CN107652934A - 一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶及其制备和使用方法 - Google Patents

一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，包括有A组分和B组分；所述A组分包括下列重量份组成：多元醇：50～90份、扩链剂：0～50份、催化剂：0.5～15份、填料：0～30份、稳定剂：5～10份；所述B组分包括下列中两份组成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯：50～100份、六亚甲基二异氰酸酯：0～50份。通过本发明制备的结构胶能够在室温下超快速固化。

Description

一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶及其制备和 使用方法
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂，更具体的说是涉及一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶及其制备和使用方法。
背景技术
聚氨酯胶黏剂广泛应用于工程结构、汽车制造和建筑行业中。双组份聚氨酯结构胶具有优异的抗冲击性、耐久性、耐疲劳性、耐低温性和极好的粘结强度而成为首先聚氨酯结构胶。很多双组份聚氨酯胶黏剂使用溶剂，有很大气味，对使用操作人员身体健康有极大危害，污染环境，将被无溶剂型聚氨酯胶黏剂取代；此外，尽管有很多常温快速固化的双组份聚氨酯结构胶产品，但这些快干胶大都含有溶剂，还因其固化时间达不到理想效果、或者快速固化后的粘结性能较差等因素，仍不能满足生产流水线上对于批量生产产品使用胶黏剂的要求。因此，为提高生产效率，需要开发出一种能控制固化速度的室温超快固化的双组份无溶剂聚氨酯结构胶。
专利申请号为201610820437.9的专利报道了一种无溶剂不发泡聚氨酯结构胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂为双组份胶，使用蓖麻油多元醇和胺固化剂，解决了现有聚氨酯胶黏剂操作时间可调范围窄以及固化过程中发泡的问题，但其凝胶时间为30min～80min，凝胶时间太长，不利于被粘材料的快速固定和工厂的快速批量生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，包括有A组分和B组分；
所述A组分包括下列重量份组成：
多元醇：50～90份
扩链剂：0～50份
催化剂：0.5～15份
填料：0～30份
稳定剂：5～10份；
所述B组分包括下列中两份组成：
多亚甲基多苯基多异氰酸酯：50～100份
六亚甲基二异氰酸酯：0～50份。
作为本发明的进一步改进，
所述A组分中的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚烯烃多元醇及植物油多元醇中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯四醇、聚四氢呋喃二醇、氧化丙烯-氧化乙烯共聚二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇或四氢呋喃-氧化乙烯共聚二醇中的一种或几种；
所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸 -1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇、聚邻苯二甲酸-1，6-己二醇酯二醇或聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇中的一种或几种；
所述聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯、端羟基换氧化聚丁二烯树脂、端羟基聚丁二烯-丙烯腈或聚苯乙烯多元醇中的一种或几种；
所述植物油多元醇为蓖麻油、大豆油多元醇或棕榈油多元醇中的一种或几种。作为本发明的进一步改进，
所述扩连剂为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、三缩四乙二醇、1，2-丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇或甘油中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡、异辛酸钾、醋酸钾、异辛酸铅、异辛酸锌、醋酸苯汞、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、三亚甲基二胺、四乙烯五胺、N-甲基吗啉、N-甲基咪唑和1，4-二甲基哌嗪中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，
所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻土、高岭土、硅微粉、钛白粉、硫酸钡中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，
所述稳定剂为气相白炭黑、氢化蓖麻油、聚酰胺或膨润土中的一种或几种。
作为本发明的另一发明目的，提供一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶的制备方法：
A组分制备方法为：
37℃条件下，将多元醇脱水，之后与扩连剂搅拌30～60min混匀，加入催化剂、稳定剂和填料，继续600～1000rpm搅拌10～30min后，出料。
B组分制备方法为：
将所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯脱水，然后按比例混合，200～400rpm条件下搅拌10～30min，出料。
作为本发明的另一发明目的，提供一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶的使用方法：
所述双组份聚氨酯结构胶使用时A组分和B组分按质量比1∶(0.5～5)配比使用，用于金属、塑料、玻璃、陶瓷以及软硬发泡材料自身或两种材料之间的粘结。
本发明的有益效果：
(1)本发明是一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，使用时A 和B两组分按质量比进行混合反应，操作简单，常温下即可快速固化且具有优异的粘接性能，初固化时间为可控，剥离强度为高。解决了以往无溶剂双组份聚氨酯结构胶固化时间长的问题。
(2)与以往的溶剂型快速固化双组份聚氨酯胶黏剂相比，本发明的双组份聚氨酯结构胶无有毒溶剂挥发，避免了有机溶剂挥发对人体的伤害，不污染环境，是一种环保的胶黏剂。
(3)与传统的双组份聚氨酯结构胶相比，本发明的本发明的双组份聚氨酯结构胶制备过程简单，不需要加热，能耗低。
具体实施方式
实施例1
一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其A组分由质量百分比为 50％的多元醇、15％的催化剂、30％的填料和5％的稳定剂组成；B组分由质量百分比为50％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯和50％的六亚甲基二异氰酸酯组成。
A组分中的多元醇为聚醚多元醇，聚醚多元醇采用质量比为1∶1∶1∶1∶1的聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯四醇、聚四氢呋喃二醇、氧化丙烯一氧化乙烯共聚二醇组成。
催化剂为质量比为2∶1∶1∶1∶2的二(十二烷基硫)二丁基锡、三亚甲基二胺、四乙烯五胺、N-甲基吗啉、N-甲基咪唑和1，4-二甲基哌嗪。
填料为质量比1∶3的滑石粉和硅藻土。
稳定剂为质量比为3∶2的气相白炭黑和聚酰胺或膨润土。
A组分制备方法为：37℃条件下，按比例将多元醇脱水，加入催化剂、稳定剂和填料，600rpm搅拌30min后，出料。
B组分制备方法为：按照比例，将所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯脱水，然后按比例混合，200rpm条件下搅拌30min，出料。
所述双组份聚氨酯结构胶使用时A组分和B组分按质量比1∶0.5配比使用，用于金属、塑料、玻璃、陶瓷以及软硬发泡材料自身或两种材料之间的粘结。
常温下按比例简单混合后能直接施工粘结材料，可以进行手工涂刷使用，也可以通过机器刮涂或喷涂使用，初固化时间范围为5smin，施工时间为30smin。粘结强度可以达到0.5MPa。
实施例2
一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶其A组分由质量百分比为39.5％的多元醇、50％的扩链剂、0.5％的催化剂、10％的稳定剂组成；B组分由多亚甲基多苯基多异氰酸酯组成。
所述A组分中的多元醇为聚酯多元醇，聚酯多元醇为之力量比为1∶1∶1∶1∶2 的聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇组成。
所述扩连剂为质量比为1∶1∶1∶2∶1的新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇组成；
所述催化剂为质量比为1∶3的N-甲基吗啉和N-甲基咪唑和1，4-二甲基哌嗪；
所述稳定剂为膨润土。
A组分制备方法为：37℃条件下，将多元醇脱水，之后与扩连剂，搅拌30～60min混匀，加入催化剂、稳定剂，继续1000rpm搅拌10min后，出料。
所述双组份聚氨酯结构胶使用时A组分和B组分按质量比1∶5配比使用，用于金属、塑料、玻璃、陶瓷以及软硬发泡材料自身或两种材料之间的粘结。
常温下按比例简单混合后能直接施工粘结材料，可以进行手工涂刷使用，也可以通过机器刮涂或喷涂使用，初固化时间范围为10min，施工时间为3min。粘结强度可以达到10MPa。
实施例3
一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶其A组分由质量百分比为 90％的多元醇、2％的扩链剂、5％的催化剂、2％的填料和1％的稳定剂组成；B组分由质量百分比为60％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯和40％的六亚甲基二异氰酸酯组成。
所述A组分中的多元醇为聚丙烯酸酯多元醇，聚烯烃多元醇为质量1∶2∶1的端羟基聚丁二烯、端羟基换氧化聚丁二烯树脂、端羟基聚丁二烯-丙烯腈或聚苯乙烯多元醇组成；
所述扩连剂为山梨醇；
所述催化剂为质量比为1∶2的异辛酸锌、醋酸苯汞；
所述填料为质量比为1∶1的钛白粉和硫酸钡；
所述稳定剂为质量比1∶1的气相白炭黑和膨润土。
A组分制备方法为：37℃条件下，按照比例，将多元醇脱水，之后与扩连剂按比例搅拌50min混匀，加入催化剂、稳定剂和填料，继续800rpm搅拌20min后，出料。
B组分制备方法为：按照比例，将所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯脱水，然后按比例混合，300rpm条件下搅拌20min，出料。
所述双组份聚氨酯结构胶使用时A组分和B组分按质量比1∶3配比使用，用于金属、塑料、玻璃、陶瓷以及软硬发泡材料自身或两种材料之间的粘结。
常温下按比例简单混合后能直接施工粘结材料，可以进行手工涂刷使用，也可以通过机器刮涂或喷涂使用，初固化时间范围为3min，施工时间为2min。粘结强度可以达到5MPa。
实施例4：
一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶其A组分由质量百分比为 60％的多元醇、20％的扩链剂、10％的催化剂、5％的填料和5％的稳定剂组成；B组分由质量百分比为70％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯和30％的六亚甲基二异氰酸酯组成。
A组分中的多元醇来自聚烯烃多元醇，聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯；
扩连剂为新戊二醇；催化剂为醋酸钾；填料为滑石粉；稳定剂为氢化蓖麻油。
A组分制备方法为：
37℃条件下，按照比例将多元醇脱水，之后与扩连剂按比例搅拌50min混匀，加入催化剂、稳定剂和填料，继续700rpm搅拌15min后，出料。
B组分制备方法为：
按照比例将所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯脱水，然后按比例混合，300rpm条件下搅拌15min，出料。
所述双组份聚氨酯结构胶使用时A组分和B组分按质量比1∶1.5配比使用，用于金属、塑料、玻璃、陶瓷以及软硬发泡材料自身或两种材料之间的粘结。
常温下按比例简单混合后能直接施工粘结材料，可以进行手工涂刷使用，也可以通过机器刮涂或喷涂使用，初固化时间范围为1min，施工时间为3min。粘结强度可以达到3MPa。
对比例：(按照专利号CN201610820437.9的专利进行制作)
所述A组分由以下质量份的原料组成：
蓖麻油：20份；
AC-006：25份；
硅微粉：47份；
分子筛：6份；
邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯：2份；
所述B组分由一下质量份的原料组成：
多亚甲基多苯基异氰酸酯PM200：100份；
一种制备本实施例所述聚氨酯结构胶黏剂的方法，包括一下步骤：
①A组分的制备：取蓖麻油20份，AC-006 25份，硅微粉47份，邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯2份缓慢倒入三辊研磨机中研磨分散均匀，将研磨均匀后的混合物转入混合反应釜中，在向混合反应釜中加入分子筛6份，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌60min，既得A组分；
②B组分的制备：取多亚甲基多苯基异氰酸酯PM200 100份，即得B组分；
③将A、B量组分按质量比为4∶1的比例混合均匀既得无溶剂不发泡聚氨酯结构胶黏剂；
将A、B两组分按质量比为4∶1进行混合，25℃条件下，混合物适用期为 40min；
可以进行手工涂刷使用，也可以通过机器刮涂或喷涂使用，初固化时间范围为1min，施工时间为3min。粘结强度可以达到0.1MPa。
本发明的有益效果：
(1)本发明是一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，使用时A 和B两组分按质量比进行混合反应，操作简单，常温下即可快速固化且具有优异的粘接性能，初固化时间为可控，剥离强度为高。解决了以往无溶剂双组份聚氨酯结构胶固化时间长的问题。
(2)与以往的溶剂型快速固化双组份聚氨酯胶黏剂相比，本发明的双组份聚氨酯结构胶无有毒溶剂挥发，避免了有机溶剂挥发对人体的伤害，不污染环境，是一种环保的胶黏剂。
(3)与传统的双组份聚氨酯结构胶相比，本发明的本发明的双组份聚氨酯结构胶制备过程简单，不需要加热，能耗低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：包括有A组分和B组分；
所述A组分包括下列重量份组成：
多元醇：50～90份
扩链剂：0～50份
催化剂：0.5～15份
填料：0～30份
稳定剂：5～10份；
所述B组分包括下列中两份组成：
多亚甲基多苯基多异氰酸酯：50～100份
六亚甲基二异氰酸酯：0～50份。
2.根据权利要求1所述的一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：
所述A组分中的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚烯烃多元醇及植物油多元醇中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯四醇、聚四氢呋喃二醇、氧化丙烯-氧化乙烯共聚二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇或四氢呋喃-氧化乙烯共聚二醇中的一种或几种；
所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇、聚邻苯二甲酸-1，6-己二醇酯二醇或聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇中的一种或几种；
所述聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯、端羟基换氧化聚丁二烯树脂、端羟基聚丁二烯-丙烯腈或聚苯乙烯多元醇中的一种或几种；
所述植物油多元醇为蓖麻油、大豆油多元醇或棕榈油多元醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：
所述扩连剂为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、三缩四乙二醇、1，2-丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇或甘油中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡、异辛酸钾、醋酸钾、异辛酸铅、异辛酸锌、醋酸苯汞、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、三亚甲基二胺、四乙烯五胺、N-甲基吗啉、N-甲基咪唑和1，4-二甲基哌嗪中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻土、高岭土、硅微粉、钛白粉、硫酸钡中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种室温超快速固化双组份无溶剂聚氨酯结构胶，其特征在于：所述稳定剂为气相白炭黑、氢化蓖麻油、聚酰胺或膨润土中的一种或几种。
8.如权利要求1至7所述的聚氨酯结构胶的制备方法为，其特征在于：
A组分制备方法为：
37℃条件下，将多元醇脱水，之后与扩连剂搅拌30～60min混匀，加入催化剂、稳定剂和填料，继续600～1000rpm搅拌10～30min后，出料。
B组分制备方法为：
将所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯脱水，然后按比例混合，200～400rpm条件下搅拌10～30min，出料。
9.如权利要求1至7所述的聚氨酯结构胶的使用方法，其特征在于：
所述双组份聚氨酯结构胶使用时A组分和B组分按质量比1∶(0.5～5)配比使用，用于金属、塑料、玻璃、陶瓷以及软硬发泡材料自身或两种材料之间的粘结。
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