CN107739586A - 一种防水胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胶粘剂技术领域，公开了一种防水胶粘剂及其制备方法。该胶粘剂由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂50~60份、乙酸丁酯2~5份、磷酸三丁酯3~6份、对叔丁基邻苯二酚4~7份、异氟尔酮二异氢酸酯4~8份、乙烯基三乙氧基硅烷3~7份、铝粉12~18份。本发明胶粘剂具有良好的防水性能。

Description

一种防水胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其是涉及一种防水用胶粘剂及其制备方法。
背景技术
胶粘是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶粘特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶粘近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。胶粘剂的各项性能决定了其应用的广泛程度，尤其是胶粘剂的储存期，直接决定了它的使用成本和效果。胶粘剂分为无机胶粘剂和有机胶粘剂，无机胶粘剂虽然具有较高的耐高温性能和较高的强度，但是脆性大，在冲击和振动环境中连接密封失效的风险较大；一般聚合物具有较好的柔性，可以克服无机类胶粘剂脆性大，不耐冲击和振动的缺点。但当胶粘剂应用于潮湿或者与水经常接触的环境中时，胶粘剂很容易水解，使胶粘剂失去胶粘效果。
发明内容
本发明是为了克服现有胶粘剂防水性差的技术问题，提供一种具有防水效果的胶粘剂。
本发明还提供了一种耐防水胶粘剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂50～60份、乙酸丁酯2～5份、磷酸三丁酯3～6份、对叔丁基邻苯二酚4～7份、异氟尔酮二异氢酸酯4～8份、乙烯基三乙氧基硅烷3～7份和铝粉12～18份。
使用改性羟基丙烯酸树脂为胶粘物质；铝粉为填料；异氟尔酮二异氢酸酯为固化剂，能够缩短胶粘剂的固化时间；乙酸丁酯为稀释剂，稀释较为粘稠的胶粘剂，增加各组分间混合的均匀性；磷酸三丁酯为增塑剂；对叔丁基邻苯二酚为高温稳定剂，能够提高胶粘剂在高温条件下的稳定性，抑制胶粘剂的分解；乙烯基三乙氧基硅烷为偶联剂，能够增加滑石粉在组分中的分散性和均匀性。
作为优选，所述改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将100～120mL二氧六环和0.1～0.15mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到45～55℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌30～50min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
(2)将3～4mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至4～5，升高温度至60～65℃，然后加入0.25～0.44mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应；
(3)向步骤(2)的反应液中先加入0.08～0.14mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.34～0.45mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应。
本发明对羟基丙烯酸树脂进行了疏水改性，甲基乙氧基硅油与羟基丙烯酸树脂在引发剂偶氮二异丁腈的作用下发生接枝反应，形成的聚合物具有较低的表面能，疏水性能提高；再将改性甲基丙烯酸三氟乙酯与上述聚合物发生聚合反应，改性甲基丙烯酸三氟乙酯含有疏水性较强的碳氟键，具有较强的疏水性能，进一步提高了羟基丙烯酸树脂的疏水性能。
作为优选，所述步骤(2)中搅拌反应30～40min。
作为优选，所述步骤(3)中搅拌反应40～50min。
作为优选，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口瓶中加入180～220mL去离子水，再加0.1～0.15mol烷基苯磺酸钠和0.06～0.1mol过硫酸铵通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌40～60min；
(b)向步骤(a)中的溶液中加入0.45～0.6mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.1～0.2mol丙烯酸乙酯，搅拌1～2h，然后升温至70～80℃，反应30～50min，再降温至40～50℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
甲基丙烯酸三氟乙酯直接跟羟基丙烯酸预聚体发生聚合反应效果不理想，只能生成少量的甲基丙烯酸三氟乙酯与羟基丙烯酸的大分子聚合物，先使用丙烯酸乙酯对甲基丙烯酸三氟乙酯进改性，生成的聚合物具有较好的反应活性，能充分与羟基丙烯酸发生聚合反应；另外，使用丙烯酸乙酯对甲基丙烯酸三氟乙酯进改性后，生成的聚合物具有较好的粘性，增加了羟基丙烯酸树脂的粘结性能。
一种防水胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌；
(B)将反应釜温度升高至70～80℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
作为优选，所述步骤(A)中搅拌速度为120～140r/min，搅拌时间为1～2h。
作为优选，所述步骤(B)中搅拌速度为150～180r/min，搅拌时间为3～4h。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)甲基乙氧基硅油与羟基丙烯酸树脂在引发剂偶氮二异丁腈的作用下发生接枝反应，形成的聚合物具有较低的表面能，疏水性能提高；(2)改性甲基丙烯酸三氟乙酯含有疏水性较强的碳氟键，具有较强的疏水性能，进一步提高了羟基丙烯酸树脂的疏水性能；(3)使用丙烯酸乙酯对甲基丙烯酸三氟乙酯进改性后，生成的聚合物具有较好的粘性，增加了羟基丙烯酸树脂的粘结性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂50份、乙酸丁酯2份、磷酸三丁酯3份、对叔丁基邻苯二酚4份、异氟尔酮二异氢酸酯4份、乙烯基三乙氧基硅烷3份和铝粉12份。
其中，改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将100mL二氧六环和0.1mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到45℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌30min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
(2)将3mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至4，升高温度至60℃，然后加入0.25mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应30min；
(3)向步骤(2)的反应液中先加入0.08mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.34mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应40min。
其中，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口瓶中加入180mL去离子水，再加0.1mol烷基苯磺酸钠和0.06mol过硫酸铵通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌40min；
(b)向步骤(a)中的溶液中加入0.45mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.1mol丙烯酸乙酯，搅拌1h，然后升温至70℃，反应30min，再降温至40℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
一种防水胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为1h；
(B)将反应釜温度升高至70℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为3h；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
实施例2
一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂52份、乙酸丁酯3份、磷酸三丁酯4份、对叔丁基邻苯二酚5份、异氟尔酮二异氢酸酯5份、乙烯基三乙氧基硅烷4份、铝粉14份。
其中，改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将105mL二氧六环和0.12mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到48℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌35min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
(2)将3.3mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至4.2，升高温度至62℃，然后加入0.3mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应32min；
(3)向步骤(2)的反应液中先加入0.1mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.38mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应42min。
其中，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口瓶中加入190mL去离子水，再加0.12mol烷基苯磺酸钠和0.07mol过硫酸铵通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌45min；
(b)向步骤(a)中的溶液中加入0.48mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.12mol丙烯酸乙酯，搅拌1.2h，然后升温至72℃，反应34min，再降温至42℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
一种防水胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌，搅拌速度为125r/min，搅拌时间为1.2h；
(B)将反应釜温度升高至72℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌，搅拌速度为160r/min，搅拌时间为3.2h；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
实施例3
一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂55份、乙酸丁酯3.5份、磷酸三丁酯4.5份、对叔丁基邻苯二酚5.5份、异氟尔酮二异氢酸酯6份、乙烯基三乙氧基硅烷5份、铝粉16份。
其中，改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将110mL二氧六环和0.13mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到50℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌40min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
(2)将3.5mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至4.5，升高温度至63℃，然后加入0.35mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应35min；
(3)向步骤(2)的反应液中先加入0.12mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.4mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应45min。
其中，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口瓶中加入200mL去离子水，再加0.13mol烷基苯磺酸钠和0.08mol过硫酸铵通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌50min；
(b)向步骤(a)中的溶液中加入0.5mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.15mol丙烯酸乙酯，搅拌1.5h，然后升温至75℃，反应40min，再降温至45℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
一种防水胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌，搅拌速度为130r/min，搅拌时间为1.5h；
(B)将反应釜温度升高至75℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌，搅拌速度为165r/min，搅拌时间为3.5h；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
实施例4
一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂58份、乙酸丁酯4份、磷酸三丁酯5份、对叔丁基邻苯二酚6份、异氟尔酮二异氢酸酯7份、乙烯基三乙氧基硅烷6份、铝粉17份。
其中，改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将115mL二氧六环和0.14mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到52℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌45min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
(2)将3.8mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至4.8，升高温度至64℃，然后加入0.4mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应38min；
(3)向步骤(2)的反应液中先加入0.13mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.42mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应48min。
其中，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口瓶中加入210mL去离子水，再加0.14mol烷基苯磺酸钠和0.09mol过硫酸铵通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌55min；
(b)向步骤(a)中的溶液中加入0.55mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.18mol丙烯酸乙酯，搅拌1.7h，然后升温至78℃，反应45min，再降温至48℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
一种防水胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌，搅拌速度为135r/min，搅拌时间为1.8h；
(B)将反应釜温度升高至77℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌，搅拌速度为170r/min，搅拌时间为3.8h；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
实施例5
一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂60份、乙酸丁酯5份、磷酸三丁酯6份、对叔丁基邻苯二酚7份、异氟尔酮二异氢酸酯8份、乙烯基三乙氧基硅烷7份、铝粉18份。
其中，改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将120mL二氧六环和0.15mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到55℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌50min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
(2)将4mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至5，升高温度至65℃，然后加入0.44mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应40min；
(3)向步骤(2)的反应液中先加入0.14mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.45mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应50min。
其中，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口瓶中加入220mL去离子水，再加0.15mol烷基苯磺酸钠和0.1mol过硫酸铵通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌60min；
(b)向步骤(a)中的溶液中加入0.6mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.2mol丙烯酸乙酯，搅拌2h，然后升温至80℃，反应50min，再降温至50℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
一种防水胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌，搅拌速度为140r/min，搅拌时间为2h；
(B)将反应釜温度升高至80℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌，搅拌速度为180r/min，搅拌时间为4h；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
对比例1
一种防水胶粘剂，由以下重量份数配比的原料制成：羟基丙烯酸树脂55份、乙酸丁酯3.5份、磷酸三丁酯4.5份、对叔丁基邻苯二酚5.5份、异氟尔酮二异氢酸酯6份、乙烯基三乙氧基硅烷5份、铝粉16份。
一种防水胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(A)先向反应釜中加入羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌，搅拌速度为130r/min，搅拌时间为1.5h；
(B)将反应釜温度升高至75℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌，搅拌速度为165r/min，搅拌时间为3.5h；
(C)待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
实施例1至实施例5、对比例1(粘结物质为羟基丙烯酸树脂，没有经过改性)胶粘剂的接触角和剥离强度如下表：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
接触角(°) 123 125 118 129 114 88
剥离强度(N/mm) 10.3 11.2 11.4 10.6 11.5 8.2
由此可见，经过改性过后的羟基丙烯酸树脂，疏水性大大提高；根据胶粘剂剥离强度可得到，经过改性的羟基丙烯酸树脂的粘性也得到增强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种防水胶粘剂，其特征是，由以下重量份数配比的原料制成：改性羟基丙烯酸树脂50~60份、乙酸丁酯2~5份、磷酸三丁酯3~6份、对叔丁基邻苯二酚4~7份、异氟尔酮二异氢酸酯4~8份、乙烯基三乙氧基硅烷3~7份和铝粉12~18份。
2.根据权利要求1所述的一种防水胶粘剂，其特征是，所述改性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
（1）将100~120mL二氧六环和0.1~0.15mol偶氮二异丁腈加入到四口瓶中，冲入氮气，然后加热到45~55℃，然后将羟基丙烯酸加入到四口瓶中，搅拌30~50min，得到羟基丙烯酸树脂预聚体；
（2）将3~4mol/L的稀盐酸溶剂缓慢滴加到羟基丙烯酸预聚体中，调节pH至4~5，升高温度至60~65℃，然后加入0.25~0.44mol甲基乙氧基硅油，搅拌反应；
（3）向步骤（2）的反应液中先加入0.08~0.14mol过氧化苯甲酰，然后缓慢滴加0.34~0.45mol改性甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌反应。
3.根据权利要求2所述的一种防水胶粘剂，其特征是，所述步骤（2）中搅拌反应30~40min。
4.根据权利要求2所述的一种防水胶粘剂，其特征是，所述步骤（3）中搅拌反应40~50min。
5.根据权利要求2所述的一种防水胶粘剂，其特征是，所述改性甲基丙烯酸三氟乙酯的制备方法包括以下步骤：
（a）向四口瓶中加入180~220mL去离子水，再加0.1~0.15mol烷基苯磺酸钠和0.06~0.1mol过硫酸铵，通入氮气排出四口瓶中的空气，然后进行搅拌40~60min；
（b）向步骤（a）中的搅拌液中加入0.45~0.6mol甲基丙烯酸三氟乙酯和0.1~0.2mol丙烯酸乙酯，搅拌1~2h，然后升温至70~80℃，反应30~50min，再降温至40~50℃，得到改性甲基丙烯酸三氟乙酯。
6.一种如权利要求1~5任一权利要求所述的防水胶粘剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（A）先向反应釜中加入改性羟基丙烯酸树脂，乙烯基三乙氧基硅烷和铝粉，将物料进行搅拌；
（B）将反应釜温度升高至70~80℃，向反应釜中加入乙酸丁酯、磷酸三丁酯、对叔丁基邻苯二酚和异氟尔酮二异氢酸酯，然后再进行搅拌；
（C）待反应完成后自然冷却，为制备的防水用胶粘剂。
7.根据权利要求6所述的一种防水胶粘剂的制备方法，其特征是，所述步骤（A）中搅拌速度为120~140r/min，搅拌时间为1~2h。
8.根据权利要求6所述的一种防水胶粘剂的制备方法，其特征是，所述步骤（B）中搅拌速度为150~180 r/min，搅拌时间为3~4h。
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