CN111393598A - 一种加成型有机硅橡胶用底涂剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于加成型硅胶底涂剂技术领域,具体涉及一种加成型有机硅胶粘剂用底涂剂及其制备方法。本发明通过聚碳酸酯多元醇与过量的多异氰酸酯反应,再通过含羟基的丙烯酸酯与过量的异氰酸酯反应,然后添加溶剂和铂金催化剂配制而成。本发明的制备工艺简单,反应条件温和可控,所制备的底涂剂可显著改善加成型有机硅橡胶与PC及铝合金材料的粘接力。
Description
技术领域
本发明涉及加成型硅胶底涂剂领域,具体涉及一种加成型有机硅胶粘剂用底涂剂及其制备方法。
背景技术
加成型固化的有机硅橡胶,通过乙烯基与硅氢在铂金催化剂的作用下发生加成反应固化,固化过程无小分子释放,收缩率低,机械强度高,且可以通过加温方式实现快速固化和深层固化,一直以来都是有机硅橡胶领域的研究热点。然而,由于聚二甲基硅氧烷分子主链上没有极性基团,加成型硅橡胶与塑料或金属材料粘接性能较差。在需要将加成型硅胶与塑料或金属复合的应用中,常见的做法是在硅胶中加入增加增粘剂固然粘剂实现粘接效果。添可以解决粘接问题,但添加量较大(通常需要添加全配方的1~3%),成本较高,且对硅胶本身强度可能产生负面影响。如果使用底涂剂,原则上只需要在界面上有很薄的一层即可,用量极少,有利于成本控制,且最大限度维持加成型硅胶原有强度。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种加成型有机硅橡胶用底涂剂及其制备方法。
本发明的加成型有机硅橡胶用底涂剂为无色透明液体,粘度低于50cst,其原料包括聚碳酸酯多元醇、多异氰酸酯、含单羟基的(甲基)丙烯酸酯、二甲苯和铂金催化剂。
其中,所述多异氰酸酯为含两个NCO的多异氰酸酯。
此外,所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI),二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),六亚甲基二异氰酸酯(HDI),异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI),1,5-萘二异氰酸酯(NDI),间苯二甲基异氰酸酯(XDI),氢化甲苯二异氰酸酯(HTDI),氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和对苯二异氰酸酯(PPDI)的一种或多种。
此外,所述含单羟基的(甲基)丙烯酸酯为(甲基)丙烯酸羟乙酯,(甲基)丙烯酸羟丙酯和(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种或多种;
所述铂金催化剂为Karstedt型或Speier型铂金催化剂。
此外,所述聚碳酸酯多元醇的分子量为500~4000;所述二甲苯纯度高于99%。
优选的,所述聚碳酸酯多元醇的分子量为500~1000;所述二甲苯纯度高于99.5%。
此外,所述多异氰酸酯中NCO、所述聚碳酸酯多元醇中OH和所述含单羟基的(甲基)丙烯酸酯中的OH按摩尔比计为2:1:1;所述铂金催化剂加入量在反应物总量中的比例为5~20ppm。
优选的,所述铂金催化剂加入量在反应物总量中的比例为15~20ppm。
本发明还提供一种优选的加成型有机硅橡胶用底涂剂,原料包括聚碳酸酯多元醇、甲苯二异氰酸酯(TDI)、丙烯酸羟乙酯、二甲苯和Sperier型铂金催化剂。
本发明还提供一种加成型有机硅橡胶用底涂剂的制备方法,包括下述步骤:
(1)将适量的聚碳酸酯多元醇加入反应釜,在真空度为1~5mmHg的条件下,脱水温度控制在100~140℃,脱水时间为1~3h至完全脱水;
(2)将适量的多异氰酸酯加入到上述步骤(1)中的反应釜中,将温度保持为60~120℃,在惰性气体保护下,搅拌,反应1~4h;
(3)将含单羟基的(甲基)丙烯酸酯以滴加的方式加入步骤(2)中的反应釜中,滴加时间为0.5~2h,将温度保持为60~100℃,继续搅拌反应1~2h;
(4)将温度降至50~60℃,加入二甲苯,搅拌,将反应产物配成低粘度溶液;
(5)加入铂金催化剂,搅拌均匀,获得底涂剂成品。
其中,所述步骤(4)中加入所述二甲苯,使得形成产物的粘度低于50cst。
此外,所述步骤(1)中脱水温度100~120℃,脱水时间2~3h,真空度1~3mmHg;
所述步骤(2)中反应温度为60~80℃,反应时间3~4h;
所述步骤(3)中滴加时间为1~2h。
本发明是关于加成型有机硅橡胶用底涂剂及其制备方法。本发明的底涂剂为无色透明液体,粘度低于50cst,适合刷涂或喷涂在基材表面。该底涂剂的制备过程简单,条件温和,可重现性好,成本低廉,能显著提高加成型有机硅橡胶对铝合金、不锈钢和PC等材料的粘接力。
具体实施方式
实施例1
(1)将100.00g分子量为500的聚碳酸酯多元醇(0.20mol)置于500mL三口瓶中,插上搅拌桨和温度计,置于油浴中,升温至100℃,在3mmHg下,脱水3小时后降温至60℃;
(2)加入69.65g甲苯二异氰酸酯(TDI,0.40mol),搅拌,在氮气保护下反应4h;
(3)升温至80℃,在搅拌的情况下,在1h内逐滴加入丙烯酸羟乙酯46.44g(0.40mol),滴完后继续在80℃反应2h;
(4)降温至50℃,加入2325mL二甲苯,搅拌均匀。受限于反应瓶大小,先加入部分二甲苯稀释,再将稀释液转移到较大反应瓶中进一步稀释到位,以下实施例同;
(5)降温至室温后加入11.2g Pt含量为3000ppm的Sperier催化剂并搅拌均匀。即得粘度10cst的加成型有机硅橡胶用底涂剂。
实施例2
(1)将120.00g分子量1000的聚碳酸酯多元醇(0.12mol)置于500mL三口瓶中,插上搅拌桨和温度计,置于油浴中,升温至110℃,在2mmHg下,脱水2小时后降温至80℃;
(2)加入40.37g六亚甲基二异氰酸酯(HDI,0.24mol),搅拌,在氮气保护下反应3h;
(3)升温至100℃,在搅拌的情况下,在0.5h内逐滴加入丙烯酸羟丙酯31.23g(0.24mol),滴完后继续在100℃反应2h;
(4)降温至50℃,加入2442mL二甲苯,搅拌均匀;
(5)降温至室温后加入15.4g Pt含量为3000ppm的Sperier催化剂并搅拌均匀。即得粘度15cst的加成型有机硅橡胶用底涂剂。
实施例3
(1)将800.00g分子量2000的聚碳酸酯多元醇(0.40mol)置于2L三口瓶中,插上搅拌桨和温度计,置于油浴中,升温至120℃,在1mmHg下,脱水1小时后降温至90℃;
(2)加入177.83g异氟尔酮苯二异氰酸酯(IPDI,0.80mol),搅拌,在氮气保护下反应3h;
(3)保持90℃,在搅拌的情况下,在1.5h内逐滴加入甲基丙烯酸羟乙酯104.11g(0.80mol),滴完后继续在90℃反应2h;
(4)降温至50℃,加入11.6L二甲苯,搅拌均匀;
(5)降温至室温后加入37.3g Pt含量为3000ppm的Sperier催化剂并搅拌均匀。即得粘度30cst的加成型有机硅橡胶用底涂剂。
实施例4
(1)将300.00g分子量1500的聚碳酸酯多元醇(0.20mol)置于1L三口瓶中,插上搅拌桨和温度计,置于油浴中,升温至140℃,在2mmHg下,脱水1小时后降温至70℃;
(2)加入250.26g二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI,0.40mol),搅拌,在氮气保护下反应4h;
(3)升温至80℃,在搅拌的情况下,在1h内逐滴加入甲基丙烯酸羟丙酯57.67g(0.40mol),滴完后继续在80℃反应2h;
(4)降温至50℃,加入5.8L二甲苯,搅拌均匀;
(5)降温至室温后加入9.2g Pt含量为3000ppm的Karstedt催化剂并搅拌均匀。即得粘度40cst的加成型有机硅橡胶用底涂剂。
实施例5
(1)将120.00g分子量3000的聚碳酸酯多元醇(0.04mol)和80.00g分子量为500的聚碳酸酯多元醇(0.16mol)置于500mL三口瓶中,插上搅拌桨和温度计,置于油浴中,升温至130℃,在2mmHg下,脱水2小时后降温至85℃;
(2)加入72.00g氢化甲苯二异氰酸酯(HTDI,0.40mol),搅拌,在氮气保护下反应4h;
(3)保持85℃,在搅拌的情况下,在2h内逐滴加入丙烯酸羟丁酯57.67g(0.40mol),滴完后继续在85℃反应2h;
(4)降温至50℃,加入3.49L二甲苯,搅拌均匀
(5)降温至室温后加入16.50g Pt含量为3000ppm的Sperier催化剂并搅拌均匀。即得粘度25cst的加成型有机硅橡胶用底涂剂。
实施例6
本发明的加成型有机硅橡胶用底涂剂对加成型有机硅橡胶的粘接力影响测试:
(1)加成型有机硅橡胶的配制:
将1000.0g粘度为10000cst的端乙烯基聚二甲基硅氧烷与平均粒径5μm,表面经疏水处理的Al2O3 2000.0g置于5L的行星搅拌机内混合,并在120℃、真空度2mmHg的条件下脱水2小时。冷却后至室温后加入Pt含量为3000ppm的Karstedt催化剂6.0g,乙烯基双封头2.0g,搅拌均匀后加入含氢量0.50%的含氢硅油10.5g,搅拌均匀。分别将实施例1~5所制得底涂剂用毛刷涂抹在PC和铝合金表面,待溶剂挥发后,用上述加成型有机硅橡胶制成剪切样片,分别标记为A,B,C,D,E。为作对比,未涂底涂剂的样品标注为O。另外,市面上广泛采用的Dowcorning 1200OS底涂剂也配套上述加成型有机硅胶制成剪切样片一并进行比较。
(2)硅橡胶固化条件为120℃,60分钟。剪切样片冷却到室温后,参照ASTM D1002-2010测定剪切强度,实验数据见下表:
由上表可见,本发明制备的底涂剂可以显著提高加成型有机硅橡胶与铝合金和PC的粘接力,且明显优于目前市售竞品。
以上是对本发明所提供的具体实施例。并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述底涂剂为无色透明液体,粘度低于50cst,其原料包括聚碳酸酯多元醇、多异氰酸酯、含单羟基的(甲基)丙烯酸酯、二甲苯和铂金催化剂。
2.根据权利要求1所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述多异氰酸酯为含两个NCO的多异氰酸酯。
3.根据权利要求2所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯和对苯二异氰酸酯的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述含单羟基的(甲基)丙烯酸酯为(甲基)丙烯酸羟乙酯,(甲基)丙烯酸羟丙酯和(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种或多种;
所述铂金催化剂为Karstedt型或Speier型铂金催化剂。
5.权利要求1所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述聚碳酸酯多元醇的分子量为500~4000;所述二甲苯纯度高于99%。
6.权利要求5所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述聚碳酸酯多元醇的分子量为500~1000;所述二甲苯纯度高于99.5%。
7.根据权利要求1所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述多异氰酸酯中NCO、所述聚碳酸酯多元醇中OH和所述含单羟基的(甲基)丙烯酸酯中的OH按摩尔比计为2:1:1;所述铂金催化剂加入量在反应物总量中的比例为5~20ppm。
8.根据权利要求7所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述铂金催化剂加入量在反应物总量中的比例为15~20ppm。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂,其特征在于,所述底涂剂的原料包括聚碳酸酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二甲苯和Sperier型铂金催化剂。
10.一种如权利要求1~8中任意一项所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)将聚碳酸酯多元醇加入反应釜,在真空度为1~5mmHg的条件下,脱水温度控制在100~140℃,脱水时间为1~3h至完全脱水;
(2)将多异氰酸酯加入到上述步骤(1)中的反应釜中,将温度保持为60~120℃,在惰性气体保护下,搅拌,反应1~4h;
(3)将含单羟基的(甲基)丙烯酸酯以滴加的方式加入步骤(2)中的反应釜中,滴加时间为0.5~2h,将温度保持为60~100℃,继续搅拌反应1~2h;
(4)将温度降至50~60℃,加入二甲苯,搅拌,将反应产物配成低粘度溶液;
(5)加入铂金催化剂,搅拌均匀,获得底涂剂成品。
11.根据权利要求10所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中加入所述二甲苯,使得形成产物的粘度低于50cst。
12.根据权利要求10所述的加成型有机硅橡胶用底涂剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中脱水温度100~120℃,脱水时间2~3h,真空度1~3mmHg;
所述步骤(2)中反应温度为60~80℃,反应时间3~4h;
所述步骤(3)中滴加时间为1~2h。
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