CN104910852B - 一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法 - Google Patents

一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法。其技术方案为：1、将100～500份组分A和80～300份组分B依次加入到三口烧瓶中，在温度为112～120℃下回流脱水0.5～2小时，得混合物X；2、将混合物X降温至40～50℃，加入60～150份组分C并搅拌0.5小时，得到混合物Y；3、混合物Y中加入1～6份纳米TiO2，将温度升至50～60℃并且保温反应2小时，得到碳酸酯型单组分聚氨酯胶黏剂。本发明采用碳酸酯类溶剂和纳米TiO2，无毒、成本低廉，工艺操作简单，所得胶黏剂的力学性能和稳定性都得到了提高，且使胶黏剂具有抗紫外线、抗菌防霉性能等性能。

Description

一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，特别涉及一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法。
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。其中溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂是由聚氨酯预聚体和溶剂组成，利用空气或基材表面的水分进行固化粘结，在施工中不需要与其它交联剂计量配比使用，比双组分聚氨酯胶黏剂更方便使用。因此单组分聚氨酯胶黏剂成为国内外研究的热点，其用途也越来越广泛，应用于泡沫塑料，木材，皮具，纺织品，陶瓷，汽车玻璃，鞋等领域。
在单组分聚氨酯胶黏剂制备和使用过程中为了调节胶黏剂的粘度以便于操作，经常采用有机溶剂混合使用。常用的有机溶剂有苯类（苯，甲苯，二甲苯等），醋酸酯类，酮类，二甲酰胺等。有机溶剂有毒易挥发，对环境容易造成严重污染。目前世界各国对有机溶剂的使用限制日趋严厉，采用低廉且绿色环保溶剂的单组分聚氨酯胶黏剂是必要的。碳酸酯类溶剂是一种主要含有碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，碳酸甲丁酯，碳酸二仲丁酯等的混合溶剂，制备容易，价格便宜，并且普遍具有低毒性，是一种环保溶剂。
溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂在使用过程中还存在一些问题，比如固化过程中会产生气体从而影响胶黏剂的力学性能，还比如胶黏剂中存在游离-NCO基团，对湿气敏感，造成胶黏剂不稳定，贮存时间短。为了克服上述缺点，扩大溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂的使用范围，人们通过各种方法对胶黏剂进行改性研究，其中掺杂无机纳米材料是重要手段之一。纳米TiO2为白色固体，具有无毒无味，廉价易得，比表面积大，热稳定性好，吸收紫外线能力强，抗菌防霉变等特点。利用纳米TiO2对溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂进行改性，不但可以提高胶黏剂的力学性能和耐老化性能，还可以使胶黏剂具有特殊的抗紫外线，抗菌防霉等性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂溶剂有毒有害、胶黏剂力学性能，抗紫外线能力，抗菌性能差等缺点，提供一种溶剂环保，优异力学性能，抗紫外线强，抗菌防霉的溶剂型单组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
重量份比的配方如下：
组分A 100～500份
组分B 80～300份
组分C 60～150份
纳米TiO2 1～6份；
所述制备方法包括如下步骤：
步骤1：将组分A和组分B依次加入到三口烧瓶中，在温度为112～120℃条件下回流脱水0.5～2小时，得到混合物X；
步骤2：将混合物X温度降至40～50℃，加入组分C并搅拌0.5小时，得到混合物Y；
步骤3：在混合物Y中加入纳米TiO2，然后将温度升至50～60℃并且保温反应2小时，得到碳酸酯型单组分聚氨酯胶黏剂。
所述组分A为沸程为90～130度或110～170℃的碳酸酯（RO-CO-OH或RO-CO-OR'）溶剂。碳酸酯类溶剂是一种主要含有碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，碳酸甲丁酯，碳酸二仲丁酯的混合溶剂。
所述组分B为聚醚多元醇，数均分子量为2000或5000。
所述组分C为甲苯二异氰酸酯（TDI-80）或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。
所述纳米TiO2的粒径为5nm～2000nm。
本发明的有益效果在于：本发明采用碳酸酯类溶剂无毒、无污染、成本低廉；采用纳米TiO2对胶黏剂进行了改性，工艺操作简单，降低生成成本，所得胶黏剂的力学性能和稳定性都得到了提高，且使胶黏剂具有抗紫外线、抗菌防霉性能等性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1：
在装有温度计、搅拌器、分水器的干燥干净三口烧瓶中加入15g沸程为90～130℃的碳酸酯溶剂和10g聚醚2000，在120℃下回流脱水0.5小时；降低温度至40℃，然后加入10gTDI-80，再加入0.1g 粒径为5～10 nm的TiO2，一个小时后升温至60℃，保温2小时后停止搅拌。降温，停机出料，经测定，所得胶黏剂浅黄色，NCO 含量为13.22%，表干时间2小时，实干时间6小时，拉伸剪切强度为14.9MPa。
实施例2：
在装有温度计、搅拌器、分水器的干燥干净三口烧瓶中加入15g沸程为90～130 ℃的碳酸酯溶剂和30g聚醚2000，在115℃下回流脱水2小时；降低温度至45℃，然后加入7.5gTDI-80，再加入0.2g 粒径为5～10 nm的TiO2，一个小时后升温至55℃，保温2小时后停止搅拌。降温，停机出料，经测定，所得胶黏剂浅黄色，NCO 含量为11.15%，表干时间2小时，实干时间6小时，拉伸剪切强度为3MPa。
实施例3：
在装有温度计、搅拌器、分水器的干燥干净三口烧瓶中加入30g沸程为110～170℃的碳酸酯溶剂和20g聚醚2000，在120℃下回流脱水1.5小时；降低温度至40℃，然后加入20gTDI-80，再加入0.3g 粒径为5～10 nm的TiO2，一个小时后升温至50℃，保温2小时后停止搅拌。降温，停机出料，经测定，所得胶黏剂浅黄色，NCO 含量为16.46%，表干时间2小时，实干时间6小时，拉伸剪切强度为14.3MPa。
实施例4：
在装有温度计、搅拌器、分水器的干燥干净三口烧瓶中加入50g沸程为90-130℃的碳酸酯溶剂和20g聚醚5000，在112 ℃下回流脱水0.5小时；降低温度至45℃，然后加入15gMDI，再加入0.1g 粒径为200-400 nm的TiO2， 60℃下保温2小时后停止搅拌。降温，停机出料，经测定，所得胶黏剂乳白色，NCO 含量为10.02%，表干时间2小时，实干时间8小时，拉伸剪切强度为2.4MPa。
实施例5：
在装有温度计、搅拌器、分水器的干燥干净三口烧瓶中加入35g沸程为110～170℃的碳酸酯溶剂和10g聚醚5000，在120℃度下回流脱水0.5小时；降低温度至50℃，然后加入15g MDI，再加入0.1g 粒径为2000 nm左右的TiO2， 50℃度下保温2小时后停止搅拌。降温，停机出料，经测定，所得胶黏剂乳白色，NCO 含量为6.65%，表干时间2小时，实干时间8小时，拉伸剪切强度为1.6MPa。
实施例6：
在装有温度计、搅拌器、分水器的干燥干净三口烧瓶中加入10g沸程为110-170℃的碳酸酯溶剂和10g聚醚5000，在120℃下回流脱水0.5小时；降低温度至50℃，然后加入10gMDI，再加入0.1g 粒径为2000 nm的TiO2， 50℃度下保温2小时后停止搅拌。降温，停机出料，经测定，所得胶黏剂乳白色，NCO 含量为11.31%，表干时间2小时，实干时间10小时，拉伸剪切强度为14.1MPa。

Claims (3)

1.一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于：
重量份比的配方如下：
组分A 100～500份
组分B 80～300份
组分C 60～150份
纳米TiO2 1～6份；
制备方法包括如下步骤：
步骤1：将组分A和组分B依次加入到三口烧瓶中，在温度为112～120℃条件下回流脱水0.5～2小时，得到混合物X；
步骤2：将混合物X温度降至40～50℃，加入组分C并搅拌0.5小时，得到混合物Y；
步骤3：在混合物Y中加入纳米TiO2，然后将温度升至50～60℃并且保温反应2小时，得到碳酸酯型单组分聚氨酯胶黏剂；
所述组分A为沸程为90～130℃或110～170℃的碳酸酯溶剂；
所述的组分B为聚醚多元醇，数均分子量为2000或5000；
所述的组分C为甲苯二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于所述的碳酸酯溶剂是一种主要含有碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，碳酸甲丁酯，碳酸二仲丁酯的混合溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种纳米TiO2改性碳酸酯聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于所述的纳米TiO2的粒径为5nm-2000nm。
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