CN109735286A - 一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，双组分聚氨酯胶粘剂包括A组分和B组分，A组分和B组分按0.5~1.2∶0.5~1的质量比混合均匀后，即得双组分聚氨酯胶粘剂；其中A组分包括端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、增塑剂和无机填料；其中端异氰酸酯基聚氨酯预聚体包括聚醚多元醇、小分子扩链剂和异氰酸酯；B组分包括活性氢固化剂、无机填料、增塑剂、触变剂、催化剂、抗老化剂、粘接促进剂等相关助剂；技术效果是能够根据操作时间的不同调节相应的固化速率，而且施工温域宽，耐低温和耐老化性能优异、在保证拉伸强度较高的情况下兼具有较高的断裂伸长率的特点，可应用于汽车、火车、高铁、建筑等领域。

Description

一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯胶黏剂，特别涉及一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯胶粘剂是由于分子链中含有氨基甲酸酯基团(－NHCOO－)或异氰酸酯基(－NCO)的基团，其高度的活性与极性赋予其了优良的机械物理性能、耐化学腐蚀、耐低温性、耐油污、耐磨性、对多种基材的良好粘结性以及其他方面优异的性能特点，因此被广泛用于汽车、火车、高铁、建筑以及航天领域。目前市面上常用的聚氨酯胶黏剂主要分为单组分聚氨酯胶胶黏剂和双组分聚氨酯胶黏剂。单组分聚氨酯胶黏剂使用时无须现场计量调配，施工相对比较简便。但单组分聚氨酯胶黏剂为湿气固化型，固化时会产生 CO2 气体，可能产生大量的气泡和裂纹对产品性能有较大的影响，另外在较低温度和湿度条件下通常固化速率较慢，无法满足施工的要求。双组分聚氨酯胶粘剂具有性能可调节性强、粘接范围广、既可以常温固化又可以加热固化其最终力学强度相对来说比单组分胶黏剂更大、适用范围更广泛等优势而逐渐成为聚氨酯胶粘剂中品种最多、产量最大的产品。

然而，目前双组分聚氨酯胶黏剂也有相对比较大的弊端，随着季节的变化，在高温的夏天使用时，聚氨酯胶粘剂的使用期大大缩短，压缩了调配好的胶粘剂存放时间和施工时间，从而影响了施工质量；而在温度较低的冬天，聚氨酯胶黏剂的固化时间长，同样也影响了工作效率，而且在较低温条件下各方面的性能都大打折扣。因此开发一种操作时间可控、使用温域较宽的双组分聚氨酯胶黏剂成为了行业内亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的不足，本发明提供一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，其固化速率可调、使用温域宽、耐老化性能好、低温柔性优异。具体技术方案是，一种双组分聚氨酯胶粘剂，包括A、B两种组分，其特征在于， A组分和B组分按0.5-1.2∶0.5-1的质量百分比混合均匀后，即得双组分聚氨酯胶粘剂，其中A、B组分由以下原料按质量百分比配比组成，A组分：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体为分子量为1000-4000的聚醚二元醇或分子量为3000-8000的聚醚三元醇20-60﹪，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯的一种或者几种10-50﹪，无机填料为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、膨润土、玻璃微珠、煅烧高岭土的一种或者几种20-60﹪，其中，端异氰酸酯基聚氨酯预聚体由以下原料按质量百分比配比组成：两官能度聚醚多元醇10-50﹪，三官能度聚醚多元醇10-60﹪，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的一种或者两种混合物20-45﹪，扩链剂为1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、己二醇、新戊二醇的一种或者几种1-3%；B组分：活性氢固化剂为分子量为100-2000的两官能度或者三官能度的羟基或胺基化合物10-30﹪，无机填料重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、膨润土、玻璃微珠、煅烧高岭土的一种或者几种20-60﹪，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯的一种或者几种20-﹪，触变剂为为炭黑、气相白炭黑、煅烧高岭土的一种或者几种3-15﹪，催化剂为二月桂酸二丁基锡、二吗啉基二乙基醚、辛酸亚锡、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、三乙烯二胺和N-甲基咪唑的一种或者几种0.5-1﹪，抗老化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1135、抗氧剂168、紫外线吸收剂UV-327、紫外线吸收剂UV-328的一种或者几种0.1-1﹪，粘接促进剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一种或者几种0.5-2﹪。

本发明的技术效果是，在保证力学强度外兼具良好的柔韧性，在温度较低的环境下，如-40℃时无裂纹，固化速率为0.25mm/h-4mm/h，固化时间可调、范围广，可根据施工要求调节，具有良好的施工操作性，耐老化性能优异，UV照射1500h后剥离粘接性大于70%内聚破坏。使用温域宽，在-40℃-70℃温度范围内保持有良好的性能，可应用于汽车、高铁、建筑、航天等多种领域。

根据相关国家或者行业标准要求的测定方法及测定条件，通过上述制备方式得到的双组分聚氨酯胶粘剂，其技术指标可达到以下标准：

拉伸强度≥8MPa

断裂伸长率≥400%；

拉伸剪切强度≥3MPa；

撕裂强度≥25kN/m

硬度（邵氏A型）：30-80

抗老化性能（UV照射1500h）：剥离粘接性≥70%内聚破坏

使用温度：-40℃-70℃

低温柔性（-40℃）：无裂纹

固化速率：0.25mm/h-4mm/h。

具体实施方式

下面结合具体较佳实施例对本发明作进一步说明。下面材料全部按质量百分比配比。

配方中名称、简称对照：二苯基甲烷二异氰酸酯（简称MDI）、甲苯二异氰酸酯（简称TDI）、扩链剂为1,4-丁二醇（简称BDO）、三羟甲基丙烷（简称TMP）、邻苯二甲酸二辛酯（简称DOP）、邻苯二甲酸二异癸酯（简称DIDP）、邻苯二甲酸二异壬酯（简称DINP）

具体实施例1

一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，按下列步骤进行：

步骤一：A组分的制备

1、预聚体的制备

（1）、按质量百分比称取聚醚二元醇10%，聚醚三元醇60%，扩链剂1,4-丁二醇1份加入到反应釜中，真空条件下，120℃条件下脱水1-3h，

（2）、将步骤（1）体系温度降至50℃后加入29份MDI，升温至85℃，体系持续保持真空状态，反应大约2-5h，反应2 h后取样测定-NCO含量，以后每隔30 min取样测定-NCO含量，当达到与理论值接近时停止反应，出料密封保存；

2、混料

取30%预聚体、20%增塑剂DIDP、30%重质碳酸钙、20%滑石粉依次加入至反应釜中，真空条件下搅拌均匀，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，出料装入铝塑包装管中制得A组分；

步骤二：B 组分的制备

（1）、取30%活性氢固化剂、30%DIDP增塑剂、20%轻质碳酸钙、15%炭黑、1%气相白炭黑依次加入至反应釜中充分搅拌混合、分散，

（2）、向步骤（1）中加入1%DMDEE、2%KH550与KH560的混合物、0.5%紫外线吸收剂UV-327、0.5%抗氧剂1010充分混合、均匀分散。出料装入铝塑包装管中制得B组分；

步骤三：A、B两种组分按照质量比1.2∶0.5的质量比充分混合，即为所述双组分聚氨酯胶黏剂。

具体实施例2

一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，按下列步骤进行;

步骤一：A组分的制备

1、预聚体的制备

（1）称取聚醚二元醇40%，聚醚三元醇10%，扩链剂三羟甲基丙烷3%、乙二醇2%加入到反应釜中，真空条件下，120℃条件下脱水1-3h，

（2）将步骤（1）体系温度降至50℃后加入45%MDI，升温至85℃，体系持续保持真空状态，反应大约2-5h，反应2 h后取样测定-NCO含量，以后每隔30 min取样测定-NCO含量，当达到与理论值接近时停止反应，出料密封保存，

2、混料

取20%预聚体、30%增塑剂DOP、20%重质碳酸钙、20%滑石粉、10%硫酸钡粉依次加入至反应釜中，真空条件下搅拌均匀，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，出料装入铝塑包装管中制得A组分；

步骤二：B 组分的制备

（1）取20%活性氢固化剂、30%增塑剂DINP、25%煅烧高岭土、5%炭黑、2%气相白炭黑、15%膨润土依次加入至反应釜中充分搅拌混合、分散。

（2）向步骤（1）中加入1%DMDEE与DBTDL的混合物、1%KH560的混合物、0.5%抗氧剂1076、0.5%紫外线吸收剂UV-328充分混合、均匀分散，出料装入铝塑包装管中制得B组分；

步骤三：A、B两种组分按照质量比1∶1的质量比充分混合，即为所述双组分聚氨酯胶黏剂。

具体实施例3

一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，按下列步骤进行

步骤一：A组分的制备

1、预聚体的制备

（1）称取聚醚二元醇30%，聚醚三元醇30%，扩链剂己二醇1份加入到反应釜中，真空条件下，120℃条件下脱水1-3h，

（2）将步骤（1）体系温度降至50℃后加入39%MDI，升温至85℃，体系持续保持真空状态，反应大约2-5h，反应2 h后取样测定-NCO含量，以后每隔30 min取样测定-NCO含量，当达到与理论值接近时停止反应，出料密封保存。

2、混料

取40份预聚体、20%增塑剂DINP、20%重质碳酸钙、20%煅烧高岭土依次加入至反应釜中，真空条件下搅拌均匀，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，出料装入铝塑包装管中制得A组分；

步骤二：B 组分的制备

（1）取10%活性氢固化剂、40%增塑剂DINP、30%轻质碳酸钙、5%炭黑、2%气相白炭黑、10%玻璃微珠依次加入至反应釜中充分搅拌混合、分散，

（2）向步骤（1）中加入1%辛酸亚锡、1%KH570的混合物、0.5%抗氧剂1035、0.5%紫外线吸收剂UV-327充分混合、均匀分散出料装入铝塑包装管中制得B组分；

步骤三：A、B两种组分按照质量比0.5∶1的质量比充分混合，即为所述双组分聚氨酯胶黏。

具体实施例4

一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，按下列步骤进行；

步骤一：A组分的制备

1、预聚体的制备

（1）称取聚醚二元醇40%，聚醚三元醇20%，扩链剂己二醇2%加入到反应釜中，在-0.01Mpa，120℃条件下脱水1-3h，

（2）将步骤（1）体系温度降至50℃后加入38%MDI，升温至85℃，体系持续保持真空状态，反应大约2-5h反应2 h后取样测定-NCO含量，以后每隔30 min取样测定-NCO含量，当达到与理论值接近时停止反应，出料密封保存，

2、混料

取50%预聚体、10%增塑剂DIDP、20%滑石粉、20%煅烧高岭土依次加入至反应釜中，真空条件下搅拌均匀，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，出料装入铝塑包装管中制得A组分；

步骤二：B 组分的制备

（1）取30%活性氢固化剂、20%增塑剂DIDP、30%轻质碳酸钙、5%炭黑、2%气相白炭黑、10%轻质碳酸钙依次加入至反应釜中充分搅拌混合、分散，

（2）向步骤（1）中加入0.5%DMDEE、1.5%KH550的混合物、1%紫外线吸收剂UV-328充分混合、均匀分散，出料装入铝塑包装管中制得B组分，

步骤三：A、B两种组分按照质量比1.2∶0.8的质量比充分混合，即为所述双组分聚氨酯胶黏。

实施例5

一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，按下列步骤进行：

步骤一：A组分的制备

1、预聚体的制备

（1）称取聚醚二元醇50%，聚醚三元醇20%，扩链剂己二醇3%加入到反应釜中，在-0.01Mpa，120℃条件下脱水1-3h，

（2）将步骤（1）体系温度降至50℃后加入27%MDI，升温至85℃，体系持续保持真空状态，反应大约2-5h，反应2 h后取样测定-NCO含量，以后每隔30 min取样测定-NCO含量，当达到与理论值接近时停止反应，出料密封保存，

2、混料

取60%预聚体、10%增塑剂DIDP、20%滑石粉、20%膨润土依次加入至反应釜中，真空条件下搅拌均匀，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，出料装入铝塑包装管中制得A组分；

步骤二：B 组分的制备

（1）取20%活性氢固化剂、50%增塑剂DIDP、20%轻质碳酸钙、5%炭黑、2%气相白炭黑依次加入至反应釜中充分搅拌混合、分散，

（2）向步骤（1）中加入0.5%DBDTL、1%KH560的混合物、0.5%FEN抗氧剂份1135、0.5%抗氧剂168充分混合、均匀分散。，出料装入铝塑包装管中制得B组分；

步骤三：A、B两种组分按照质量比1∶0.5的质量百分比充分混合，即为所述双组分聚氨酯胶黏剂

表1 五个实例的性能参数

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双组分聚氨酯胶粘剂，包括A、B两种组分，其特征在于，A组分和B组分按0.5-1.2∶0.5-1的质量百分比混合均匀后，即得双组分聚氨酯胶粘剂，其中A、B组分由以下原料按质量百分比配比组成，

A组分：

端异氰酸酯基聚氨酯预聚体为分子量为1000-4000的聚醚二元醇或分子量为3000-8000的聚醚三元醇20-60﹪，

增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯的一种或者几种10-50﹪，

无机填料为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、膨润土、玻璃微珠、煅烧高岭土的一种或者几种20-60﹪，

其中，

端异氰酸酯基聚氨酯预聚体由以下原料按质量百分比配比组成：

两官能度聚醚多元醇10-50﹪，

三官能度聚醚多元醇10-60﹪，

异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的一种或者两种混合物20-45﹪，

扩链剂为1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、己二醇、新戊二醇的一种或者几种1-3%；

B组分：

活性氢固化剂为分子量为100-2000的两官能度或者三官能度的羟基或胺基化合物10-30﹪，

无机填料重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、膨润土、玻璃微珠、煅烧高岭土的一种或者几种20-60﹪，

增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯的一种或者几种20-50﹪，

触变剂为为炭黑、气相白炭黑、煅烧高岭土的一种或者几种3-15﹪，

催化剂为二月桂酸二丁基锡、二吗啉基二乙基醚、辛酸亚锡、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、三乙烯二胺和N-甲基咪唑的一种或者几种0.5-1﹪，

抗老化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1135、抗氧剂168、紫外线吸收剂UV-327、紫外线吸收剂UV-328的一种或者几种0.1-1﹪，

粘接促进剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一种或者几种0.5-2﹪。

2.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯胶粘剂的生产制备方法，其特征在于：生产制备方法如下：

步骤一、A组分的制备：

A组分中端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的制备：按配方量将两官能度聚醚多元醇、三官能度聚醚多元醇、扩链剂加入到反应釜中，升温120℃，真空度保持为-0.01Mpa，持续脱水1-3小时，然后降温至50℃，加入配方量的异氰酸酯，持续保持真空状态，体系升温至85℃反应3～5小时，反应2 h后取样测定-NCO含量，以后每隔30 min取样测定-NCO含量，当接近理论值时停止反应，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，制得所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，出料密封保存，

按配方量将端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、增塑剂和已充分干燥脱水的无机填料，真空条件下搅拌均匀，然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，出料装入铝塑包装管中制得A组分；

步骤二、B组分的制备：按配方量将活性氢固化剂、增塑剂、已充分干燥脱水无机填料和触变剂、催化剂、抗老化剂和粘接促进剂，充分混合分散均匀后，出料装入铝塑包装管中制得B组分；

步骤三、 A组分和B组分的混合：将上述制得的A组分和B组分按0.5～1.2∶0.5-1的质量比混合均匀后，即得双组分聚氨酯胶粘剂。