CN109468111A - 一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶，包括A组分和B组分，A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：聚天冬门氨酸酯、聚醚多元醇树脂、聚氨酯稀释剂、颜料、消泡剂、白炭黑和轻质碳酸钙；B组分主要由以下质量份数的原料制备而成：高官能度异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚氨酯稀释剂。本发明还公开了该聚氨酯粘结胶的制备方法。本发明首次将聚天冬门氨酸酯应用于聚氨酯粘接胶中，能够有限控制产品羟基密度，对聚氨酯粘结胶的操作时间具有明显延长的效果，且保证聚氨酯粘接胶固化后仍具有较好的韧性；同时，由于聚天冬门氨酸酯具有极佳的耐候性能，因此，也赋予聚氨酯粘接胶具有极好的耐候性和机械强度。

Description

一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶及其制备方法

技术领域

本发明属于胶粘剂领域，尤其涉及一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶及其制备方法。

背景技术

随着人们对能源需求量的不断增大，对于获取新能源的方式也日趋多样化，其中风力发电技术异军突起，使人类多了一条获取清洁可再生能源的新渠道。风力发电机具有体积巨大，运行环境多样化的特点，对于其运用的绝缘材料也要求具有极好的环境适应能力，能耐受长期的低温、高温、雨水侵蚀、盐雾、高低温变化等，特别是雨水、盐雾和潮气的侵蚀尤为突出。目前国内外对于风电电机的处理基本上上采用高分子绝缘材料如加成型的有机硅灌封胶、环氧型的风电环保浸渍树脂等，对电机进行全方面的绝缘保护。对于风电电机磁钢片的处理一直是采用刷涂绝缘粘接剂的处理工艺，因此采用工艺性好、粘接性强、机械强度高、耐环境适用性强的粘接胶就显得极为重要。

聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-)，故聚氨酯胶粘剂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、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。

但是一般的聚氨酯粘接胶反应活性大，施工时间短且对施工环境的湿度等有较大的要求；产品固化后硬度较低且耐环境适用性较差，经过长时间温度、湿度的剧烈变化后容易老化、脱落等，这些缺陷在很大程度上限制了聚氨酯在风电电机上的应用。因此，开发一种使用周期长、低VOC、对磁钢片粘接性好、耐老化性突出的聚氨酯粘接胶显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶，该聚氨酯粘结胶为多组分，包括A组分和B组分，所述A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

所述B组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

高官能度异氰酸酯 50～70份，

二苯基甲烷二异氰酸酯 10～20份，

聚氨酯稀释剂 10～25份；

所述高官能度异氰酸酯是指异氰酸根＞4的异氰酸酯树脂，这有利于提高固化物的交联密度，提高胶的强度和粘接力。

上述的聚氨酯粘结胶，优选的，所述A组分与B组分混合使用时的质量比为(2:1)～(5:1)。

上述的聚氨酯粘结胶，优选的，所述聚天冬门氨酸酯的胺值为189～193mgKOH/g，在25℃下其平均粘度小于1500mPa·s。

上述的聚氨酯粘结胶，优选的，所述聚醚多元醇树脂是以甘油为起始剂的聚醚多元醇，其羟值在350～650mgKOH/g，平均官能度大于3，在25℃下其粘度小于2000mPa·s。

上述的聚氨酯粘结胶，优选的，所述聚氨酯稀释剂为含有两个以上酮基的多酮。

上述的聚氨酯粘结胶，优选的，所述聚氨酯稀释剂为环己二酮、丁二酮、己二酮中的一种或几种。

上述的聚氨酯粘结胶，优选的，所述颜料为粒径在20～60μm的二氧化钛；所述消泡剂为改性聚硅氧烷消泡剂，羟值在100～150mgKOH/g。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的聚氨酯粘结胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)在20～40份聚天冬门氨酸酯和5～10份聚醚多元醇树脂中加入5～10份聚氨酯稀释剂、5～10份颜料、1～5份消泡剂、1～3份白炭黑和40～65份轻质碳酸钙后，在氮气保护下高速分散，得到A组分；

(2)将50～70份高官能度异氰酸酯、10～20份二苯基甲烷二异氰酸酯和10～25份的聚氨酯稀释剂在氮气保护下进行搅拌，得到B组分。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，高速分散的时间为25～30min，转速2500rpm～3500rpm；

所述步骤(2)中，搅拌的时间为15～20min，搅拌的转速50rpm～100rpm。

本发明采用耐候性较好的聚天冬门氨酸酯和活性相对较低的以甘油为起始剂的聚醚多元醇为基础树脂，保证了固化物的交联密度和硬度，再添加一定量的多酮类聚氨酯稀释剂，对其醇羟基形成有效的包裹，降低了与异氰酸根的反应活性，从而大大延长了操作时间，提高了工艺性。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明首次将聚天冬门氨酸酯应用于聚氨酯粘接胶中，能够有限控制产品羟基密度，对聚氨酯粘结胶的操作时间具有明显延长的效果，且保证聚氨酯粘接胶固化后仍具有较好的韧性；同时，由于聚天冬门氨酸酯具有极佳的耐候性能，因此，也赋予聚氨酯粘接胶具有极好的耐候性和机械强度。

(2)本发明采用活性相对较低的、以甘油为起始剂的聚醚多元醇，有限控制羟基密度，对延长操作时间具有明显的效果，且保证固化物固化后仍具有较好的韧性。

(3)本发明采用了两个或两个以上酮基的多酮作为聚氨酯稀释剂，能对聚醚或聚酯上的羟基进行包裹，降低反应速度，延长操作时间，降低反应放热量，降低固化过程的收缩率。

(4)本发明的聚氨酯粘结胶固化物硬度在＞80(邵D)以上，拉伸剪切强度＞12MPa，粘附力在经受50次以上的-55℃～140℃的冷热冲击后基本无下降，且可操作时间＞90min(25℃)，固化过程放热量小，收缩率小。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶，为双组份，包括A组分和B组分，A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

B组分为聚氨酯粘结胶固化剂体系，主要由以下质量份数的组分混合而成：

高官能度异氰酸酯(异氰酸根＞4) 50份，

二苯基甲烷二异氰酸酯 10份，

聚氨酯稀释剂(己二酮) 10份。

本实施例的聚氨酯粘结胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)树脂A组分的制备：在20份聚天冬门氨酸酯树脂和5份聚醚多元醇树脂中加入10份聚氨酯稀释剂、5份颜料、1份消泡剂、1份白炭黑和40份轻质碳酸钙后在氮气保护下高速分散25min，转速2500rpm，制得A组分；

(2)固化剂B组分的制备：将50份高官能度异氰酸酯、10份二苯基甲烷二异氰酸酯和10份的聚氨酯稀释剂在氮气保护下搅拌15min，转速50rpm，制得固化剂B组分。

准确称取40g A组分和20g B组分，搅拌10min制成混合料作为聚氨酯粘结胶使用。

将本实施例制得的聚氨酯粘结胶的性能进行测试，结果参见下表1。

实施例2：

一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶，为双组份，包括A组分和B组分，A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

B组分为聚氨酯粘结胶固化剂体系，主要由以下质量份数的组分混合而成：

高官能度异氰酸酯(异氰酸根＞4) 70份，

二苯基甲烷二异氰酸酯 20份，

聚氨酯稀释剂(丁二酮) 25份。

本实施例的聚氨酯粘结胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)树脂A组分体系的制备：在40份聚天冬门氨酸酯树脂和10份聚醚多元醇树脂中加入10份聚氨酯稀释剂、10份颜料、5份消泡剂、3份白炭黑和65份轻质碳酸钙后在氮气保护下高速分散30min，转速3500rpm，制得A组分体系；

(2)固化剂B组分的制备：将70份高官能度异氰酸酯、20份二苯基甲烷二异氰酸酯和25份的聚氨酯稀释剂在氮气保护下搅拌20min，转速100rpm，制得固化剂B组分。

准确称取50g A组分和10g B组分，搅拌10min制成混合料，作为聚氨酯粘结胶使用。

对本实施例制得的聚氨酯粘结胶的性能进行测试，结果参见下表1。

实施例3：

一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶，为双组份，包括A组分和B组分，A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

B组分为聚氨酯粘结胶固化剂体系，主要由以下质量份数的组分混合而成：

高官能度异氰酸酯(异氰酸根＞4) 60份，

二苯基甲烷二异氰酸酯 15份，

聚氨酯稀释剂(环己二酮) 20份。

本实施例的聚氨酯粘结胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)树脂A组分体系的制备：在30份聚天冬门氨酸酯树脂和8份聚醚多元醇树脂中加入13份聚氨酯稀释剂、8份颜料、3份消泡剂、2份白炭黑和55份轻质碳酸钙后在氮气保护下高速分散30min，转速3500rpm，制得A组分体系；

(2)固化剂B组分的制备：将60份高官能度异氰酸酯、15份二苯基甲烷二异氰酸酯和20份的聚氨酯稀释剂在氮气保护下搅拌20min，转速100rpm，制得固化剂B组分。

准确称取30g A组分和10g B组分，搅拌10min制成混合料，作为聚氨酯粘结胶使用。

对本实施例制得的聚氨酯胶的性能进行测试，结果参见下表1。

表1各实施例制备聚氨酯胶性能检测结果(固化条件：室温/24h+80℃/5h)

由以上本发明的实施例及聚氨酯胶的性能检测结果可知，本发明的聚氨酯胶具有很好的粘接性能，固化时放热量低，环境适用性好、强度高等优点。

以上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保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于聚天冬门氨酸酯的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述聚氨酯粘结胶为多组分，包括A组分和B组分，所述A组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

所述B组分主要由以下质量份数的原料制备而成：

高官能度异氰酸酯 50～70份，

二苯基甲烷二异氰酸酯 10～20份，

聚氨酯稀释剂 10～25份。

2.如权利要求1所述的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述A组分与B组分混合使用时的质量比为(2:1)～(5:1)。

3.如权利要求1所述的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述聚天冬门氨酸酯的胺值为189～193mgKOH/g，在25℃下其平均粘度小于1500mPa·s。

4.如权利要求1所述的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述聚醚多元醇树脂是以甘油为起始剂的聚醚多元醇，其羟值在350～650mgKOH/g，平均官能度大于3，在25℃下其粘度小于2000mPa·s。

5.如权利要求1所述的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述聚氨酯稀释剂为含有两个以上酮基的多酮。

6.如权利要求5所述的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述聚氨酯稀释剂为环己二酮、丁二酮、己二酮中的一种或几种。

7.如权利要求1～6任一项所述的聚氨酯粘结胶，其特征在于，所述颜料为粒径在20～60μm的二氧化钛；所述消泡剂为改性聚硅氧烷消泡剂，羟值在100～150mgKOH/g。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的聚氨酯粘结胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在20～40份聚天冬门氨酸酯和5～10份聚醚多元醇树脂中加入5～10份聚氨酯稀释剂、5～10份颜料、1～5份消泡剂、1～3份白炭黑和40～65份轻质碳酸钙后，在氮气保护下高速分散，得到A组分；

(2)将50～70份高官能度异氰酸酯、10～20份二苯基甲烷二异氰酸酯和10～25份的聚氨酯稀释剂在氮气保护下进行搅拌，得到B组分。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高速分散的时间为25～30min，转速2500rpm～3500rpm；

所述步骤(2)中，搅拌的时间为15～20min，搅拌的转速50rpm～100rpm。