CN111234737B - 一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用。底涂剂的制备原料包括以下质量份的组分：成膜树脂2‑15份，促粘接剂1‑10份，催化剂0.1‑5份和溶剂70‑90份，采用上述的底涂剂对低表面能基材进行处理，可以显著提高单组分有机硅密封胶或单组分MS胶在低表面能基材面的粘接效果。

Description

一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用
技术领域
本发明涉及粘结剂技术领域，具体而言，涉及一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用。
背景技术
聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃、硅橡胶类高分子材料，若不经特殊的表面处理，是很难用普通有机硅、MS胶粘剂粘接的，这类材料通常称为难粘材料。聚烯烃类塑料由于性能优良、成本低廉，其薄膜、片材及各种制品在日常生活、汽车工业等一些特殊领域中具有重要的用途。但是，这类材料的惰性化学结构，决定了其塑料制品的低表面能、非极性和弱界面层特性，很难用胶粘剂及常规的粘接方法来胶接，成为塑料制造业加工和应用中的一大难题。
针对低表面能材料的粘接密封，目前常用的处理方式是表面火焰处理、等离子体处理或者底涂剂处理。其中表面火焰处理不易稳定地控制质量，并且表面容易烧化、过热与淬裂，对材料本身的性能影响大，很难达到均匀的处理层。与火焰处理相比，等离子体处理表面可以得到非常薄的高张力涂层表面，对基材本身强度性能影响小，且有利于粘结、涂覆；但是设备成本高，投入较大。与火焰处理、等离子体处理相比，底涂剂依靠在基材表面形成一层强相互作用层，从而促进密封胶与基材的粘接，对基材本身性能无影响，而且施工作业灵活，对于中小规模企业具有显著的优势。
现有常规的难粘材料底涂处理剂，生产过程复杂，多数都涉及到聚合工艺，对生产设备要求较高，这样就导致了较高的生产成本。而且，其对难粘材料的粘接效果也不理想。如申请号为200610035858.7的专利公开了一种聚丙烯、聚乙烯处理剂，主要由氯化聚丙烯，氯化橡胶，甲苯，丙烯酸丁酯，苯乙烯，马来酸酐，过氧化苯甲酰组成，通过自由基引发形成五元接枝共聚物，此方案理论上可行，但是聚合工艺对操作者水平要求较高，一般人难以胜任，而且配方中存在过氧化物，因此储存条件要求很高。所以在实际生产过程中较难大范围推广。
公开号为CN201110365928的专利公开了一种难粘材料的底涂剂及其制备方法，该专利以氯化聚丙烯、有机硅聚合物、丙烯酸酯类共聚物、钛酸酯偶联剂、苯类溶剂、喹啉、其他溶剂、稳定剂为原料。该专利由于使用丙烯酸酯类共聚物，其在苯类溶剂、乙酸乙酯类溶剂中的溶解度很低，溶解速度慢。因此需要大量的溶剂、高温回流过程来溶解丙烯酸酯类聚合物，同时由于溶剂过多，影响底涂性能，又需要蒸发回流提高底涂浓度，从而保证底涂效果。因此制备过程繁琐，而且由于原料中氯化聚烯烃与有机硅聚合物的相容性差，导致该专利底涂与单组分有机硅密封胶、单组分MS胶配合使用粘接效果差。
总体而言，这些报道的用于难粘材料表面处理的底涂剂及其制备方法分散溶解过程难、储存稳定性差等问题，最主要的是粘接效果差。
鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种底涂剂，其制备原料包括以下质量份的组分：成膜树脂2-15份，促粘接剂1-10份，催化剂0.1-5份和溶剂70-90份。
本发明实施例提供一种底涂剂，该底涂剂的制备原料包括成膜树脂、促粘接剂、催化剂和溶剂，其中，溶剂与成膜树脂浸润难粘基材表面，随着溶剂挥发，使得成膜树脂与基材表面形成一层强相互作用的薄膜，强相互作用薄膜的形成提高了本发明实施例中沉积在基材表面上的底涂剂组合物的界面粘接强度，催化剂可以催化促粘接剂与密封胶(单组份有机硅密封胶、单组份MS密封胶)发生反应，形成化学粘接，从而提高密封胶与底涂剂组合物的相互作用力。最终通过底涂组合物与基材的强相互作用以及底涂组合物与密封胶的化学粘接，使基材、底涂剂组合物以及密封胶形成一个具有优异粘接效果的整体。因此，采用本发明实施例提供的底涂剂可以显著提高密封胶在基材表面的粘接效果。
同时，通过发明人付出创造性劳动发现成膜树脂、促粘接剂、催化剂和溶剂的比例对底涂剂的性能影响极大，因此，不能随意改变各个物质之间的比例，更改物质之间的比例将对导致底涂剂的性能降低或者丧失，或者使用底涂剂的过程中无法有效的实现密封胶在基材表面的高效粘结。
在可选的实施方式中，成膜树脂包括聚丙烯均聚物树脂、聚丙烯/丙烯-乙烯共聚物混合物树脂、丙烯-乙烯共聚物树脂、无规聚烯烃、马来酸酐改性聚烯烃树脂以及氯化改性聚烯烃树脂中的至少一种。
本发明实施例提供一种底涂剂，底涂剂中含有成膜树脂，成膜树脂的存在是为了与难粘基材表面形成强相互作用的薄膜。可以使用在溶剂溶解效果好、溶剂挥发后形成薄膜的任何高分子量树脂。优选的成膜树脂包括但不限于聚丙烯均聚物树脂、聚丙烯/丙烯-乙烯共聚物混合物树脂、丙烯-乙烯共聚物树脂、无规聚烯烃、马来酸酐改性聚烯烃树脂以及氯化改性聚烯烃树脂等。
在可选的实施方式中，促粘接剂为苯基硅烷。
在可选的实施方式中，苯基硅烷包括甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷以及苯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
本发明实施例提供一种底涂剂，底涂剂中含有促粘接剂，促粘接剂在成膜树脂中具有良好的分散性，从而与成膜树脂共同形成与基材强相互作用的整体，这主要是因为促粘接剂含有非极性基团苯环，可以与成膜树脂形成强疏水作用极强的分子间相互作用力；另一方面促粘接剂中的甲氧基、乙氧基可与单组份有机硅密封胶、单组份MS密封胶反应，形成化学粘接，从而提高密封胶与成膜树脂的相互作用。本发明实施例中的促粘接剂为苯基硅烷，优选的，苯基硅烷包括但不限于甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷以及苯基三乙氧基硅烷等。本发明实施例中的促粘接剂与密封胶的相容性好，增粘效果显著，并且对密封胶的其它性能影响较小。
在可选的实施方式中，催化剂包括钛酸酯、锆酸酯以及铝酸酯中的至少一种。
在可选的实施方式中，钛酸酯包括钛酸四异辛酯、丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(十二烷基苯磺酸)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯以及四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种；
锆酸酯包括四正丙基锆酸酯、锆酸正丁酯、烷氧基三(乙烯基-乙氧基)锆酸酯以及四(三乙醇胺)锆酸酯中的至少一种；
铝酸酯包括二(乙酰乙酸乙酯)铝酸二异丙酯、二(乙酰丙酮)铝酸二异丙酯以及异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯中的至少一种。
本发明实施例提供一种底涂剂，底涂剂中含有催化剂，催化剂具有促进促粘接剂与密封胶反应的作用，从而使密封胶与成膜树脂形成一个化学粘接的整体。优选的，本发明中的催化剂包括钛酸酯、锆酸酯以及铝酸酯中的至少一种。进一步优选的，钛酸酯、锆酸酯以及铝酸酯分别包括多种成分。
在可选的实施方式中，溶剂包括二甲苯、三甲苯、甲苯、庚烷、辛烷、乙酸丁酯和乙酸丙酯中的两种或多种。
在可选的实施方式中，溶剂中苯类溶剂的质量百分比＞50％。
本发明实施例提供一种底涂剂，底涂剂中含有溶剂，溶剂具有使一种或多种成膜树脂溶解或分散在一种或多种挥发性溶剂中的作用，其中，挥发性是指在向低表面能基材表面涂布含有成膜树脂的组合物之后，溶剂以相当迅速的方式挥发。优选一种或多种溶剂是有机溶剂。更优选的有机溶剂包括但不限于二甲苯、三甲苯、甲苯、庚烷、辛烷、乙酸丁酯和乙酸丙酯等。更优选的有机溶剂包括甲苯、二甲苯、三甲苯。进一步优选的，溶剂中苯类溶剂的质量百分比＞50％，以使得成膜树脂能够被充分的分散或者溶解，并且在涂布之后能够以相当迅速的方式挥发掉，并在低表面能基材的表面上留下强相互作用的膜层。
第二方面，本发明实施例提供一种上述底涂剂的制备方法，包括：在常温下，将溶剂与成膜树脂混合均匀后，再与促粘接剂、催化剂混合，得到底涂剂。
第三方面，本发明实施例提供一种制品，其包括低表面能基材以及涂布在低表面能基材表面的底涂剂。
在可选的实施方式中，低表面能基材表面张力系数小于33dyn/cm。
第四方面，本发明实施例提供一种低表面能基材的粘结方法，其包括采用上述底涂剂对低表面能基材表面底涂、然后进行粘结的步骤。
上述方法中，采用本发明所提供的底涂剂对低表面能基材进行粘结处理。上述底涂剂中的催化剂可以催化促粘接剂与密封胶(单组份有机硅密封胶、单组份MS密封胶)的反应，从而使密封胶与成膜树脂层形成一个粘接整体，另一方面由于成膜树脂与基材具有强相互作用，因此在低表面能基材上使用本发明底涂剂组合物，可以使基材、底涂剂以及密封胶形成一个强相互作用的整体，因而具有优异的粘接性。在粘结低表面能基体时，只需将本发明实施例提供的上述底涂剂涂覆在待粘结处，待固化后便能够实现粘结处理。应用该方法进行低表面能基体的粘结处理，其操作简单，且粘合后内聚破坏程度高，其粘结稳定性较高。
第五方面，本发明实施例提供一种上述的底涂剂在低表面能基材面粘接单组分有机硅密封胶或单组分MS胶密封胶的应用。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用。该底涂剂中包括成膜树脂、促粘接剂、催化剂和溶剂，其中，溶剂与成膜树脂浸润难粘基材表面，随着溶剂挥发，使得成膜树脂与基材表面形成一层强相互作用的薄膜，强相互作用薄膜的形成提高了本发明实施例中沉积在基材表面上的底涂剂组合物的界面粘接强度，催化剂可以催化促粘接剂与密封胶(单组份有机硅密封胶、单组份MS密封胶)发生反应，形成化学粘接，从而提高密封胶与底涂剂组合物的相互作用力。最终通过底涂组合物与基材的强相互作用以及底涂组合物与密封胶的化学粘接，使基材、底涂剂组合物以及密封胶形成一个具有优异粘接效果的整体。因此，采用本发明实施例提供的底涂剂可以显著提高密封胶在基材表面的粘接效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
准确称量50g二甲苯、40g甲苯、50g庚烷、20g乙酸丁酯于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入16g乙烯-丙烯共聚物树脂，加料结束后搅拌1h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入4g钛酸四异辛酯、20g甲基苯基二甲氧基硅烷，继续搅拌0.5h，出料，得到低表面能材料粘接用底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本发明底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
实施例2
准确称量100g二甲苯、50g乙酸丙酯于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入28g聚丙烯均聚物树脂，加料结束后搅拌1.5h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入6g二(乙酰乙酸乙酯)铝酸二异丙酯、16g二苯基二甲氧基硅烷，继续搅拌10min，出料，得到低表面能材料粘接用底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本发明底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
实施例3
准确称量50g三甲苯、60g二甲苯、64g辛烷于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入6g无规则聚烯烃树脂，加料结束后搅拌30h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入8g锆酸正丁酯、12g苯基三甲氧基硅烷，继续搅拌20min，出料，得到低表面能材料粘接用底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本发明底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
实施例4
准确称量52g二甲苯、40g甲苯、60g庚烷、20g乙酸丁酯于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入12g氯化改性聚烯烃树脂，加料结束后搅拌1h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入1g异丙基三(十二烷基苯磺酸)钛酸酯和1g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯、14g苯基三乙氧基硅烷，继续搅拌0.5h，出料，得到低表面能材料粘接用底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本发明底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
实施例5
准确称量53g二甲苯、40g甲苯、60g庚烷、20g乙酸丁酯于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入20g马来酸酐改性聚烯烃树脂，加料结束后搅拌2h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入1g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯、6g苯基三甲氧基硅烷，继续搅拌10min，出料，得到低表面能材料粘接用底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％玻纤塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本发明底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
比较例1
准确称量50g二甲苯、40g甲苯、50g庚烷、20g乙酸丁酯于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入16g乙烯-丙烯共聚物树脂，加料结束后搅拌1h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入4g钛酸四异辛酯、20g氨基丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌0.5h，出料，得到底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本比较例底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
比较例2
准确称量100g二甲苯、50g乙酸丙酯于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入28g丙烯酸树脂聚合物树脂，加料结束后搅拌1.5h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入6g二(乙酰乙酸乙酯)铝酸二异丙酯、16g二苯基二甲氧基硅烷，继续搅拌10min，出料，得到底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本比较例底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
比较例3
准确称量50g三甲苯、60g二甲苯、64g辛烷于干燥三口烧瓶中，常温边搅拌边加入6g无规则聚烯烃树脂，加料结束后搅拌30h，直到树脂完全溶解。向上述所得树脂溶液中加入8g钛酸正丁酯、12g苯基三甲氧基硅烷，继续搅拌20min，出料，得到底涂剂。将所得底涂剂分装于密闭容器中，待用。
粘接测试：华域视觉科技(上海)有限公司PP+30％滑石粉塑料为基材，基材表面能＜30dyn/cm；使用本比较例底涂表面处理；5min内进行打胶(分别选用之江JS-900单组份MS胶以及JS-8100单组分车灯胶)，随后标准条件下养护14天后进行刀割法测试内聚破坏面积。测试结果见表1。
表1为本发明实施例1-5和比较例1-3制备的底涂剂打胶养护14天后在低表面能基材面的粘接效果。
表1底涂剂的性能测试结果
Figure BDA0002407086210000101
Figure BDA0002407086210000111
由以上实施例和对比例的测试结果可知，本发明实施例提供的低表面能材料粘接用底涂剂不仅能够提高单组分有机硅密封胶在低表面能基材面的粘结性能，还能够提高单组分MS胶在低表面能表面的粘接效果；具有良好的配套应用性能，市场前景广阔。
本发明实施例提供一种底涂剂、制备方法以及粘结方法和应用，主要解决现有技术中密封胶在低表面能材料面粘接差的技术问题，本发明实施例通过采用低表面能材料粘接用底涂剂，该底涂剂包括成膜树脂，促粘接剂，催化剂和溶剂；成膜树脂选自聚丙烯均聚物树脂、聚丙烯/丙烯-乙烯共聚物混合物树脂、丙烯-乙烯共聚物树脂、无规聚烯烃、马来酸酐改性聚烯烃树脂、氯化钙性聚烯烃树脂中的一种或者多种，促粘接剂为苯基硅烷；催化剂选自钛酸酯、锆酸酯和铝酸酯中的一种或多种；溶剂为二甲苯、三甲苯、甲苯、庚烷、辛烷、乙酸丁酯和乙酸丙酯中的两种或多种，用于低表面能基材的粘接密封。同时，本发明实施例中的底涂剂为单组份粘合剂，避免了双组份胶的使用时间短，操作不便等弊端；还具有原料成本低，粘结强度高，在同样固含量的前提下施胶性能好，固化速度快的优点。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种底涂剂，其特征在于，其制备原料由以下质量份的组分组成：成膜树脂2-15份，促粘接剂1-10份，催化剂0.1-5份和溶剂70-90份，其中，所述成膜树脂为聚丙烯均聚物树脂、聚丙烯/丙烯-乙烯共聚物混合物树脂、丙烯-乙烯共聚物树脂、无规聚烯烃、马来酸酐改性聚烯烃树脂以及氯化改性聚烯烃树脂中的至少一种，所述促粘接剂为甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷以及苯基三乙氧基硅烷中的至少一种，所述催化剂为钛酸酯、锆酸酯以及铝酸酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的底涂剂，其特征在于，所述钛酸酯为钛酸四异辛酯、丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三（十二烷基苯磺酸）钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯以及四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的底涂剂，其特征在于，所述锆酸酯为四正丙基锆酸酯、锆酸正丁酯、烷氧基三（乙烯基-乙氧基）锆酸酯以及四（三乙醇胺）锆酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的底涂剂，其特征在于，所述铝酸酯为二（乙酰乙酸乙酯）铝酸二异丙酯、二（乙酰丙酮）铝酸二异丙酯以及异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的底涂剂，其特征在于，所述溶剂为二甲苯、三甲苯、甲苯、庚烷、辛烷、乙酸丁酯和乙酸丙酯中的两种或多种，且所述的溶剂中苯类溶剂的质量百分比＞50%。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的底涂剂的制备方法，其特征在于，包括：常温下，将所述溶剂与所述成膜树脂混合均匀后，再与所述促粘接剂和所述催化剂混合，得到所述底涂剂。
7.一种制品，其特征在于，包括低表面能基材以及涂布在所述低表面能基材表面的如权利要求1-5中任一项所述的底涂剂或者权利要求6所述的制备方法制备的底涂剂。
8.根据权利要求7所述的制品，其特征在于，所述低表面能基材表面张力系数小于33dyn/cm。
9.一种低表面能基材的粘结方法，其特征在于，包括采用权利要求1-5中任一项所述的底涂剂或者权利要求6所述的制备方法制备的底涂剂对所述低表面能基材表面底涂、然后进行粘结的步骤。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的底涂剂或者权利要求6所述的制备方法制备的底涂剂在低表面能基材面粘接单组分有机硅密封胶或单组分MS胶密封胶的应用。
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