CN108624277A - 一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂及其生产工艺和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，包括：所述单组份聚氨酯胶粘剂在催化条件下通过改性异氰酸酯、多异氰酸酯和聚多元醇反应得到预聚体，再通过催化剂和阻聚剂控制所述预聚体制得；其中，所述聚醚多元醇、所述改性异氰酸酯和所述多异氰酸酯质量比为1:3.5～4.5:0.2～0.4。本发明公开了一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺和用途。

Description

一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂及其生产工艺和应用

技术领域

本发明涉及聚氨酯胶粘剂技术领域，具体涉及一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂及其生产工艺和应用。

背景技术

聚氨酯胶是指分子中含有氨基甲酸酯基团或异氰酸酯基，具有很高的极性和反应活性的一类胶粘剂。聚氨酯胶粘剂具有多样性的特点，聚氨酯和异氰酸酯能够以多种方式用于胶粘剂系统，聚氨酯胶粘剂极易与材料中的活泼氢反应，通过调节原料和配方，可以制备出满足不同材料之间的粘接要求聚氨酯胶粘剂，且特别适用于其他类型胶粘剂不能粘接或粘接困难的地方。此外，聚氨酯胶粘剂还具有韧性可调，工艺简便，极佳的机械性能和良好的耐低温性能等特点，正是由于聚氨酯胶粘剂这种优良的粘接性能和对多种基材的粘接适应性，使其应用领域不断扩展。

汽车工业大量使用胶粘剂，我国汽车工业正在蓬勃发展，以每年近10％的速度高速增长。汽车工业用胶粘剂的市场非常大，年需求量以平均30％的速度增长。汽车用胶粘剂(包括密封胶)按应用部位分类，可分为汽车车身用胶、汽车内饰用胶、汽车发动机底盘用胶、汽车零部件用胶、汽车制造工艺用胶五大类。其中，单组分湿固化聚氨酯多用作风挡玻璃密封和汽车顶棚内衬生产。

汽车顶棚内衬加工多采用湿法生产工艺。汽车顶棚湿法生产工艺最大特点是冷材热模加工，所用胶粘剂的涂胶方式有喷胶法和滚胶法两种，滚胶法涂胶均匀，污染小，浪费少，优势明显。因此，目前汽车顶棚湿法生产工艺多采用滚涂方式。湿法生产汽车顶棚工艺要求使用的聚氨酯胶粘剂性能，要适应这种施胶方式和固化方式。

中国专利CN102399524A(申请号为201010280483.7)公开了一种轿车湿法顶棚专用胶。该发明阐述的聚氨酯胶粘剂的特点是按重量比聚醚多元醇与聚酯多元醇混合物100份与多异氰酸酯或多异氰酸酯与改性异氰酸酯的混合物300至500份，金属催化剂与胺类催化剂和混合物0.05-0.1份，交联抑制剂0.01-0.05份制备而成。该发明强调是一种易操作的无溶剂环保型轿车湿法顶棚专用单组份聚氨酯胶粘剂。该方法虽然能够得到一种单组份聚氨酯胶粘剂，并且强调这种胶粘剂是轿车湿法顶棚专用胶；但是，该方法生产过程原料需要长时间脱水预处理，并且反应过程需要氮气保护。

中国专利CN104893643A(申请号201510301288.0)公开了一种单组份湿固化聚氨酯胶粘剂的制备方法。该发明特点是胶粘剂包括多步反应，添加萜烯树脂和溶剂，经常温过滤制得；但是，该方法生产的聚氨酯胶粘剂室温条件固化，是一种适用于木材的单组份湿固化聚氨酯胶粘剂。

美国专利US2003/0070741A1公开了一种单组份汽车挡风玻璃聚氨酯胶粘剂生产方法。该发明特点是胶粘剂包括无溶剂，常温固化或者热固化，固化温度在0～100℃范围内，固化时间为1h；但是，该发明聚氨酯胶粘剂虽然可以加热固化，但是固化温度较低，不能快速固化。

目前汽车顶棚制造采用湿法生产工艺为了施工方便，要求所用聚氨酯胶粘剂具有开放时间长，固化快，单组份的特点。

发明内容

本发明设计开发了一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，本发明的发明目的是提供一种开放时间长，固化快以及单组份的胶粘剂。

本发明设计开发了一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，本发明的发明目的是提供一种开放时间长，固化快以及单组份的胶粘剂的生产工艺。

本发明还提供了一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的应用，用于对汽车顶棚进行胶粘以及制造。

本发明提供的技术方案为：

一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，所述单组份聚氨酯胶粘剂在催化条件下以改性异氰酸酯、多异氰酸酯和聚多元醇为原料，反应得到预聚体，并通过催化剂和阻聚剂控制所述预聚体制得；

其中，所述聚多元醇、所述改性异氰酸酯和所述多异氰酸酯质量比为1:3.5～4.5:0.2～0.4。

优选的是，所述改性异氰酸酯的-NCO含量为31.0％，平均官能度为2.7；

所述多异氰酸酯的-NCO含量为30.5％～32％；以及

所述聚多元醇为聚醚多元醇，羟值为56，分子量为1000～2000。

优选的是，所述催化条件下所使用的催化剂为金属有机化合物，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％；以及

所述阻聚剂包括无机酸及其酯类、磷酸、磷酸酯，所述阻聚剂用量的质量分数为0.01～0.1％。

优选的是，所述催化条件下所使用的催化剂为有机锡类，其包括：辛酸亚锡或者二月桂酸二丁锡；或者

所述催化条件下所使用的催化剂为有机铋类，其包括：月桂酸铋；

其中，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％。

汽车用单组份聚氨酯胶粘剂在汽车顶棚胶粘的应用。

汽车用单组份聚氨酯胶粘剂在汽车顶棚制造工序中的应用。

一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，包括：在催化条件下以改性异氰酸酯、多异氰酸酯和聚多元醇为原料，反应得到预聚体，并通过添加催化剂、阻聚剂和助剂硅烷控制所述预聚体得到所述胶粘剂；

其中，所述聚多元醇、所述改性异氰酸酯和所述多异氰酸酯质量比为1:3.5～4.5:0.2～0.4。

优选的是，包括：

密闭恒温反应釜中加入聚多元醇，充分搅拌条件下升温至40℃，抽真空条件下，按质量比例缓慢加入催化剂、阻聚剂和助剂硅烷，搅拌20min，加热升温至规定反应温度，按配方物料比例，分批加入改性异氰酸酯及多异氰酸酯；温度70～80℃恒温反应，反应时间2～3h，制得汽车用单组份聚氨酯胶粘剂成品。

优选的是，所述改性异氰酸酯的-NCO含量为31.0％，平均官能度2.7；

所述多异氰酸酯的-NCO含量为30.5％～32％；以及

所述聚多元醇为聚醚多元醇，羟值56，分子量1000～2000。

优选的是，所述催化条件下所使用的催化剂为有机锡类，其包括：辛酸亚锡或者二月桂酸二丁锡，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％；或者

所述催化条件下所使用的催化剂为有机铋类，其包括：月桂酸铋，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％；

所述阻聚剂包括无机酸及其酯类、磷酸、磷酸酯，所述阻聚剂用量的质量分数为0.01～0.1％；

所述助剂硅烷为硅油，所述助剂用量的质量分数为0.01～0.1％。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本发明的是一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，与现有技术相比，具有工艺简单，环境影响小，产品质量稳定等特点；本发明生产过程无溶剂，使用过程无需添加溶剂，全过程绿色环保；本发明的单组份聚氨酯胶粘剂室温条件下开放时间可达2h，热压固化时间30s，适用于湿法汽车顶棚生产线；本发明的单组份聚氨酯胶粘剂粘合后产品具有良好刚性，符合汽车生产标准；

2、同时本发明还提供一种开放时间长，固化快以及单组份的胶粘剂的生产工艺，汽车顶棚制造采用湿法生产工艺为了施工方便，要求所用聚氨酯胶粘剂具有开放时间长，固化快，单组份的特点。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在不同应用领域，单组分聚氨酯胶粘剂种类及其制备方法也不同。本发明针对当前汽车顶棚制造技术，其目的在于适应现有汽车顶棚湿法生产工艺，提供一种性能优异，开放时间长，加热模压固化单组份聚氨酯胶粘剂生产工艺。本发明是通过如下技术方案来完成的，在催化条件下改性异氰酸酯及多异氰酸酯与聚多元醇的反应制备聚氨酯胶粘剂的预聚体，控制其物化性质，添加助剂制备得到一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂。

具体的产品及生产工艺包括如下：

密闭恒温反应釜中加入聚多元醇，充分搅拌条件下升温至40℃，抽真空，按比例缓慢加入催化剂、阻聚剂和助剂硅烷，搅拌20min，加热升温至规定反应温度，按配方物料比例，分批加入改性异氰酸酯及多异氰酸酯；温度70-80℃恒温反应，反应时间2-3h，制得汽车用单组份聚氨酯胶粘剂成品。

其中，胶粘剂制备工艺中所采用的改性异氰酸酯中的-NCO含量为31.0％，平均官能度为2.7；多异氰酸酯中的-NCO含量为30.5％～32％，聚多元醇为聚醚多元醇，羟值为56，分子量为1000～2000；在本实施例中，作为一种优选，异氰酸酯为Suprasec2211、Desmodur44V20、PM200、M20s、PAPI27或者Suprasec5888，聚醚多元醇为Puranol D 220、Puranol D 210、聚醚210、聚醚220、Voranol 2000或者Voranol 2120。

预聚体反应过程中采用催化剂为金属有机化合物，包括：有机锡类，有机铋类；作为一种优选，在本实施例中，有机锡类可以为辛酸亚锡或者二月桂酸二丁锡，有机铋类可以是月桂酸铋，催化剂的加入量的质量比为0.1～0.2％。

预聚体反应过程中采用阻聚剂为无机酸及其酯类、磷酸、磷酸酯，加入量0.01～0.1％。

胶粘剂制备过程中加入的稳定助剂为硅油，硅油加入量质量比为0.01～0.1％。

胶粘剂制备工艺中反应釜配备抽真空设备，预聚体反应全过程，真空设备开启，使物料保持一定真空状态。

在预聚体反应体系中聚醚多元醇、改性异氰酸酯、多异氰酸酯质量比为1:3.5～4.5:0.2～0.4。

实施例1

一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，其步骤如下：密闭恒温反应釜中加入分子量为2000的聚醚多元醇100kg，按比例缓慢加入硅烷0.5kg，控制温度，搅拌20min，充分搅拌条件下升温至40℃，加入二月桂酸二丁锡1kg和磷酸0.5kg，抽真空条件下，搅拌20min，加热升温至规定反应温度，按配方物料比例，分批加入改性异氰酸酯370kg、多异氰酸酯30kg，温度80℃恒温反应，反应时间2.5h，反应结束后降温至40℃，制得成品聚氨酯胶粘剂。

实施例2

一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，其步骤如下：密闭恒温反应釜中加入分子量1000聚醚多元醇100kg，按比例缓慢加入硅烷0.5kg，控制温度，充分搅拌条件下升温至40℃，加入二月桂酸二丁锡1kg和磷酸0.5kg，抽真空，搅拌20min，加热升温至规定反应温度，按配方物料比例，分批加入改性异氰酸酯370kg及多异氰酸酯30kg，温度80℃恒温反应，反应时间2.5h，反应结束后降温至40℃，制得成品聚氨酯胶粘剂。

实验结果

实施例1和实施例2中的单组份聚氨酯胶粘剂-NCO含量为20-24％，室温条件下开放时间可达2h，热压固化时间30s，顶棚刚度为42N/2mm，剥离强度34N/50mm。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述单组份聚氨酯胶粘剂在催化条件下以改性异氰酸酯、多异氰酸酯和聚多元醇为原料，反应得到预聚体，并通过催化剂和阻聚剂控制所述预聚体制得；

其中，所述聚多元醇、所述改性异氰酸酯和所述多异氰酸酯质量比为1:3.5～4.5:0.2～0.4。

2.如权利要求1所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述改性异氰酸酯的-NCO含量为31.0％，平均官能度为2.7；

所述多异氰酸酯的-NCO含量为30.5％～32％；以及

所述聚多元醇为聚醚多元醇，羟值为56，分子量为1000～2000。

3.如权利要求2所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述催化条件下所使用的催化剂为金属有机化合物，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％；以及

所述阻聚剂包括无机酸及其酯类、磷酸、磷酸酯，所述阻聚剂用量的质量分数为0.01～0.1％。

4.如权利要求2或3所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述催化条件下所使用的催化剂为有机锡类，其包括：辛酸亚锡或者二月桂酸二丁锡；或者

所述催化条件下所使用的催化剂为有机铋类，其包括：月桂酸铋；

其中，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％。

5.权利要求1-4所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂在汽车顶棚胶粘的应用。

6.权利要求1-4所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂在汽车顶棚制造工序中的应用。

7.一种汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，其特征在于，包括：在催化条件下以改性异氰酸酯、多异氰酸酯和聚多元醇为原料，反应得到预聚体，并通过添加催化剂、阻聚剂和助剂硅烷控制所述预聚体得到所述胶粘剂；

其中，所述聚多元醇、所述改性异氰酸酯和所述多异氰酸酯质量比为1:3.5～4.5:0.2～0.4。

8.如权利要求7所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，其特征在于，包括：

密闭恒温反应釜中加入聚多元醇，充分搅拌条件下升温至40℃，抽真空条件下，按质量比例缓慢加入催化剂、阻聚剂和助剂硅烷，搅拌20min，加热升温至规定反应温度，按配方物料比例，分批加入改性异氰酸酯及多异氰酸酯；温度70～80℃恒温反应，反应时间2～3h，制得汽车用单组份聚氨酯胶粘剂成品。

9.如权利要求8所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，其特征在于，所述改性异氰酸酯的-NCO含量为31.0％，平均官能度2.7；

所述多异氰酸酯的-NCO含量为30.5％～32％；以及

所述聚多元醇为聚醚多元醇，羟值56，分子量1000～2000。

10.如权利要求9所述的汽车用单组份聚氨酯胶粘剂的生产工艺，其特征在于，所述催化条件下所使用的催化剂为有机锡类，其包括：辛酸亚锡或者二月桂酸二丁锡，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％；或者

所述催化条件下所使用的催化剂为有机铋类，其包括：月桂酸铋，所述催化剂用量的质量分数为0.1～0.2％；

所述阻聚剂包括无机酸及其酯类、磷酸、磷酸酯，所述阻聚剂用量的质量分数为0.01～0.1％；

所述助剂硅烷为硅油，所述助剂用量的质量分数为0.01～0.1％。