CN106010419A - 一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法 - Google Patents

一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于胶黏剂的制备方法技术领域，具体涉及一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，该胶黏剂包括A、B两组分，A组分为含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，B组分为自来水，本发明通过将含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的A组分的配方进行优化，在胶粘剂分子结构中引入氧化乙烯链节，增大了后期NCO基团与水反应的机率，配合催化剂，使后期固化速度得到很大的提高；在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，再喷涂B组分，然后放入温度范围为90‑110℃的模具中，热压25‑30S得到顶棚产品。本发明A组分与B组分联合使用，得到开放时间长、成型周期短、耗胶量低的胶粘剂，该胶粘剂适用于自动化生产汽车顶棚面料的粘接。

Description

一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明属于胶黏剂的制备方法技术领域，具体涉及一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法。
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或异氰酸酯基的胶黏剂，其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、织物、皮革、陶瓷、纸张等多孔材料，以及金属、玻璃、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。聚氨酯胶黏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，且具备优异的柔韧特性。聚氨酯胶黏剂还具备优异的橡胶特性，能适应不同热膨胀系数基材的粘合，它在基材之间形成具有软、硬过渡层，不仅粘接力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能。
目前汽车顶棚用胶黏剂主要有单组分溶剂型湿固化聚氨酯胶粘剂、双组分溶剂型湿固化聚氨酯胶粘剂、双组分水性聚氨酯胶粘剂等。其中单组分和双组分溶剂型湿固化聚氨酯胶粘剂具有成型周期短(3-5min)、施胶设备简单(简单的喷涂设备)等优点，但都存在环境污染(溶剂挥发)、耗胶量大(40-50g/m2)等不足，且双组分还需现场配制固化剂，操作复杂，胶液的保质期只有4h。双组分水性聚氨酯胶粘剂以水作为溶剂，可以达到0VOC，具有绿色环保等优点，但存在顶棚成型周期长(喷完胶后需要烘烤一段时间，一般成型工艺要8-10min)，耗胶量大(100-120g/m2)，现场配制固化剂操作复杂，配好的胶液保质期只有4h等不足。
发明内容
基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，该制备方法具有绿色环保、成型周期短、耗胶量少、成本较低等优点。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，所述的胶黏剂包括A组分和B组分，所述的A组分为含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，所述的B组分为自来水，包括如下步骤：
步骤一，所述的A组分的制备方法：按照一定的重量百分比分别称取聚酯或聚醚多元醇、有机锡类催化剂、环氧树脂、扩链剂并投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，然后冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在60℃-70℃的温度条件下反应2-5h，冷却至30-40℃，加入稳定剂、偶联剂搅拌均匀即可；
步骤二，所述的A组分和B组分的联合使用方法：采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，然后在汽车顶棚骨架或者滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。
作为优选的，所述的步骤二中A组分的胶量控制在6-10g/m2。
作为优选的，所述的步骤二中A组分与B组分的重量比为10：6-10。
作为优选的，所述的A组分包括以下重量百分比的主要成分：
作为优选的，所述的聚酯或聚醚多元醇为分子量1000-3000的聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇或分子量800-2000的聚环氧乙烷-环氧丙烷二醇。
作为优选的，所述的环氧树脂选自环氧值为0.11-0.56中的一种或多种。
作为优选的，所述的扩链剂为E、F组分的混合扩链剂，所述的E组分为乙二醇、1,4丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇和三羟甲基丙烷中的一种或两种，所述的F组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，所述的E组分与F组分的-OH摩尔比为5:1。
作为优选的，所述的稳定剂为C、D两种混合稳定剂，所述的C组分为原甲酸三乙酯和对甲基苯磺酰异氰酸酯中的一种或两种，所述的D组分为乳酸、原甲酸和苯甲酰氯中的一种或多种，所述的C组分与D组分的质量比为1:1。
作为优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
作为优选的，所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二亚甲基苯二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI、3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
本发明的有益技术效果是：
本发明制备得到的胶粘剂不含有有机溶剂，施工过程中不会对工作环境和大气造成污染，气味≤2.5级(长安标准)，具有绿色环保的优点；对A组分含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的制备工艺进行了优化，加入的稳定剂可以增加胶粘剂的稳定性能，减慢反应，保持化学平衡， 防止光、热分解或氧化分解等，有效地延长了开放时间，制得的A组分的开放时间为5-6h，而现有的制备工艺制得的产品的开放时间只有4h，增加了开放时间，A组分的开放时间长，未与B组分接触时就不易反应失效，可实现连续化、自动化生产；在胶黏剂分子结构中引入氧化乙烯链节，增大了后期NCO基团与水反应的机率，再配合催化剂，使后期固化速度得到很大的提高；现有技术的耗胶量最少为40-50g/m2，本发明采用了滚涂的方式上胶，耗胶量降低至6-10g/m2，成本较低，且上胶效果较好，再结合喷涂的方式缩短了成型周期(2-4min)；本发明制备得到的A组分的NCO含量为18％-25％，粘度为200-500mpa.s/25℃，顶棚产品的剥离强度≥20N/2.5cm。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
按照以下重量百分比称取各成分：45％的聚酯或聚醚多元醇、2.5％的有机锡类催化剂、6％的环氧树脂、3％的扩链剂、2％的稳定剂、1％的偶联剂、40.5％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为分子量3000的聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇；有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡；环氧树脂为E-44；扩链剂为为E、F组分的混合扩链剂，其中E组分为一缩二乙二醇和新戊二醇按重量比1:1混合而成的混合物，F组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，E组分与F组分的-OH摩尔比为5:1；稳定剂为C、D两种混合稳定剂，C组分为原甲酸三乙酯，D组分为原甲酸和苯甲酰氯按重量比1:1混合而成的混合物，C组分与D组分的质量比为1:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；异氰酸酯为3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、有机锡类催化剂、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在60-70℃的温度条件下反应3h，冷却至30-40℃，加入稳定剂、偶联剂搅拌均匀即得到含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体称之为A组分。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，B组分为自来水，A组分、B组分的重量份比例为10：8，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
实施例2
按照以下重量百分比称取各成分：40％的聚酯或聚醚多元醇、3％的有机锡类催化剂、7％的环氧树脂、3.5％的扩链剂、3％的稳定剂、0.5％的偶联剂、43％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为分子量2000的聚环氧乙烷-环氧丙烷二醇；有机锡类催化剂为二醋酸二丁基锡；环氧树脂为E-51；扩链剂为为E、F组分的混合扩链剂，其中E组分为乙二醇和1,4丁二醇按重量比1:1混合而成的混合物，F组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，E组分与F组分的-OH摩尔比为5:1；稳定剂为为C、D两种混合稳定剂，C组分为对甲基苯磺酰异氰酸酯，D组分苯甲酰氯，C组分与D组分的质量比为1:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-570；异氰酸酯为4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、有机锡类催化剂、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在60-70℃的温度条件下反应3h，冷却至30-40℃，加入稳定剂、偶联剂搅拌均匀即得到A组分含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分自来水，A组分、B组分的重量份比例为10:6，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
实施例3
按照以下重量百分比称取各成分：50％的聚酯或聚醚多元醇、2％的有机锡类催化剂、4％的环氧树脂、5％的扩链剂、2.8％的稳定剂、1.2％的偶联剂、35％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为分子量800的聚环氧乙烷-环氧丙烷二醇；有机锡类催化剂为二醋酸二丁基锡；环氧树脂为E-55；扩链剂为为E、F组分的混合扩链剂，其中E组分为乙二醇和1,4丁二醇按重量比1:1混合而成的混合物，F组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，E组分与F组分的-OH摩尔比为5:1；稳定剂为为C、D两种混合稳定剂，C组分为原甲酸三乙酯，D组分苯甲酰氯和原甲酸按重量比1:1混合而成的混合物，C组分与D组分的质量比为1:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-570；异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯和2,4-甲苯二异氰酸酯按重量比1:1混合而成的混合物。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、有机锡类催化剂、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在60—70℃的温度条件下反应3h，冷却至30-40℃，加入稳定剂、偶联剂搅拌均匀即得到A组分含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1 所示。
采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分自来水，A组分、B组分的重量份比例为10:10，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
实施例4
按照以下重量百分比称取各成分：45％的聚酯或聚醚多元醇、2.2％的有机锡类催化剂、7％的环氧树脂、2％的扩链剂、1％的稳定剂、0.8％的偶联剂、42％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为分子量3000的聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇；有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡；环氧树脂为E-14；扩链剂为E、F组分的混合扩链剂，其中E组分为一缩二乙二醇和新戊二醇按重量比1:1混合而成的混合物，F组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，E组分与F组分的-OH摩尔比为5:1；稳定剂为为C、D两种混合稳定剂，C组分为原甲酸三乙酯，D组分为原甲酸和苯甲酰氯按重量比1:1混合而成的混合物，C组分与D组分的质量比为1:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；异氰酸酯为2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯按重量比1:1混合而成的混合物。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、有机锡类催化剂、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在60-70℃的温度条件下反应3h，冷却至30-40℃，加入稳定剂、偶联剂搅拌均匀即得到含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体称之为A组分。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分自来水，A组分、B组分的重量份比例为10:9，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
表1为实施例1-4的A组分的分析检测数据：
表1
表2为实施例1-4的样品的分析检测数据：
表2
由上述数据可以知道，本发明制备的胶粘剂无溶剂，绿色环保，可实现连续化、自动化生产，耗胶量(6-10g/m2)较低，节约了成本，成型周期包括滚涂时间、喷涂时间和热压时间，本发明的成型周期在2-4min，成型周期较短。
以上对本发明提供的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的胶黏剂包括A组分和B组分，所述的A组分为含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，所述的B组分为自来水，包括如下步骤：
步骤一，所述的A组分的制备方法：按照一定的重量百分比分别称取聚酯或聚醚多元醇、有机锡类催化剂、环氧树脂、扩链剂并投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，然后冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在60℃-70℃的温度条件下反应2-5h，冷却至30-40℃，加入稳定剂、偶联剂搅拌均匀即可；
步骤二，所述的A组分和B组分的联合使用方法：采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，然后在汽车顶棚骨架或者滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中A组分的胶量控制在6-10g/m2。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中A组分与B组分的重量比为10：6-10。
4.根据权利要求3所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的A组分包括以下重量百分比的主要成分：
5.根据权利要求4所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的聚酯或聚醚多元醇为分子量1000-3000的聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇或分子量800-2000的聚环氧乙烷-环氧丙烷二醇。
6.根据权利要求4所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的环氧树脂选自环氧值为0.11-0.56中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，所述的扩链剂为E、F组分的混合扩链剂，所述的E组分为乙二醇、1,4丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇和三羟甲基丙烷中的一种或两种，所述的F组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，所述的E组分与F组分的-OH摩尔比为5:1。
8.根据权利要求4所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的稳定剂为C、D两种混合稳定剂，所述的C组分为原甲酸三乙酯和对甲基苯磺酰异氰酸酯中的一种或两种，所述的D组分为乳酸、原甲酸和苯甲酰氯中的一种或多种，所述的C组分与D组分的质量比为1:1。
9.根据权利要求4所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
10.根据权利要求4所述的一种汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二亚甲基苯二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI、3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
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