CN105820790B - 一种耐酸耐温弹性粘接剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐酸耐温弹性粘接剂及其制造方法，它由多元醇聚合物、多异氰酸酯、抗水汽渗透剂、填料、交联剂及添加剂共同组成，并按下述工艺步骤制备：将多元醇聚合物、抗水汽渗透剂、填料、交联剂、橡胶增塑剂在100～150℃，真空度0.06～0.09MPa下脱水共混得到A组分；将多异氰酸酯、橡胶增塑剂、催化剂混合均匀得到B组分；将A和B组分按比例混合，然后进行脱泡得到耐酸耐温弹性粘接剂。该耐酸耐温弹性粘接剂在室温或低温固化，与其他防腐材料相比，可同时兼具优异的耐酸腐蚀性能、耐高温性能、高弹性及粘接性，且制备工艺简单，施工方便，固化过程中无小分子物质产生，可作为耐酸耐温弹性材料广泛应用于化工防腐领域。

Description

一种耐酸耐温弹性粘接剂及其制备方法

技术领域

本发明的实施方式涉及高分子材料领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种耐酸耐温弹性粘接剂及其制备方法。

背景技术

经过一百多年来化工业的飞速发展，随之而来的化工污染物对环境的危害日趋严重。化工厂在生产过程中会不可避免的产生废气、废液、废渣等污染物，经过一系列化学、物理方法的处理，通常会产生大量具有较高温度的酸性液体，且大多为混合酸液，腐蚀性极强。另外，化工设备通常为动态运行，不可避免的会产生一定程度的力学振动，因此，与其直接接触的介质长期处于腐蚀强度高、渗透性强的动态环境中运行，造成设备腐蚀愈加严重。

针对该现状，一般是在废料处理系统的各种排污管道和器件上涂刷耐酸防腐材料，解决废料处理系统的强腐蚀问题。近年来，随着环保意识的逐渐增强，在国家强制性污染物排放标准要求下，越来越多的研究者开始着眼于耐酸耐温材料的研究。鉴于以上介绍酸液的特殊性，该耐酸耐温材料必须首先具备优异的耐酸耐温性能，特别是耐混合酸性能；其次，为避免防腐材料在使用过程中由于力学振动产生的应力造成材料的开裂或者脱落现象发生，该耐酸耐温材料必须具备良好的弹性。

目前作为防腐层使用较多的有鳞片涂料、聚脲弹性体涂料和有机硅密封材料。如中国专利CN100393829中公开了一种乙烯基树脂玻璃鳞片涂料，该涂料具有抗渗透性好，耐磨等特点，其耐温性和耐腐蚀性已得到工程实践的充分证明，但通常乙烯基树脂涂料弹性均较差，在使用过程中易受应力作用而出现开裂、脱落现象，造成腐蚀。中国专利CN101280153中公开了一种脱硫烟道内衬用喷涂耐高温耐酸聚脲防腐涂料，具有优异的防水、耐腐蚀特性，但该材料同样弹性较差，不宜用于动态运行的化工设备进行防腐。中国专利CN101638518中公开了一种耐酸气腐蚀耐高温室温硫化硅橡胶，具有良好的弹性，可作为粘接剂粘接器件的接头部位，且耐高温性能优异，但其不耐强混合酸的腐蚀，长期使用容易丧失弹性，并出现酸液渗漏现象。

综上，化工行业解决三废过程中对设备造成的腐蚀非常严重，该腐蚀物通常兼具强混酸、高温等特性，且化工设备多为动态运行，而在现有的化工防腐材料中，尚未有一种材料能够兼顾优良的耐酸性、耐温性、高弹性及粘接性。因此开发一种综合性能优异的耐酸耐温弹性粘接剂迫在眉睫。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种耐酸耐温弹性粘接剂及其制备方法的实施方式，以期望可以解决现有化工防腐材料不能兼顾优良的耐酸性、耐温性、高弹性及粘接性的问题。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种耐酸耐温弹性粘接剂，它包括质量比10～20:1的A组分原料和B组分原料；所述A组分原料由按重量份计的以下成分组成：

所述B组分原料由按重量份计的以下成分组成：

多异氰酸酯 100份；

橡胶增塑剂 10～40份；

催化剂 0.025～0.667份。

优选的，耐酸耐温弹性粘接剂包括质量比15～18:1的A组分原料和B组分原料；所述A组分原料由按重量份计的以下成分组成：

所述B组分原料由按重量份计的以下成分组成：

多异氰酸酯 100份；

橡胶增塑剂 12～40份；

催化剂 0.025～0.35份。

进一步的技术方案是：所述多元醇聚合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯多元醇和聚氨酯多元醇中的至少一种。

更进一步的技术方案是：所述多异氰酸酯具有化学结构OCN-R-NCO，其中，R为C_1～20的亚烷基、亚芳基、亚环烷基、亚烷基芳基、亚烷基环烷基、亚芳基烷基、亚芳基环烷基、亚环烷基烷基、亚环烷基芳基。

更进一步的技术方案是：所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯、二苯甲基-4，4’-二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯、4，4’-环己基甲烷二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯及其异构体、1，5-萘二异氰酸酯、卤素取代的二苯甲基-4，4’-二异氰酸酯中的至少一种。优选的，所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯中的至少一种，以它们作为耐酸耐温弹性粘接剂的原料，可以提高粘接剂的粘接强度和韧性。

更进一步的技术方案是：所述抗水汽渗透剂为丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、石油沥青、异戊二烯橡胶中的至少一种。优选的，抗水汽渗透剂为丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶中至少两种的混合物。

更进一步的技术方案是：所述填料为硅微粉、高岭土、膨润土、钛白粉、云母粉、炭黑中的至少一种。填料具有补强、增稠作用，不同填料由于分子结构、粒径、密度、表面活性等不同，其补强、增稠的效果也不同。填料混合使用可以起到协同增强效果的作用。

更进一步的技术方案是：所述交联剂为小分子多元醇。交联剂可以是乙二醇、丙三醇、1，2-丙二醇、1，4丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇和季戊四醇中的任意一种或多种。粘接剂要达到良好的粘接效果和合适的固化速度，选择合适的交联剂至关重要，因为交联剂在粘接剂的合成中发挥着不可替代的作用，它在线性分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联形成网络结构，促进或调节聚合物分子链间形成共价键，从而调节粘接剂的强度和弹性。

更进一步的技术方案是：所述橡胶增塑剂为环烷油、石蜡油、芳烃油、橡胶油中的至少一种。

更进一步的技术方案是：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二丁基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡或辛酸亚锡中的至少一种。

一种制备耐酸耐温弹性粘接剂的方法，它包括以下步骤：

(1)将100重量份的多元醇聚合物、30～300重量份的抗水汽渗透剂、100～750重量份的填料、0.5～3重量份的交联剂、20～200重量份的橡胶增塑剂加入真空捏合机中于80℃混合均匀；然后在温度100～150℃、真空度0.06～0.09MPa条件下，脱水共混30～200分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂的A组分；

(2)将100重量份的多异氰酸酯、10～40重量份的橡胶增塑剂、0.025～0.667重量份的催化剂加入搅拌机中搅拌5～10分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂的B组分；

(3)在室温下，将A组分和B组分按照质量比10～20:1混合均匀，再在真空度0.06～0.09MPa条件下脱泡3～10分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。

优选的，制备耐酸耐温弹性粘接剂的方法包括以下步骤：

(1)将100重量份的多元醇聚合物、30～120重量份的抗水汽渗透剂、230～450重量份的填料、1.2～3重量份的交联剂、90～160重量份的橡胶增塑剂加入真空捏合机中于80℃混合均匀；然后在温度120～150℃、真空度0.07～0.085MPa条件下，脱水共混90～150分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂的A组分；

(2)将100重量份的多异氰酸酯、12～40重量份的橡胶增塑剂、0.025～0.35重量份的催化剂加入搅拌机中搅拌7～10分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂的B组分；

(3)在室温下，将A组分和B组分按照质量比15～18:1混合均匀，再在真空度0.07～0.09MPa条件下脱泡5～10分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：1.本发明的耐酸耐温弹性粘接剂采用了聚氨酯固化交联体系，克服了其它粘接剂不耐混合酸的特点，得到的产品耐酸性能更好，同时具有一定程度的耐高温性，产品应用领域更广；2.本发明的耐酸耐温弹性粘接剂具有较好的断裂伸长率，克服了传统防腐涂料没有弹性的缺陷；3.本发明的耐酸耐温弹性粘接剂采用了抗水汽渗透剂，得到的产品抗水汽、酸液渗透作用增强，且能够进一步改进粘接剂耐酸性能；4.本发明的耐酸耐温弹性粘接剂制备工艺简单，容易进行工业化生产，且固化过程中无小分子物质产生，绿色环保。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明各个实施方式中A、B组分原料中各物质的“份”是指重量份。

实施例1

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：50份分子量为3800的端羟基聚酯、30份分子量为2500的端羟基聚醚、20份分子量为4000的端羟基聚丁二烯；

抗水汽渗透剂：20份丁苯橡胶、10份异戊二烯橡胶；

填料：125份高岭土、100份膨润土、145份云母粉；

交联剂：3份丙三醇；

橡胶增塑剂：20份环烷油、125份芳烃油；

B组分原料：

多异氰酸酯：70份1，6-己二异氰酸酯、30份二亚甲基苯基二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：15份石蜡油、25份橡胶油；

催化剂：0.025份二月桂酸二丁基锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度150℃、真空度0.085MPa条件下脱水共混90分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌7分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比15:1混合均匀后，在真空度0.085MPa条件下脱泡5分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例2

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：50份分子量为8000的端羟基聚醚、50份分子量为2000的端羟基聚氨酯；

抗水汽渗透剂：150份丁基橡胶、100份丁腈橡胶、50份石油沥青；

填料：50份硅微粉、150份膨润土、30份炭黑；

交联剂：0.5份1，2-丙二醇、1.5份季戊四醇；

橡胶增塑剂：15份环烷油、5份橡胶油；

B组分原料：

多异氰酸酯：100份甲苯二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：20份环烷油；

催化剂：0.667份二丁基二辛酸锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度100℃、真空度0.09MPa条件下脱水共混30分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌5分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比12:1混合均匀后，在真空度0.09MPa条件下脱泡5分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例3

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：100份分子量为1000的端羟基聚酯；

抗水汽渗透剂：30份丁基橡胶；

填料：300份高岭土、200份膨润土、50份云母粉、200份炭黑；

交联剂：0.5份1，6-己二醇；

橡胶增塑剂：150份环烷油、50份芳烃油；

B组分原料：

多异氰酸酯：50份二苯甲基-4，4’-二异氰酸酯、30份四甲基二异氰酸酯；20份异佛尔酮二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：40份石蜡油；

催化剂：0.04份辛酸亚锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度150℃、真空度0.06MPa条件下脱水共混200分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌10分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比10:1混合均匀后，在真空度0.06MPa条件下脱泡3分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例4

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：75份分子量为3800的端羟基聚酯、25份分子量为2500的端羟基聚醚；

抗水汽渗透剂：100份丁苯橡胶、50份石油沥青；

填料：150份高岭土、150份膨润土、75份云母粉、50份炭黑；

交联剂：0.8份1，6己二醇；

橡胶增塑剂：55份芳烃油、60份石蜡油；

B组分原料：

多异氰酸酯：100份异佛尔酮二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：10份石蜡油；

催化剂：0.025份二月桂酸二丁基锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度100℃、真空度0.085MPa条件下脱水共混180分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌6分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比10:1混合均匀后，在真空度0.09MPa条件下脱泡7分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例5

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：60份分子量为3800的端羟基聚酯、20份分子量为4000的端羟基聚丁二烯、20份分子量为3200的端羟基聚氨酯；

抗水汽渗透剂：80份丁基橡胶、40份异戊二烯橡胶；

填料：450份高岭土；

交联剂：2.2份乙二醇；

橡胶增塑剂：90份环烷油；

B组分原料：

多异氰酸酯：60份对苯基二异氰酸酯、40份甲苯二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：12份环烷油；

催化剂：0.2份二丁基二乙酸锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度130℃、真空度0.07MPa条件下脱水共混150分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌10分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比15:1混合均匀后，在真空度0.07MPa条件下脱泡5分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例6

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：100份分子量为6000的端羟基聚醚；

抗水汽渗透剂：50份丁苯橡胶、15份丁腈橡胶；

填料：50份硅微粉、400份膨润土、10份云母粉；

交联剂：0.7份1，2-己二醇；

橡胶增塑剂：30份橡胶油；

B组分原料：

多异氰酸酯：100份二亚甲基苯基二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：20份环烷油；

催化剂：0.08份二丁基二辛酸锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度120℃、真空度0.09MPa条件下脱水共混60分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌8分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比20:1混合均匀后，在真空度0.09MPa条件下脱泡3分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例7

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：40份分子量为2500的端羟基聚醚、30份分子量为4000的端羟基聚丁二烯、30份分子量为3800的端羟基聚酯；

抗水汽渗透剂：100份丁苯橡胶、100份丁基橡胶、20份石油沥青；

填料：40份硅微粉、15份高岭土、35份钛白粉、10份炭黑；

交联剂：1.5份季戊四醇；

橡胶增塑剂：100份环烷油、60份石蜡油；

B组分原料：

多异氰酸酯：100份二亚甲基苯基二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：20份环烷油；

催化剂：0.08份二丁基二辛酸锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度150℃、真空度0.075MPa条件下脱水共混90分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌5分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比11:1混合均匀后，在真空度0.06MPa条件下脱泡10分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

实施例8

耐酸耐温弹性粘接剂的原料：

A组分原料：

多元醇聚合物：60份分子量为3800的端羟基聚酯、40份分子量为4000的端羟基聚氨酯；

抗水汽渗透剂：60份异戊二烯橡胶、30份丁腈橡胶；

填料：100份硅微粉、55份高岭土、140份云母粉；

交联剂：1.2份丙三醇；

橡胶增塑剂：36份芳烃油；

B组分原料：

多异氰酸酯：75份二亚甲基苯基二异氰酸酯、25份甲苯二异氰酸酯；

橡胶增塑剂：16份石蜡油；

催化剂：0.35份二月桂酸二丁基锡；

耐酸耐温弹性粘接剂的制备方法：将A组分原料加入80℃真空捏合机中混合均匀，在温度120℃、真空度0.08MPa条件下脱水共混120分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂A组分；将B组分原料加入搅拌机中搅拌10分钟，得到B组分；在室温下，将A组分和B组分按照质量比18:1混合均匀后，在真空度0.09MPa条件下脱泡10分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。产品性能的测试结果详情见表1所示。

采用上述方法制得的耐酸耐温弹性粘接剂，在未对所得耐酸耐温弹性粘接剂进行任何处理时直接测试粘接剂性能，然后在混合酸(硫酸9.5％，硝酸0.5％，盐酸0.1％，氢氟酸0.1％，均为质量分数)环境中放置14天、在120℃条件下放置24小时后再测试上述耐酸耐温弹性粘接剂的性能。按GB/T 13477测试适用期及下垂度；按GB/T 531测试邵氏硬度；按GB/T528测试拉伸强度和断裂伸长率；按GB/T 7124测试剪切强度，测试结果详见表1所示。

表1 耐酸耐温弹性粘接剂性能测试结果

结果表明，本发明的耐酸耐温弹性粘接剂力学强度高，且经混合酸和高温作用后仍保持良好的力学强度和弹性。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种耐酸耐温弹性粘接剂，其特征在于它包括质量比15～18:1的A组分原料和B组分原料；所述A组分原料由按重量份计的以下成分组成：

所述交联剂为小分子多元醇；所述多元醇聚合物是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯多元醇和聚氨酯多元醇中的至少一种；所述抗水汽渗透剂为丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶中的至少两种的混合物；

所述B组分原料由按重量份计的以下成分组成：

多异氰酸酯 100份；

橡胶增塑剂 12～40份；

催化剂 0.025～0.35份；

所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的耐酸耐温弹性粘接剂，其特征在于所述填料为硅微粉、高岭土、膨润土、钛白粉、云母粉、炭黑中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的耐酸耐温弹性粘接剂，其特征在于所述橡胶增塑剂为环烷油、石蜡油、芳烃油、橡胶油中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的耐酸耐温弹性粘接剂，其特征在于所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二丁基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡或辛酸亚锡中的至少一种。

5.一种制备如权利要求1～4任意一项所述的耐酸耐温弹性粘接剂的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)将100重量份的多元醇聚合物、30～120重量份的抗水汽渗透剂、230～450重量份的填料、1.2～3重量份的交联剂、36～145重量份的橡胶增塑剂加入真空捏合机中于80℃混合均匀；然后在温度120～150℃、真空度0.07～0.085MPa条件下，脱水共混90～150分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂的A组分；

(2)将100重量份的多异氰酸酯、12～40重量份的橡胶增塑剂、0.025～0.35重量份的催化剂加入搅拌机中搅拌7～10分钟，得到耐酸耐温弹性粘接剂的B组分；

(3)在室温下，将A组分和B组分按照质量比15～18:1混合均匀，再在真空度0.07～0.09MPa条件下脱泡5～10分钟，即得耐酸耐温弹性粘接剂。