CN105482761A - 一种高性能改性聚氨酯胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括：全氟烷基乙基醇30-50份、聚碳酸酯二醇20-35份、异佛尔酮二异氰酸酯80-150份、羟基硅烷5-12份、二羟基半酯3-8份、亚油酸2-12份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠3-8份、1,4-丁二醇2-5份、三乙胺5-12份、二辛酸二丁基锡0.1-0.5份、油酸亚锡0.1-1份、纳米二氧化钛2-5份、纳米氧化锌2-8份、纳米氧化铈1-5份、纳米氧化铁3-8份、纳米蒙脱土2-10份、改性抗污剂3-12份、N-甲基吡咯烷酮10-25份、水20-50份。本发明提出的高性能改性聚氨酯胶黏剂，其粘结强度高，抗菌性、耐污性、耐候性和耐水性能优异。

Description

一种高性能改性聚氨酯胶黏剂
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其涉及一种高性能改性聚氨酯胶黏剂。
背景技术
胶黏剂是通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成的，具有许多优良特性，如高弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性以及良好的电绝缘性等，因而用途非常广。聚氨酯胶黏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，目前已应用在了铁路、书籍装订、建筑、油墨、包装、木材、汽车等领域。但是目前聚氨酯胶黏剂存在粘结强度低、抗菌性和耐污染性能，以及耐候性和耐水性差的缺点，限制了其使用范围。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其粘结强度高，抗菌性和耐污性能好，耐候性和耐水性能优异。
本发明提出的一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇30-50份、聚碳酸酯二醇20-35份、异佛尔酮二异氰酸酯80-150份、羟基硅烷5-12份、二羟基半酯3-8份、亚油酸2-12份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠3-8份、1,4-丁二醇2-5份、三乙胺5-12份、二辛酸二丁基锡0.1-0.5份、油酸亚锡0.1-1份、纳米二氧化钛2-5份、纳米氧化锌2-8份、纳米氧化铈1-5份、纳米氧化铁3-8份、纳米蒙脱土2-10份、改性抗污剂3-12份、N-甲基吡咯烷酮10-25份、水20-50份；
其中，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份去离子水和0.2-0.5份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入10-15份质量分数为45-55wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至65-75℃后加入10-20份混合单体，然后加入3-10份质量分数为1-3％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应1.5-3h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为1-5:2-6：3-6：2-7：2-10混合而成。
优选地，其原料中，全氟烷基乙基醇、聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为38-46：26-34：95-135。
优选地，其原料中，二羟基半酯、亚油酸、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、1,4-丁二醇、三乙胺的重量比为4-7：5-10：5-8：3-5：6-10。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇41-45份、聚碳酸酯二醇29-33份、异佛尔酮二异氰酸酯110-120份、羟基硅烷7-11份、二羟基半酯5-7份、亚油酸8-10份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠5-6.5份、1,4-丁二醇3.2-4份、三乙胺8-10份、二辛酸二丁基锡0.32-0.4份、油酸亚锡0.55-0.65份、纳米二氧化钛3.2-4份、纳米氧化锌5-6份、纳米氧化铈2-2.8份、纳米氧化铁6-6.5份、纳米蒙脱土8-9份、改性抗污剂8-11份、N-甲基吡咯烷酮15-19份、水35-45份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇42份、聚碳酸酯二醇30份、异佛尔酮二异氰酸酯115份、羟基硅烷10份、二羟基半酯6.2份、亚油酸9份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠6.2份、1,4-丁二醇3.5份、三乙胺9.2份、二辛酸二丁基锡0.38份、油酸亚锡0.6份、纳米二氧化钛3.8份、纳米氧化锌5.3份、纳米氧化铈2.6份、纳米氧化铁6.2份、纳米蒙脱土8.6份、改性抗污剂10份、N-甲基吡咯烷酮17份、水40份。
优选地，所述羟基硅烷为三苯基羟基硅烷、3-氨丙基三羟基硅烷、三甲基羟基硅烷中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述纳米二氧化钛的平均粒径为20-40nm；所述纳米氧化锌的平均粒径为35-50nm；所述纳米氧化铈的平均粒径为35-55nm；所述纳米氧化铁的平均粒径为50-85nm。
优选地，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将27-32份去离子水和0.32-0.4份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入12-13.5份质量分数为48-52wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至68-72℃后加入15-18份混合单体，然后加入6.5-8份质量分数为1.6-2.2％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.1-2.7h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为3-4:4-5：4-5：4-6：5-8混合而成。
优选地，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份去离子水和0.38份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入13份质量分数为50wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至70℃后加入15份混合单体，然后加入7份质量分数为2％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.5h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为3.6:4：5：5：7混合而成。
本发明胶黏剂以全氟烷基乙基醇、聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯为主要物质，并添加了羟基硅烷、二羟基半酯、亚油酸、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、1,4-丁二醇为原料，一方面将氟和硅原子引入了体系中，提高了胶黏剂的耐污性、耐水性、耐候性和耐热性，同时大大提高了胶膜的拉伸强度和柔韧性；亚油酸含有1个活性亚甲基，在干燥过程中能氧化交联，将其加入体系中作为扩链剂，从而在聚氨酯中引入了具有自干性能的结构，提高了聚氨酯胶黏剂的干燥速度、初黏力和耐水性能；环氧甲萘醌具有极强的抗污能力，能抑制污染物的附着与生长，本发明改性抗污剂中，以环氧甲萘醌为主料，并以甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯为混合单体对环氧甲萘醌进行微胶囊化，通过控制制备过程中的工艺参数，使环氧甲萘醌完全被微胶囊化，加入体系中，在体系中分散均匀，随着囊壁的降解，囊芯环氧甲萘醌被释放出来，从而控制了环氧甲萘醌的释放速度，达到使环氧甲萘醌缓释的目的，有效防止了胶黏剂中抗污剂渗出不可控的现象，在体系中，一方面与纳米二氧化钛和纳米氧化锌具有协同作用，改善了胶黏剂的抗污性，起到了更好和更长久的防污效果，另一方面，因其表面引入了乙烯基三乙氧基硅烷和2-氟丙烯，从而在体系中引入了硅和氟原子，与纳米氧化铁、纳米蒙脱土和纳米氧化铈配合，改善了胶黏剂的耐热性、耐水性和耐候性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇45份、聚碳酸酯二醇29份、异佛尔酮二异氰酸酯120份、羟基硅烷7份、二羟基半酯7份、亚油酸8份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠6.5份、1,4-丁二醇3.2份、三乙胺10份、二辛酸二丁基锡0.32份、油酸亚锡0.65份、纳米二氧化钛3.2份、纳米氧化锌6份、纳米氧化铈2份、纳米氧化铁6.5份、纳米蒙脱土8份、改性抗污剂11份、N-甲基吡咯烷酮15份、水45份；
其中，所述纳米二氧化钛的平均粒径为20nm；所述纳米氧化锌的平均粒径为35nm；所述纳米氧化铈的平均粒径为55nm；所述纳米氧化铁的平均粒径为50nm；
所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将27份去离子水和0.4份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入12份质量分数为52wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至68℃后加入15份混合单体，然后加入8份质量分数为1.6％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.7h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为3:5：4：4：8混合而成。
实施例2
本发明提出的一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇41份、聚碳酸酯二醇33份、异佛尔酮二异氰酸酯110份、羟基硅烷11份、二羟基半酯5份、亚油酸10份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠5份、1,4-丁二醇4份、三乙胺8份、二辛酸二丁基锡0.4份、油酸亚锡0.55份、纳米二氧化钛4份、纳米氧化锌5份、纳米氧化铈2.8份、纳米氧化铁6份、纳米蒙脱土9份、改性抗污剂8份、N-甲基吡咯烷酮19份、水35份；
其中，所述纳米二氧化钛的平均粒径为40nm；所述纳米氧化锌的平均粒径为50nm；所述纳米氧化铈的平均粒径为35nm；所述纳米氧化铁的平均粒径为85nm；
所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将32份去离子水和0.32份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入13.5份质量分数为48wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至72℃后加入18份混合单体，然后加入6.5份质量分数为2.2％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.1h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为4:4：4：6：5混合而成。
实施例3
本发明提出的一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇30份、聚碳酸酯二醇35份、异佛尔酮二异氰酸酯80份、三苯基羟基硅烷2份、3-氨丙基三羟基硅烷3份、三甲基羟基硅烷7份、二羟基半酯3份、亚油酸12份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠3份、1,4-丁二醇5份、三乙胺5份、二辛酸二丁基锡0.5份、油酸亚锡0.1份、纳米二氧化钛5份、纳米氧化锌2份、纳米氧化铈5份、纳米氧化铁3份、纳米蒙脱土10份、改性抗污剂3份、N-甲基吡咯烷酮25份、水20份；
其中，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20份去离子水和0.5份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入10份质量分数为55wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至65℃后加入10份混合单体，然后加入10份质量分数为1％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应3h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为1:6：3：7：2混合而成。
实施例4
本发明提出的一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇50份、聚碳酸酯二醇20份、异佛尔酮二异氰酸酯150份、3-氨丙基三羟基硅烷2份、三甲基羟基硅烷3份、二羟基半酯8份、亚油酸2份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠8份、1,4-丁二醇2份、三乙胺12份、二辛酸二丁基锡0.1份、油酸亚锡1份、纳米二氧化钛2份、纳米氧化锌8份、纳米氧化铈1份、纳米氧化铁8份、纳米蒙脱土2份、改性抗污剂12份、N-甲基吡咯烷酮10份、水50份；
其中，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将35份去离子水和0.2份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入15份质量分数为45wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至75℃后加入20份混合单体，然后加入3份质量分数为3％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应1.5h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为5:2：6：2：10混合而成。
实施例5
本发明提出的一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇42份、聚碳酸酯二醇30份、异佛尔酮二异氰酸酯115份、三苯基羟基硅烷10份、二羟基半酯6.2份、亚油酸9份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠6.2份、1,4-丁二醇3.5份、三乙胺9.2份、二辛酸二丁基锡0.38份、油酸亚锡0.6份、纳米二氧化钛3.8份、纳米氧化锌5.3份、纳米氧化铈2.6份、纳米氧化铁6.2份、纳米蒙脱土8.6份、改性抗污剂10份、N-甲基吡咯烷酮17份、水40份；
其中，所述纳米二氧化钛的平均粒径为35nm；所述纳米氧化锌的平均粒径为40nm；所述纳米氧化铈的平均粒径为50nm；所述纳米氧化铁的平均粒径为70nm；
所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份去离子水和0.38份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入13份质量分数为50wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至70℃后加入15份混合单体，然后加入7份质量分数为2％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.5h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为3.6:4：5：5：7混合而成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇30-50份、聚碳酸酯二醇20-35份、异佛尔酮二异氰酸酯80-150份、羟基硅烷5-12份、二羟基半酯3-8份、亚油酸2-12份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠3-8份、1,4-丁二醇2-5份、三乙胺5-12份、二辛酸二丁基锡0.1-0.5份、油酸亚锡0.1-1份、纳米二氧化钛2-5份、纳米氧化锌2-8份、纳米氧化铈1-5份、纳米氧化铁3-8份、纳米蒙脱土2-10份、改性抗污剂3-12份、N-甲基吡咯烷酮10-25份、水20-50份；
其中，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份去离子水和0.2-0.5份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入10-15份质量分数为45-55wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至65-75℃后加入10-20份混合单体，然后加入3-10份质量分数为1-3％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应1.5-3h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为1-5:2-6：3-6：2-7：2-10混合而成。
2.根据权利要求1所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，其原料中，全氟烷基乙基醇、聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为38-46：26-34：95-135。
3.根据权利要求1或2所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，其原料中，二羟基半酯、亚油酸、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、1,4-丁二醇、三乙胺的重量比为4-7：5-10：5-8：3-5：6-10。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇41-45份、聚碳酸酯二醇29-33份、异佛尔酮二异氰酸酯110-120份、羟基硅烷7-11份、二羟基半酯5-7份、亚油酸8-10份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠5-6.5份、1,4-丁二醇3.2-4份、三乙胺8-10份、二辛酸二丁基锡0.32-0.4份、油酸亚锡0.55-0.65份、纳米二氧化钛3.2-4份、纳米氧化锌5-6份、纳米氧化铈2-2.8份、纳米氧化铁6-6.5份、纳米蒙脱土8-9份、改性抗污剂8-11份、N-甲基吡咯烷酮15-19份、水35-45份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：全氟烷基乙基醇42份、聚碳酸酯二醇30份、异佛尔酮二异氰酸酯115份、羟基硅烷10份、二羟基半酯6.2份、亚油酸9份、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠6.2份、1,4-丁二醇3.5份、三乙胺9.2份、二辛酸二丁基锡0.38份、油酸亚锡0.6份、纳米二氧化钛3.8份、纳米氧化锌5.3份、纳米氧化铈2.6份、纳米氧化铁6.2份、纳米蒙脱土8.6份、改性抗污剂10份、N-甲基吡咯烷酮17份、水40份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述羟基硅烷为三苯基羟基硅烷、3-氨丙基三羟基硅烷、三甲基羟基硅烷中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述纳米二氧化钛的平均粒径为20-40nm；所述纳米氧化锌的平均粒径为35-50nm；所述纳米氧化铈的平均粒径为35-55nm；所述纳米氧化铁的平均粒径为50-85nm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将27-32份去离子水和0.32-0.4份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入12-13.5份质量分数为48-52wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至68-72℃后加入15-18份混合单体，然后加入6.5-8份质量分数为1.6-2.2％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.1-2.7h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为3-4:4-5：4-5：4-6：5-8混合而成。
9.根据权利要求1-8中任一项所述高性能改性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述改性抗污剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份去离子水和0.38份烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚混合均匀，然后加入13份质量分数为50wt％的环氧甲萘醌丙酮溶液，搅拌均匀后通入氮气，升温至70℃后加入15份混合单体，然后加入7份质量分数为2％的偶氮二异丁腈水溶液，搅拌反应2.5h后冷却至室温，加入三乙胺调节体系为中性后得到所述改性抗污剂；其中，所述混合单体由甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、2-氟丙烯按重量比为3.6:4：5：5：7混合而成。
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