效的提高了聚氨酯胶粘剂的力学性能和热稳定性，本发明具体的采用PPG和TDI合成端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，通过加入环氧树脂进行改性，制备出环氧改性聚氨酯胶粘剂，本发明还确定了环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂的固化工艺，进一步确定了固化的阶梯型温度控制过程，还进一步通过不同聚醚种类的选用，不同环氧树脂种类的配比来制备力学性能和热稳定性更加优良的聚醚型改性聚氨酯胶粘剂。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明具体实施方式：
本发明是一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，依照先后顺序，包含聚氨酯预聚体的制备过程，环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程和环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程；其中，聚氨酯预聚体的制备过程如下：
将称量好的聚醚二元醇加入至第一反应釜中，搅拌、加热至120℃左右回流脱水1h，降温至50℃左右加入甲苯二异氰酸酯（TDI），再缓慢升温至70℃左右，保温并匀速搅拌，得到端异氰酸酯基的聚氨酯（PU）预聚体；冷却至室温待用；
环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程如下：
将上述端异氰酸酯基的PU预聚体、扩链剂1,4-丁二醇（BDO）、交联剂三羟甲基丙烷（TMP）、环氧树脂和固化剂甲基四氢苯酐（MeTHPA）加入至第二反应釜中，搅拌混合均匀，加入填料和消泡剂，在70℃下超声一定时间分散均匀后，置于真空灌封机中真空脱泡30min；制得环氧改性聚氨酯胶粘剂；
环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程如下：
将上述制得的环氧改性聚氨酯胶粘剂放入烘箱中，经程序升温固化、随炉冷却，制得符合力学要求的聚醚型改性聚氨酯胶粘剂。
在具体的实施例中，我们采用不同的升温速率来固化环氧改性聚氨酯胶粘剂，从具体实施例可以得出升温速率越快，固化放热峰越向高温移动，最终我们确定了固化过程的温度分布优选的采用100℃的开始固化温度，125℃的固化温度以及150℃的后固化温度，每个阶段的固化时间均为2h。
在另外的实施例中，针对不同分子量的聚醚二元醇我们进行了三个实施例，分别选用分子量为400,1000和2000的聚醚二元醇，在扩链剂为1,4-BDO，交联剂为TMP，环氧树脂为TDE-85，环氧树脂为聚氨酯预聚体质量40wt%的条件下，测试制得的聚氨酯胶粘剂的拉伸剪切强度分别为，6.34,9.98和7.23MPa，拉伸强度分别为32.65,29.77和23.74MPa，冲击强度分别为13.29,18.24和23.55kJ/m2。因此，制备强度较大且具有较好韧性的聚氨酯胶粘剂材料，最优选的是选用分子量为1000的PPG210。
在另外的实施例中，针对不同环氧树脂，我们进行了三个实施例，分别选用的环氧树脂为脂环族缩水甘油酯型三官能团环氧树脂4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯（TDE-85）、缩水甘油酯型两官能团环氧树脂以及双酚A型环氧树脂；这三个实施例中，固化剂均为MeTHPA，环氧树脂的质量为聚氨酯预聚体质量的40wt%；最终测试制得的聚氨酯胶粘剂的拉伸剪切强度分别为9.98,9.26和11.32MPa，拉伸强度分别为29.77,25.62和26.16MPa，冲击强度分别为18.34,16.95和14.56MPa。因此，本发明制备综合力学性能好的聚氨酯胶粘剂材料，最优选的是选用TDE-85为环氧树脂。
上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (7)
1.一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：依照先后顺序，包含聚氨酯预聚体的制备过程，环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程和环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程；其中，
聚氨酯预聚体的制备过程如下：
将称量好的聚醚二元醇加入至第一反应釜中，搅拌、加热至120℃左右回流脱水1h，降温至50℃左右加入甲苯二异氰酸酯（TDI），再缓慢升温至70℃左右，保温并匀速搅拌，得到端异氰酸酯基的聚氨酯（PU）预聚体；冷却至室温待用；
环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程如下：
将上述端异氰酸酯基的PU预聚体、扩链剂1,4-丁二醇（BDO）、交联剂三羟甲基丙烷（TMP）、环氧树脂和固化剂甲基四氢苯酐（MeTHPA）加入至第二反应釜中，搅拌混合均匀，加入填料和消泡剂，在70℃下超声一定时间分散均匀后，置于真空灌封机中真空脱泡30min；制得环氧改性聚氨酯胶粘剂；
环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程如下：
将上述制得的环氧改性聚氨酯胶粘剂放入烘箱中，经程序升温固化、随炉冷却，制得符合力学要求的聚醚型改性聚氨酯胶粘剂。
2.如权利要求1所述的一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述环氧改性聚氨酯胶粘剂的配置过程中，环氧树脂的质量占所述端异氰酸酯基的PU预聚体的10～50wt%。
3.如权利要求2所述的一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述环氧改性聚氨酯胶粘剂的固化过程采用阶梯型固化方式，首先在100℃的烘箱内保温2h，然后匀速升温至125℃，继续保温2h，再匀速升温至150℃保温2h。
4.如权利要求3所述的一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚二元醇为分子量是400～2000的PPG204、PPG210或PPG220。
5.如权利要求4所述的一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚二元醇为分子量为1000的PPG210。
6.如权利要求4所述的一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂为脂环族缩水甘油酯型三官能团环氧树脂4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯（TDE-85）或缩水甘油酯型两官能团环氧树脂或双酚A型环氧树脂。
7.如权利要求6所述的一种聚醚型改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂为TDE-85，其质量占所述端异氰酸酯基的PU预聚体的40wt%。
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