CN111269683A - 一种聚氨酯热熔胶及其制备方法、胶黏剂、汽车内外饰件 - Google Patents

一种聚氨酯热熔胶及其制备方法、胶黏剂、汽车内外饰件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化工领域，具体公开了一种聚氨酯热熔胶及其制备方法、胶黏剂、汽车内外饰件，所述聚氨酯热熔胶包括以下的原料：马来酸酐共聚物、液态异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、异氰酸酯、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂与抗氧剂。本发明实施例制备的聚氨酯热熔胶由于所引入的马来酸酐共聚物具有较强的极性，可以使聚烯烃树脂更好的相容于聚氨酯体系中；而提供的制备方法简单，制备得到的聚氨酯热熔胶具有施胶温度低、初始强度高、硬度低和优异的抗滑移性能等优点，可满足顶棚挂件粘结、顶棚框粘接和顶棚边框包边的技术需求，解决了现有湿固化聚氨酯热熔胶存在相容性缺陷，无法适用汽车顶棚粘结的问题。

Description

一种聚氨酯热熔胶及其制备方法、胶黏剂、汽车内外饰件
技术领域
本发明涉及化工领域，具体是一种聚氨酯热熔胶及其制备方法、胶黏剂、汽车内外饰件。
背景技术
近年来，随着装饰行业的不断发展，粘合剂作为一种借助粘性将两种分离的材料连接在一起的产品，在木工材料、纺织面料、书籍装订、汽车内外饰和电子电器等领域得到了广泛应用。
其中，热熔胶是常见的一种可塑性粘合剂，在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变，其无毒无味，属环保型化学产品。而湿固化聚氨酯热熔胶是一类含异氰酸酯基的聚氨酯热熔胶，通过与环境或基材表面的湿气反应实现固化，该过程发生的是不可逆的化学反应，生成具有高内聚力的热固性高分子聚合物，使粘结力、耐热性能等得到显著提高，具有无溶剂、操作温度低和初始强度高等特点。
目前，传统的湿固化聚氨酯热熔胶可用于汽车顶棚挂件粘接时，但在顶棚包边上的应用效果不佳，部分厂家以二异氰酸酯、聚酯二元醇、聚醚二元醇、松香树脂、石油树脂和无规聚烯烃为原料制备的湿固化聚氨酯热熔胶对不同基材均有良好的粘接效果，但是存在无规聚烯烃与聚氨酯体系的相容性问题，容易导致该热熔胶稳定性不佳，无法在汽车顶棚粘结中得到有效应用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种聚氨酯热熔胶，以解决上述背景技术中提出的现有湿固化聚氨酯热熔胶存在相容性缺陷，无法适用汽车顶棚粘结的问题。
本发明实施例是这样实现的：本发明提供一种聚氨酯热熔胶(具体是一种湿固化聚氨酯热熔胶)，包括以下按照重量份的原料：助溶组合物3-10份、聚酯多元醇10-35份、聚醚多元醇15-50份、聚烯烃树脂5-20份、异氰酸酯10-20份、石油树脂5-25份、松香树脂5-15份、萜烯树脂5-15份、抗氧剂0.1-1份；其中，所述助溶组合物至少包含马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯。
作为本发明进一步的方案：所述助溶组合物中马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯的质量比为0.4-1.5：1。
作为本发明再进一步的方案：所述助溶组合物由马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯按照质量比为0.6-1.2：1的比例组成。
作为本发明再进一步的方案：所述马来酸酐共聚物的软化点为-40-120℃。
作为本发明再进一步的方案：所述马来酸酐共聚物可选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物或甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物中的任意一种。
作为本发明再进一步的方案：所述液态异氰酸酯为多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯，具体的，所述液态异氰酸酯可选为万华化学集团股份有限公司生产的以下型号的产品：Wannate1635、Wannate1631、Wannate6112、Wannate6928等。
作为本发明再进一步的方案：所述助溶组合物的制备方法是：按照比例称取马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯混合后进行抽真空，然后在搅拌条件下升温至70-130℃进行保温，得到所述助溶组合物。
作为本发明再进一步的方案：所述助溶组合物的制备方法是：按照比例称取马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯加入反应釜，抽真空后在搅拌条件下缓慢升温至70-130℃，保温1-2h，通氮气保护出料，得到所述助溶组合物，备用。
作为本发明再进一步的方案：所述抽真空的真空度具体根据需求进行选择，这里并不作限定，一般是0到-101.325kPa，例如，可以是抽真空至真空度在-60kPa以下。
作为本发明再进一步的方案：所述聚酯多元醇属于固体聚酯多元醇，具体是分子量为2000-8000的结晶型聚酯多元醇。例如，所述聚酯多元醇可选自如下型号的产品中的至少一种：Dynacoll7361、Dynacoll7360、Dynacoll7380、Dynacoll7381、Dynacoll7320、F-7931、XCP-2000D(具有对应有三个公司，德国赢创，西班牙虎克，国产旭川化学)。
作为本发明再进一步的方案：所述聚醚多元醇为聚环氧丙烷多元醇，分子量为400-2000。
优选的，所述聚醚多元醇为聚环氧丙烷多元醇，分子量为1000。
作为本发明再进一步的方案：所述聚烯烃树脂为无规聚烯烃，软化点为90-161℃，针入度为5-22dmm(dmm是一种长度单位，即丝米，1丝米为0.1毫米)。需要说明的是，所述聚烯烃树脂的针入度不能太小，以避免对所述聚氨酯热熔胶性能产生不利影响。具体的，所述聚烯烃树脂可选自赢创公司的型号为VESTOPLAST703、VESTOPLAST888、VESTOPLAST608等的产品。
作为本发明再进一步的方案：所述异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
作为本发明再进一步的方案：所述石油树脂为C5石油树脂，软化点为90-120℃，色度为1-7色号。
作为本发明再进一步的方案：所述松香树脂的软化点为90-150℃，色度为1-7色号。
作为本发明再进一步的方案：所述萜烯树脂的软化点为70-110℃，色度为1-7色号。
作为本发明再进一步的方案：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，可选为抗氧剂1010，即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本发明实施例的另一目的在于提供一种聚氨酯热熔胶的制备方法，所述的聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂混合后升温至130-160℃，在搅拌条件下真空脱水1-2h，然后降温至50-70℃，按照比例加入所述助溶组合物，升温至120-130℃，在搅拌条件下抽真空0.5-1.5h，再降温至50-70℃，按照比例加入所述异氰酸酯，搅拌混合均匀，抽真空，在90-130℃下反应1-3h，当反应产物中异氰酸酯基含量达到理论值时，通氮气保护出料，密封包装，得到所述聚氨酯热熔胶。
作为本发明再进一步的方案：所述的聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将质量比为0.4-1.5的马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯加入反应釜，抽真空，在搅拌条件下缓慢升温至70-130℃，保温1-2h，通氮气保护出料，得到所述助溶组合物，待用；
2)按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂投入反应釜中，升温至130-160℃，在搅拌条件下真空脱水1-2h，再降温至60℃，加入步骤1)中所制备的助溶组合物，升温至120-130℃，在搅拌条件下抽真空0.5-1.5h，然后降温至60℃，加入异氰酸酯进行搅拌，抽真空，在90-130℃下反应1-3h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述聚氨酯热熔胶。
需要进一步说明的是，所述搅拌的具体转速根据需求进行选择，这里并不作限定，例如，可以是转速为20-1000rpm/min。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的聚氨酯热熔胶的制备方法制备得到的聚氨酯热熔胶。
本发明实施例的另一目的在于提供一种胶黏剂，部分或全部包含上述的聚氨酯热熔胶。
本发明实施例的另一目的在于提供一种汽车内外饰件，部分包含上述的聚氨酯热熔胶。
作为本发明再进一步的方案：所述聚氨酯热熔胶在木工材料组装、纺织面料粘合、书籍装订和电子电器组装中的应用。
作为本发明再进一步的方案：所述聚氨酯热熔胶在制备汽车顶棚中的应用。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例制备的聚氨酯热熔胶具有较高的初始强度、最终强度和较低的硬度，本发明实施例通过以马来酸酐共聚物、液态异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、异氰酸酯、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂、抗氧剂等为原料，制备了汽车顶棚用湿固化聚氨酯热熔胶，由于所引入的马来酸酐共聚物具有较强的极性，可以使聚烯烃树脂更好的相容于聚氨酯体系中，保证了所述聚氨酯热熔胶的粘结性能；而提供的制备方法简单，制备得到的湿固化聚氨酯热熔胶具有施胶温度低、初始强度高、硬度低和优异的抗滑移性能等优点，可满足顶棚挂件粘结、顶棚框粘接和顶棚边框包边的技术需求，解决了现有湿固化聚氨酯热熔胶存在相容性缺陷，无法适用汽车顶棚粘结的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种聚氨酯热熔胶，包括以下的原料：助溶组合物10千克、聚酯多元醇10千克(选用Dynacoll7380)、聚醚多元醇(分子量为1000)15千克、聚烯烃树脂20千克、异氰酸酯(选用二苯基甲烷二异氰酸酯)10千克、石油树脂25千克、松香树脂5千克、萜烯树脂5千克、抗氧剂0.1千克；其中，所述助溶组合物为苯乙烯-马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯(选用Wannate1635)，且所述苯乙烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯的质量比为1.5。
在本实施例中，所述聚氨酯热熔胶的制备方法如下：
1)将质量比为1.5的苯乙烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯加入反应釜，抽真空，在搅拌条件下缓慢升温至130℃，保温1h，通氮气保护出料，得到所述助溶组合物，待用；
2)按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂投入反应釜中，升温至160℃，在搅拌条件下真空脱水1h，再降温至60℃，按照比例加入步骤1)中所制备的助溶组合物，升温至130℃，在搅拌条件下抽真空0.5h，然后降温至60℃，按照比例加入异氰酸酯进行搅拌，抽真空，在130℃下反应1h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述聚氨酯热熔胶。
实施例2
一种聚氨酯热熔胶，包括以下的原料：助溶组合物3千克、聚酯多元醇20千克(选用Dynacoll7361)、聚醚多元醇(分子量为1000)23千克、聚烯烃树脂7千克、异氰酸酯(选用二苯基甲烷二异氰酸酯)20千克、石油树脂5千克、松香树脂15千克、萜烯树脂7千克、抗氧剂1千克；其中，所述助溶组合物为异丁烯-马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯(选用Wannate1631)，且所述异丁烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯的质量比为0.4。
在本实施例中，所述聚氨酯热熔胶的制备方法如下：
1)将质量比为0.4的异丁烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯加入反应釜，抽真空，在搅拌条件下缓慢升温至120℃，保温2h，通氮气保护出料，得到所述助溶组合物，待用；
2)按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂投入反应釜中，升温至130℃，在搅拌条件下真空脱水2h，再降温至60℃，按照比例加入步骤1)中所制备的助溶组合物，升温至120℃，在搅拌条件下抽真空1.5h，然后降温至60℃，按照比例加入异氰酸酯进行搅拌，抽真空，在90℃下反应3h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述聚氨酯热熔胶。
实施例3
一种聚氨酯热熔胶，包括以下的原料：助溶组合物6千克、聚酯多元醇35千克(选用25千克的Dynacoll7360，10千克的Dynacoll7320)、聚醚多元醇(分子量为1000)16千克、聚烯烃树脂5千克、异氰酸酯(选用二苯基甲烷二异氰酸酯)14千克、石油树脂9千克、松香树脂5千克、萜烯树脂15千克、抗氧剂0.1千克；其中，所述助溶组合物为苯乙烯-马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯(选用Wannate6112)，且所述苯乙烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯的质量比为0.9。
在本实施例中，所述聚氨酯热熔胶的制备方法如下：
1)将质量比为0.9的苯乙烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯加入反应釜，抽真空，在搅拌条件下缓慢升温至120℃，保温2h，通氮气保护出料，得到所述助溶组合物，待用；
2)按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂投入反应釜中，升温至150℃，在搅拌条件下真空脱水2h，再降温至60℃，按照比例加入步骤1)中所制备的助溶组合物，升温至120℃，在搅拌条件下抽真空1h，然后降温至60℃，按照比例加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行搅拌，抽真空，在120℃下反应2h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述聚氨酯热熔胶。
实施例4
一种聚氨酯热熔胶，包括以下的原料：助溶组合物10千克、聚酯多元醇10千克(选用Dynacoll7381)、聚醚多元醇(分子量为1000)50千克、聚烯烃树脂5千克、异氰酸酯(选用二苯基甲烷二异氰酸酯)10千克、石油树脂5千克、松香树脂5千克、萜烯树脂5千克、抗氧剂0.1千克；其中，所述助溶组合物为甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯(选用Wannate6928)，且所述苯乙烯-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯的质量比为0.9。
在本实施例中，所述聚氨酯热熔胶的制备方法如下：
1)将甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯加入反应釜，抽真空，在搅拌条件下缓慢升温至120℃，保温2h，通氮气保护出料，得到所述助溶组合物，待用；
2)按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂投入反应釜中，升温至160℃，在搅拌条件下真空脱水2h，再降温至60℃，按照比例加入步骤1)中所制备的助溶组合物，升温至120℃，在搅拌条件下抽真空1.5h，然后降温至60℃，按照比例加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行搅拌，抽真空，在100℃下反应3h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述聚氨酯热熔胶。
实施例5
与实施例1相比，除了将所述苯乙烯-马来酸酐共聚物替换为乙烯-马来酸酐共聚物，且所述乙烯-马来酸酐共聚物的软化点为-40℃，聚烯烃树脂的软化点为90℃，针入度为5dmm外，其他与实施例1相同。
实施例6
与实施例1相比，除了将所述苯乙烯-马来酸酐共聚物替换为乙烯-马来酸酐共聚物，且所述乙烯-马来酸酐共聚物的软化点为120℃，聚烯烃树脂的软化点为161℃，针入度为22dmm外，其他与实施例1相同。
对比例1
一种热熔胶，具体制备方法是：将10千克的固体聚酯多元醇、15千克的聚醚多元醇、20千克的聚烯烃树脂、25千克的石油树脂、5千克的松香树脂、5千克的萜烯树脂和0.1千克的抗氧剂投入反应釜中，升温至160℃，在搅拌下真空脱水1h；然后降温至60℃，加入20千克的二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌，抽真空，升温至130℃，保温、反应1h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述热熔胶。
对比例2
一种热熔胶，具体制备方法是：将10千克的固体聚酯多元醇、50千克的聚醚多元醇、5千克的聚烯烃树脂、5千克的石油树脂、5千克的松香树脂、5千克的萜烯树脂和0.1千克的抗氧剂投入反应釜中，升温至160℃，在搅拌下真空脱水2h；然后降温至60℃，加入20千克的二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌，抽真空，升温至100℃，保温、反应3h，通氮气保护出料，密封包装，得到所述热熔胶。
性能试验
将实施例1-4中制备的聚氨酯热熔胶以及对比例1-2中制备的热熔胶分别进行性能试验，所述性能试验包括粘度测试、拉伸剪切强度测试、滑移性能测试、硬度测试、开放时间测试等。其中，测试样品的固化条件为：23℃，65％相对湿度。
具体的，所述粘度测试采用BROOKFIELD粘度计，型号为DV2T，分别对实施例1-4中制备的聚氨酯热熔胶以及对比例1-2中制备的热熔胶的粘度进行测试，具体是测试120℃下的粘度数值。
所述拉伸剪切强度测试参照表准GB/T7124-2008，被粘物为聚碳酸酯和聚丙烯腈合金而成的热可塑性塑胶，施胶温度120℃，测试初始剪切强度(10min时)和最终剪切强度(7天时)。
所述滑移性能测试是在120℃施胶，按压30秒，测量150克负重条件下滑移10秒时的距离。所述硬度测试是采用邵氏硬度计LX-A测试样品的硬度。
所述开放时间测试是常温下将120℃的样品用胶枪打出3-5mm宽、3mm厚的胶条，用PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)棒轻压，间隔30秒，PC棒不沾胶的时间作为开放时间。具体的检测结果见表1所示。
表1性能检测结果表
Figure BDA0002423783380000101
从表1中的数据可以看出，对于所述聚氨酯热熔胶，通过以马来酸酐共聚物、液态异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、异氰酸酯、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂、抗氧剂等为原料，能够明显提高体系的稳定性，且不影响体系的施胶温度、初始强度、硬度和抗滑移性能。
其中，将实施例1-4与对比例1-2的数据结果进行对比发现：马来酸酐共聚物的引入对聚烯烃树脂的相容性是有帮助的；本发明制备的湿固化聚氨酯热熔胶具有合适的开放时间、较高的初始剪切强度和最终强度，还具有较小的滑移距离和较低的胶层硬度，可满足顶棚挂件粘结、顶棚框粘接和顶棚边框包边的技术需求。
本发明有益效果如下，本发明实施例制备的聚氨酯热熔胶具有较高的初始强度、最终强度和较低的硬度，本发明实施例通过以马来酸酐共聚物、液态异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、异氰酸酯、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂、抗氧剂等为原料，制备了汽车顶棚用湿固化聚氨酯热熔胶，由于所引入的马来酸酐共聚物具有较强的极性，可以使聚烯烃树脂更好的相容于聚氨酯体系中，保证了所述聚氨酯热熔胶的粘结性能；而提供的制备方法简单，制备得到的湿固化聚氨酯热熔胶具有施胶温度低、初始强度高、硬度低和优异的抗滑移性能等优点，可满足顶棚挂件粘结、顶棚框粘接和顶棚边框包边的技术需求，解决了现有湿固化聚氨酯热熔胶存在相容性缺陷，无法适用汽车顶棚粘结的问题，具有广阔的市场前景。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种聚氨酯热熔胶，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：助溶组合物3-10份、聚酯多元醇10-35份、聚醚多元醇15-50份、聚烯烃树脂5-20份、异氰酸酯10-20份、石油树脂5-25份、松香树脂5-15份、萜烯树脂5-15份、抗氧剂0.1-1份；其中，所述助溶组合物至少包含马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述助溶组合物中马来酸酐共聚物与液态异氰酸酯的质量比为0.4-1.5：1。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述马来酸酐共聚物的软化点为-40-120℃。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述马来酸酐共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物或甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述助溶组合物的制备方法是：按照比例称取马来酸酐共聚物和液态异氰酸酯混合后进行抽真空，再在70-130℃中进行保温，得到所述助溶组合物。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚烯烃树脂的软化点为90-161℃，针入度为5-22dmm。
7.一种如权利要求1-6任一所述的聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照比例称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃树脂、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和抗氧剂混合后在130-160℃下真空脱水，降温后加入助溶组合物并在120-130℃下抽真空，再降温并加入异氰酸酯混合均匀，抽真空，在90-130℃下进行反应，得到所述聚氨酯热熔胶。
8.一种采用如权利要求7所述的聚氨酯热熔胶的制备方法制备得到的聚氨酯热熔胶。
9.一种胶黏剂，其特征在于，部分或全部包含如权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的聚氨酯热熔胶。
10.一种汽车内外饰件，其特征在于，部分包含如权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的聚氨酯热熔胶。
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