CN107987775B - 一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂技术领域，所述胶粘剂包含以下组分：聚酯多元醇15‑30份、热塑性聚氨酯弹性体3‑8份、碳酸钙1‑3份、白炭黑0.5‑1份、异氰酸酯10‑20份、扩链剂2‑3份、6#溶剂油10‑20份、稀释剂40‑60份、稳定剂1‑3份、偶联剂1‑3份、复合催化剂0.01‑0.1份。使该胶粘剂具有初粘力强、用胶量低、使用方便、贮存稳定的特点，能够极大的满足汽车门板、仪表板用胶的需求，同时，其制备方法简单，条件易控制，适合大规模生产。

Description

一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及用于汽车门板、仪表板粘接的汽车内饰用单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
汽车门板、仪表板粘接用胶粘剂主要有双组分水性聚氨酯胶粘剂、双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂、反应型聚氨酯热熔胶粘剂和氯丁橡胶胶粘剂等。其中，双组分水性聚氨酯胶粘剂以水为溶剂，具有绿色环保，可达到零排放等优点，但存在现场操作复杂(需现配固化剂，胶体与固化剂存在混合不充分)、胶液使用时间受限(一般不超过4h)、初粘力弱(异形面易反弹)、能耗高(喷完胶后需要烘烤一段时间)等不足。双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂具有初粘力强、施工方便(喷完胶即可施工)等优点，但存在现场操作复杂(需现配固化剂)、胶液使用时间受限(一般不超过4h)和用胶量大(需要双面上胶)等不足。反应型聚氨酯热熔胶粘剂不含溶剂，具有绿色环保、初粘力强等优势，但也存在需要与空气隔绝的熔胶、施胶设备，该设备投入大，并且需要严格控制施工现场环境湿度和温度(胶水对温度和湿度敏感性强)，后期固化养护时间长等不足。氯丁橡胶胶粘剂具有价格便宜、初粘力强和施工方便(喷完胶即可施工)等优点，但氯丁橡胶本身气味大，后期内饰件总成气味严重超标，目前已经很少使用。
因此，目前市场急需一种使用方便、贮存稳定、用胶量低、气味低、VOC好的胶粘剂来满足汽车门板、仪表板的发展需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，为了适用市场的需求，改善现有汽车门板、仪表板用聚氨酯胶粘剂技术的某些不足，提供一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及该单组分湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，按重量份数计，所述胶粘剂包含以下组分：
聚酯多元醇15-30份、热塑性聚氨酯弹性体3-8份、碳酸钙1-3份、白炭黑0.5-1份、异氰酸酯10-20份、扩链剂2-3份、6#溶剂油10-20份、稀释剂40-60份、稳定剂1-3份、偶联剂1-3份、复合催化剂0.01-0.1份。
进一步，所述聚酯多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己二酸间苯二甲酸新戊二醇酯二醇中的一种或多种，分子量为1000-4000。
进一步，所述热塑性聚氨酯弹性体为聚碳酸酯类，羟值含量＜5mg/KOH/g，激活温度为30-50℃。
进一步，所述热塑性聚氨酯弹性体为Lubrizol PearlstickTM 45-40/05、PearlstickTM 45-40/08或PearlstickTM 45-90/06中的一种或多种。
进一步，所述碳酸钙为粒径是1250目的重质碳酸钙。
进一步，所述异氰酸酯指数NCO/OH为1.3-2.2。
进一步，所述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或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
进一步，所述扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇或三羟甲基丙烷中的一种或多种。
进一步，所述稀释剂为醋酸乙酯、醋酸甲酯、二氯甲烷、醋酸异丙酯、碳酸二甲酯、正己烷、环己烷或醋酸丁酯中的一种或多种。
进一步，所述稳定剂为A、B组分按质量比1:0.1-1混合而成；所述A组分为原甲酸三乙酯、对甲基苯磺酰异氰酸酯或恶唑烷中的一种或两种；所述B组分为磷酸、苯甲酰氯或己二酰氯中的一种或两种。
进一步，所述偶联剂为KH-560、KH-570、3,3,4-三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯或3,3,10-三(二辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯中的一种或两种。
进一步，所述复合催化剂由C、D组分按质量比1:1-10混合而成；所述C组分为二月桂酸二丁基锡、有机铋、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡或二(十二烷基硫)二丁基锡中的一种或两种；所述D组分为双吗啉基二乙基醚、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、三乙烯二胺或N-甲基咪唑中的一种或两种。
2、所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，所述方法包含如下步骤：
(1)按重量份计称取聚酯多元醇15-30份、热塑性聚氨酯弹性体3-8份、碳酸钙1-3份、白炭黑0.5-1份、异氰酸酯10-20份、扩链剂2-3份、6#溶剂油10-20份、稀释剂40-60份、稳定剂1-3份、偶联剂1-3份、复合催化剂0.01-0.1份；
(2)将步骤(1)中称取的聚酯多元醇、热塑性聚氨酯弹性体、碳酸钙和白炭黑投入反应釜中，升温至120-150℃，真空脱水2h，然后冷却至70-80℃，加入步骤(1)中称取的异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1h，制得含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；
(3)在步骤(2)的基础上，降温至60-70℃，加入步骤(1)中称取的扩链剂，在70±5℃条件下反应1-1.5h，再加入步骤(1)中称取复合催化剂的10％，继续反应2h，冷却至30-40℃，加入步骤(1)中称取的6#溶剂油、稀释剂、稳定剂、偶联剂和剩余90％的复合催化剂搅拌均匀即可。
进一步，步骤(2)中，用乙酸乙酯或碳酸二甲酯调节粘度。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法，通过对该胶粘剂中各组分及各组分用量进行合理搭配，使该胶粘剂具有初粘力强、用胶量低、使用方便、贮存稳定的特点，能够极大的满足汽车门板、仪表板用胶的需求。该胶粘剂主要由分子量较低的聚氨酯预聚体和分子量高的聚氨酯热塑性弹性体组成，其中，聚氨酯热塑性弹性体前期可以很好地提高该胶粘剂的初粘力，同时，聚氨酯预聚体前期可以起到渗透的作用，后期可以起到固化交联的作用，使得该胶粘剂具有前期初粘力强、只需单面上胶、后期耐热性好等优点；由于在制备聚酯多元醇过程中无醛类副产物产生，且有气味的小分子也在生产过程中真空脱出，致使以聚酯多元醇为原料制备得到的胶粘剂溶剂挥发后气味低、VOC好，较以聚醚多元醇为原料制备得到的胶粘剂，制备过程中不会有醛类副产物产生，后期也不会残留在胶粘剂中；通过添加合适重量份的偶联剂，有助于提高该胶粘剂的力学粘接性能，添加合适重量份的白炭黑，能够吸附二氧化碳气体，避免鼓包现象，添加合适重量份的稳定剂，能够消除原材料及环境中的水分对胶粘剂稳定性的影响。该胶粘剂制备方法简单，条件易控制，适合大规模生产。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
制备一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂
胶粘剂的配方(按重量份计)：
聚酯多元醇：1000分子量聚己二酸己二醇酯二醇5份、1000分子量聚碳酸酯二醇5份、4000分子量聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇5份；
热塑性聚氨酯弹性体：Lubrizol PearlstickTM 45-40/05 3份；
碳酸钙：1250目的重质碳酸钙3份；
白炭黑：1份；
异氰酸酯：纯MDI 10份，异氰酸酯指数NCO/OH为1.3；
扩链剂：1,6己二醇1份、三羟甲基丙烷1份；
6#溶剂油：20份；
稀释剂：碳酸二甲酯20份、二氯甲烷20份；
稳定剂：(原甲酸三乙酯和苯甲酰氯按质量比1:1混合而成)3份；
偶联剂：KH-560 3份；
复合催化剂：(二月桂酸二丁基锡和双吗啉基二乙基醚按质量比1:1混合而成)0.01份。
按如下方法制备：
按照上述胶粘剂的配方，将聚酯多元醇、热塑性聚氨酯弹性体、碳酸钙和白炭黑投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，然后冷却至70℃，加入步骤(1)中称取的异氰酸酯，在75℃条件下预聚1h，降温至65℃，加入步骤(1)中称取的扩链剂，在75℃条件下反应1.5h，再加入步骤(1)中称取复合催化剂的10％，继续反应2h，冷却至30℃，加入步骤(1)中称取的6#溶剂油、稀释剂、稳定剂、偶联剂和剩余90％的复合催化剂搅拌均匀即可。
性能测试：
按照GB/T 2794-1995标准、GB/T 7123-2002标准、GB/T 2790-1995标准及一些其他的行业标准测得制备出的胶粘剂粘度为250mPa.s/25℃，粘接帆布的初粘力为15N/2.5cm(粘接温度25℃、成型周期20S)，储存时间为3月。
实施例2
制备一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂
胶粘剂的配方(按重量份计)：
聚酯多元醇：2000分子量聚己二酸二乙二醇酯二醇5份、3000分子量聚碳酸酯二醇10份、3000分子量聚己二酸间苯二甲酸新戊二醇酯二醇15份；
热塑性聚氨酯弹性体：Lubrizol PearlstickTM 45-40/08 8份；
碳酸钙：1250目的重质碳酸钙1份；
白炭黑：0.5份；
异氰酸酯：PAPI 20份，异氰酸酯指数NCO/OH为2.2；
扩链剂：1,4丁二醇0.5份、新戊二醇2份；
6#溶剂油：10份；
稀释剂：醋酸乙酯50份、环己烷10份；
稳定剂：(对甲基苯磺酰异氰酸酯和磷酸按质量比1:0.1混合而成)1份；
偶联剂：KH-570 1份；
复合催化剂：(有机铋和N-甲基吗啉按质量比1:1混合而成)0.1份。
按如下方法制备：
按照上述胶粘剂的配方，将聚酯多元醇、热塑性聚氨酯弹性体、碳酸钙和白炭黑投入反应釜中，升温至150℃，真空脱水2h，然后冷却至80℃，加入步骤(1)中称取的异氰酸酯，在85℃条件下预聚1h，降温60℃，加入步骤(1)中称取的扩链剂，在65℃条件下反应1h，再加入步骤(1)中称取复合催化剂的10％，继续反应2h，冷却至40℃，加入步骤(1)中称取的6#溶剂油、稀释剂、稳定剂、偶联剂和剩余90％的复合催化剂搅拌均匀即可。
性能测试：
按照GB/T 2794-1995标准、GB/T 7123-2002标准、GB/T 2790-1995标准及一些其他的行业标准测得制备出的胶粘剂粘度为150mPa.s/25℃，粘接帆布的初粘力为12N/2.5cm(粘接温度25℃、成型周期20S)，储存时间为4月。
实施例3
制备一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂
胶粘剂的配方(按重量份计)：
聚酯多元醇：2000分子量聚己二酸间苯二甲酸新戊二醇酯二醇3份、4000分子量聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇10份、4000分子量聚碳酸酯二醇10份；
热塑性聚氨酯弹性体：Lubrizol PearlstickTM 45-90/06 6份；
碳酸钙：1250目的重质碳酸钙2份；
白炭黑：0.8份；
异氰酸酯：PAPI 2份、纯MDI 13份，异氰酸酯指数NCO/OH为1.7；
扩链剂：乙二醇0.5份、1,6己二醇2.5份；
6#溶剂油：15份；
稀释剂：醋酸甲酯45份、醋酸异丙酯2份、醋酸丁酯3份；
稳定剂：(恶唑烷和己二酰氯按质量比1:0.5混合而成)2份；
偶联剂：3,3,4-三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯1份、3,3,10-三(二辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯1份；
复合催化剂：(二醋酸二丁基锡和N-甲基咪唑中按质量比1:5混合而成)0.05份。
按如下方法制备：
按照上述胶粘剂的配方，将聚酯多元醇、热塑性聚氨酯弹性体、碳酸钙和白炭黑投入反应釜中，升温至135℃，真空脱水2h，然后冷却至75℃，加入步骤(1)中称取的异氰酸酯，在80℃条件下预聚1h，降温至65℃，加入步骤(1)中称取的扩链剂，在70℃条件下反应75min，再加入步骤(1)中称取复合催化剂的10％，继续反应2h，冷却至35℃，加入步骤(1)中称取的6#溶剂油、稀释剂、稳定剂、偶联剂和剩余90％的复合催化剂搅拌均匀即可。
性能测试：
按照GB/T 2794-1995标准、GB/T 7123-2002标准、GB/T 2790-1995标准及一些其他的行业标准测得制备出的胶粘剂粘度为200mPa.s/25℃，粘接帆布的初粘力为14N/2.5cm(粘接温度25℃、成型周期20S)，储存时间为3.5月。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，其特征在于，按重量份数计，所述胶粘剂包含以下组分：
聚酯多元醇15-30份、热塑性聚氨酯弹性体3-8份、碳酸钙1-3份、白炭黑0.5-1份、异氰酸酯10-20份、扩链剂2-3份、6#溶剂油10-20份、稀释剂40-60份、稳定剂1-3份、偶联剂1-3份、复合催化剂0.01-0.1份；所述热塑性聚氨酯弹性体为Lubrizol PearlstickTM 45-40/05、PearlstickTM 45-40/08或PearlstickTM 45-90/06中的一种或多种，羟值含量＜5mg/KOH/g，激活温度为30-50℃；所述聚酯多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己二酸间苯二甲酸新戊二醇酯二醇中的一种或多种，分子量为1000-4000；所述稀释剂为醋酸乙酯、醋酸甲酯、二氯甲烷、醋酸异丙酯、碳酸二甲酯、正己烷、环己烷或醋酸丁酯中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，其特征在于，异氰酸酯指数NCO/OH为1.3-2.2。
3.如权利要求1所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇、一缩二乙二醇或新戊二醇中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述稳定剂为A、B组分按质量比1:0.1-1混合而成；所述A组分为原甲酸三乙酯、对甲基苯磺酰异氰酸酯或恶唑烷中的一种或两种；所述B组分为磷酸、苯甲酰氯或己二酰氯中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述偶联剂为KH-560、KH-570、3,3,4-三（二辛基磷酰氧基）钛酸异丙酯或3,3,10-三（二辛基磷酰氧基）钛酸乙二酯中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述复合催化剂由C、D组分按质量比1:1-10混合而成；所述C组分为二月桂酸二丁基锡、有机铋、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡或二（十二烷基硫）二丁基锡中的一种或两种；所述D组分为双吗啉基二乙基醚、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、三乙烯二胺或N-甲基咪唑中的一种或两种。
7.权利要求1-6任一项所述的一种单组分湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
（1）按重量份计称取聚酯多元醇15-30份、热塑性聚氨酯弹性体3-8份、碳酸钙1-3份、白炭黑0.5-1份、异氰酸酯10-20份、扩链剂2-3份、6#溶剂油10-20份、稀释剂40-60份、稳定剂1-3份、偶联剂1-3份、复合催化剂0.01-0.1份；
（2）将步骤（1）中称取的聚酯多元醇、热塑性聚氨酯弹性体、碳酸钙和白炭黑投入反应釜中，升温至120-150℃，真空脱水2h，然后冷却至70-80℃，加入步骤（1）中称取的异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1h，制得含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；
（3）在步骤（2）的基础上，降温至60-70℃，加入步骤（1）中称取的扩链剂，在70±5℃条件下反应1-1.5h，再加入步骤（1）中称取复合催化剂的10%，继续反应2h，冷却至30-40℃，加入步骤（1）中称取的6#溶剂油、稀释剂、稳定剂、偶联剂和剩余90%的复合催化剂搅拌均匀即可。
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