CN111394037A - 一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂及其制备方法，属于水性聚氨酯合成领域。该胶黏剂按重量份计，胶黏剂由以下组分构成：具有高活化温度的聚氨酯乳液10‑30份，具有中活化温度的聚氨酯乳液20‑70份，填料5‑15份，纳米分散液5‑15份，抗水解分子链修补剂0.5‑2份，增稠剂0.1‑1.0份，润湿剂0.1‑1.0份，消泡剂0.1‑1.0份，水性抗氧剂0.1‑1.0份，pH调节剂0.1‑0.3份，催化剂0.01‑0.03份。得到的汽车门护板内饰胶黏剂具有高初粘力，高粘接强度，开放时间长，且耐湿热、耐高温性能优异。

Description

一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水性胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂及其制备方法。
背景技术
随着人们环保观念的加强，汽车内饰所挥发的有机物(VOC)对人体的危害越发引起人们的重视，而汽车内VOC主要由内饰胶黏剂挥发出的。我国汽车内饰胶依然以油性胶黏剂为主，这类胶黏剂可挥发出大量甲苯、甲醛等物质，因此汽车内饰胶的水性化进程在我国刻不容缓。
水性汽车内饰胶是以水为分散介质，不但具有接近溶剂型胶黏剂的优异性能，而且不燃、无害、无公害，是在世界环境意识日益增强的大背景下兴起的一类新型胶黏剂。其使用方便，可在较低温度下被热活化，对基材有良好的粘接性，具有较高的初始粘结强度、较高的最终粘接强度，但耐湿热性能和耐热性较差。
汽车门护板是汽车内饰的主要组成部分，目前对于门护板的粘接，国内外都采用油性胶黏剂，这是因为市场上的水性胶黏剂在耐湿热和耐热性方面都没有达到汽车制造厂家的标准。本发明专门针对水性胶黏剂的耐湿热性和耐热性能进行改进，得到一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其耐热性和耐湿热型均可达到一汽大众的检测标准，有望在汽车内饰领域广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的水性汽车内饰胶黏剂耐热性和耐湿热性能差的问题，而提供一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，该胶黏剂性能优异，可用于汽车内饰门护板的粘接。
本发明首先提供一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，按照重量份数计，由以下原料组成：
中活化温度的聚氨酯乳液100份，高活化温度的聚氨酯乳液15-25份，粉体填料10-25份，纳米分散液5-15份，抗水解分子链修补剂5-10份，增稠剂0.1-0.5份，润湿剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，水性抗氧剂0.1-0.5份，pH调节剂0.1-0.5份，催化剂0.01-0.03份。
优选的是，所述中活化温度水性聚氨酯乳液选自科思创Dispercoll U53、Dispercoll U54、Dispercoll U56、Dispercoll U2643中的一种或几种。
优选的是，所述高活化温度水性聚氨酯乳液选自科思创Dispercoll U8755、Dispercoll U42、Dispercoll U58中的一种或几种。
优选的是，所述粉体填料选自沉淀硫酸钡、气相二氧化硅、滑石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙中的一种或几种，粒径为500-3000目。
优选的是，所述纳米分散液为纳米二氧化硅乳液，选自：SHGL-103、Dispercoll S3030、Dispercoll S 5001、Dispercoll S 5005、中的一种或几种。
优选的是，所述抗水解分子链修补剂为多功能团碳化二亚胺类化合物，选自科思创DESMODUR XP 2802、HENSIC H-1002、STAHL XL-701中的一种或几种。
优选的是，所述增稠剂选自赢创TEGO VISCOPLUS 3000、海明斯WT-105A、海明斯W-299、海明斯RHEOLATE430、BYK-420、BYK-425中的一种或几种。
优选的是，所述润湿剂选自陶氏X-405、海明斯W-469、海明斯W-77、海明斯W-18、空气DYNOL607、DYNOL604、DYNOL607、DYNOL800中的一种或几种。
优选的是，所述水性抗氧剂为受阻酚类化合物，选自KH-680、TDS-115、AN245中的一种或几种。
优选的是，所述水性催化剂，选自KRZr-1、KRBi-6、KRS-1中的一种或几种。
本发明还提供一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂的制备方法，包括：
步骤一：在分散釜中加入中活化温度水性聚氨酯乳液，开启搅拌，再加入高活化温度聚氨酯乳液，搅拌5-10分钟，搅拌时保持分散釜密封；
步骤二：将润湿剂、消泡剂和增稠剂混合，并搅拌5-10分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将粉体填料慢慢加入分散釜中，加入过程中注意除尘；
步骤四：将纳米分散液、抗水解分子链修补剂、水性抗氧剂、催化剂依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌2-4个小时，转速保持50-200转/min,搅拌过程中体系温度会上升，因此需开启冷凝设备，使体系温度保持在室温；
步骤六：将pH调节剂加入分散釜中，继续搅拌10-30分钟后，得到耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂。
本发明的有益效果
1)本发明在胶黏剂中加入纳米分散体，来提高粘接强度，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1nm～100nm)的材料，由于纳米粒子直径减少，其表面积急剧增加。利用纳米材料拥有巨大表面积的特点，在纳米层次上提高胶黏剂与基材的实际接触面积，从而提高粘结强度。另外，由于纳米材料的表面效应，粒子可与其他物质形成较强结合力，从而提高胶黏剂与基材的粘接力，克服胶黏剂与基材间只能依赖范德华力粘接的缺点。
2)本发明在胶黏剂中引入水性分子链修补剂，克服胶黏剂耐湿热不足的缺陷。水性胶耐湿热性不好的一个重要原因是水性树脂高分子结构中引入亲水基团，从而易使高分子链水解断链。水性树脂如为水性聚氨酯或聚酯类，该类高分子断链时一般形成羧基封端的小链段，若在水性胶中引入可与羧基反应的分子链修补剂，可将断开的高分子重新连接，从而提高水性胶耐水性。而该类分子链修补剂在市面上已有销售，但尚未应用于水性胶黏剂领域中。
3)本发明在胶黏剂中加入水性抗氧剂，克服胶黏剂的耐高温性能。
具体实施方式
本发明首先提供一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，按照重量份数计，由以下原料组成：
中活化温度的聚氨酯乳液100份，高活化温度的聚氨酯乳液15-25份，粉体填料10-25份，纳米分散液5-15份，抗水解分子链修补剂5-10份，增稠剂0.1-0.5份，润湿剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，水性抗氧剂0.1-0.5份，pH调节剂0.1-0.5份，催化剂0.01-0.03份。
优选为：中活化温度的聚氨酯乳液100份，高活化温度的聚氨酯乳液17-20份，粉体填料16-19份，纳米分散液8-11份，抗水解分子链修补剂7-8.5份，增稠剂0.2-0.3份，润湿剂0.2-0.3份，消泡剂0.2-0.3份，水性抗氧剂0.3-0.4份，pH调节剂0.2-0.3份，催化剂0.015-0.02份。
按照本发明，所述中活化温度水性聚氨酯乳液是指胶膜软化温度在40-70℃的水性聚氨酯乳液，优选选自科思创Dispercoll U53、Dispercoll U54、Dispercoll U56、Dispercoll U2643中的一种或几种。
按照本发明，所述高活化温度水性聚氨酯乳液是指胶膜软化温度在70℃以上的水性聚氨酯乳液，优选选自科思创Dispercoll U8755、Dispercoll U42、Dispercoll U58中的一种或几种。
按照本发明，所述润湿剂优选选自陶氏X-405、海明斯W-469、海明斯W-77、海明斯W-18、空气DYNOL607、DYNOL604、DYNOL607、DYNOL800中的一种或几种。
按照本发明，所述消泡剂优选选自BYK501、BYK515、BYK550、SURFYNOL DF-110、AIRASE5100、AIRASE5400中的一种或几种。
按照本发明，所述的增稠剂优选选自赢创TEGO VISCOPLUS 3000、海明斯WT-105A、海明斯W-299、海明斯RHEOLATE430、BYK-420、BYK-425中的一种或几种。
按照本发明，所述粉体填料优选选自沉淀硫酸钡、气相二氧化硅、滑石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙中的一种或几种，粒径为500-3000目。
按照本发明，所述纳米乳液优选为纳米二氧化硅乳液，选自：SHGL-103、Dispercoll S 3030、Dispercoll S 5001、Dispercoll S 5005、中的一种或几种
按照本发明，所述的抗水解分子链修补剂为多功能团碳化二亚胺类化合物，优选选自科思创DESMODUR XP 2802、HENSIC H-1002、STAHL XL-701中的一种或几种。
按照本发明，所述性抗氧剂为受阻酚类化合物，优选选自KH-680、TDS-115、AN245中的一种或几种。
按照本发明，所述PH调节剂为弱酸或弱碱，优选选自AMP-95、柠檬酸、氨水、山梨酸中的一种或几种。
按照本发明，所述催化剂优选选自KRZr-1、KRBi-6、KRS-1中的一种或几种。
本发明首先提供种一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂及其制备方法，包括：
步骤一：在分散釜中加入中活化温度水性聚氨酯乳液，开启搅拌，再加入高活化温度聚氨酯乳液，搅拌5-10分钟，搅拌时保持分散釜密封；
步骤二：将润湿剂、消泡剂和增稠剂混合，并搅拌5-10分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将粉体填料慢慢加入分散釜中，加入过程中注意除尘。
步骤四：将纳米分散液、抗水解分子链修补剂、水性抗氧剂、催化剂依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌2-4个小时，转速保持50-200转/min,搅拌过程中体系温度会上升，因此需开启冷凝设备，使体系温度保持在室温；
步骤六：将PH调节剂加入分散釜中，继续搅拌10-30分钟后，得到耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂。
本发明的耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂装时需要用30-100目滤网进行过滤，在使用前需与水性固化剂混合均匀，施胶在内饰件上后，通过闪干或烘道加热方式除去水分，再在加热、加压条件下粘接。所述的水性固化剂为聚氨酯类固化剂(优选科思创Desmodur DN)，胶黏剂与固化剂的混合比例为(重量比)100:3-10。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。
实施例1
步骤一：在分散釜中加入1000g U53,开启搅拌，再加入170g U8755，搅拌5分钟。
步骤二：将2g润湿剂W-469、2g消泡剂AIRASE5100和2g增稠剂BYK-420混合，并搅拌5分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将10g气相二氧化硅和150g沉淀硫酸钡粉体填料慢慢加入分散釜中；
步骤四：将80g纳米分散液S3030、70g抗水解分子链修补剂XP 2802、3g水性抗氧剂TDS-115、0.2g催化剂KRS-1依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌3个小时，转速保持100转/min；
步骤六：将2g PH调节剂AMP-95加入分散釜中，继续搅拌10分钟后，生产结束，得到胶黏剂。
将实施例1制备得到的胶黏剂用100目滤网进行过滤。胶黏剂使用前与水性固化剂混合均匀(混合比例100:5)。分别喷胶在ABS板和PVC皮革上，通过闪干方式除去水分，再在热压机上将ABS和PVC皮革进行粘接。
实施例1得到的胶黏剂标记为PU-1，其性能测试结果如表1所示。
实施例2
步骤一：在分散釜中加入500g U53,开启搅拌，再加入500g U56,200g U42，搅拌10分钟。
步骤二：将2.1g润湿剂X-405、2g消泡剂BYK515和2g增稠剂BYK-420混合，并搅拌5分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将10g气相二氧化硅和165g轻质碳酸钙粉体填料慢慢加入分散釜中。
步骤四：将100g纳米分散液S5001、80g抗水解分子链修补剂H-1002、3g水性抗氧剂TDS-115、0.2g催化剂KRS-1依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌3.5个小时，转速保持100转/min；
步骤六：将2g PH调节剂AMP-95加入分散釜中，继续搅拌10分钟后，生产结束，得到胶黏剂。
将实施例2制备得到的胶黏剂用100目滤网进行过滤。胶黏剂使用前与水性固化剂混合均匀(混合比例100:6)。分别喷胶在ABS板和PVC皮革上，通过闪干方式除去水分，再在热压机上将ABS和PVC皮革进行粘接。
实施例2得到的胶黏剂标记为PU-2，其性能测试结果如表1所示。
实施例3
步骤一：在分散釜中加入600g U54,开启搅拌，再加入400g U56,170g U8755，搅拌5分钟。
步骤二：将2.3g润湿剂W-469、2g消泡剂AIRASE5100和2g增稠剂W-299混合，并搅拌5分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将10g气相二氧化硅和160g沉淀硫酸钡粉体填料慢慢加入分散釜中。
步骤四：将100g纳米分散液S3030、70g抗水解分子链修补剂XL-701、3.5g水性抗氧剂TDS-115、0.2g催化剂KRS-1依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌4个小时，转速保持100转/min；
步骤六：将2g PH调节剂AMP-95加入分散釜中，继续搅拌20分钟后，生产结束，得到胶黏剂。
将实施例3制备得到的胶黏剂用100目滤网进行过滤。胶黏剂使用前与水性固化剂混合均匀(混合比例100:5.5)。分别喷胶在ABS板和PVC皮革上，通过闪干方式除去水分，再在热压机上将ABS和PVC皮革进行粘接。
实施例3得到的胶黏剂标记为PU-3，其性能测试结果如表1所示。
实施例4
步骤一：在分散釜中加入600g U53,开启搅拌，再加入400g U56,200g U42，搅拌10分钟。
步骤二：将2.1g润湿剂W-18、2g消泡剂DF-110D和2.2g增稠剂W-299混合，并搅拌5分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将10g气相二氧化硅和180g滑石粉填料慢慢加入分散釜中。
步骤四：将110g纳米分散液S5001、85g抗水解分子链修补剂XL-701、3.5g水性抗氧剂KH-680、0.15g催化剂KRS-1依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌3.5个小时，转速保持100转/min；
步骤六：将2g PH调节剂AMP-95加入分散釜中，继续搅拌20分钟后，生产结束，得到胶黏剂。
将实施例4制备得到的胶黏剂用100目滤网进行过滤。胶黏剂使用前与水性固化剂混合均匀(混合比例100:6)。分别喷胶在ABS板和PVC皮革上，通过闪干方式除去水分，再在热压机上将ABS和PVC皮革进行粘接。
实施例4得到的胶黏剂标记为PU-4，其性能测试结果如表1所示。
表1.水性聚氨酯分散体干燥涂膜的性能测试结果
Figure BDA0002434759830000081
对比例1
步骤和条件同实施例1相同，不同之处在于，步骤四中没有加入抗水解分子链修补剂，得到的胶黏剂标记为PU-5。性能测试结果如表2所示。
对比例2
步骤和条件同实施例2相同，不同之处在于，步骤四中没有加入抗水解分子链修补剂，得到的胶黏剂标记为PU-6。性能测试结果如表2所示。
表2抗水解分子链修补剂添加对性能影响对比实验
Figure BDA0002434759830000082
Figure BDA0002434759830000091
对比例3
步骤和条件同实施例1相同，不同之处在于，步骤四中没有加入纳米分散液，得到的胶黏剂标记为PU-7。性能测试结果如表3所示。
对比例4
步骤和条件同实施例2相同，不同之处在于，步骤四中没有加入纳米分散液，得到的胶黏剂标记为PU-8。性能测试结果如表3所示。
表3纳米分散液的添加对性能影响的对比实验
Figure BDA0002434759830000092
Figure BDA0002434759830000101

Claims (10)

1.一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，按照重量份数计，由以下原料组成：
中活化温度的聚氨酯乳液100份，高活化温度的聚氨酯乳液15-25份，粉体填料10-25份，纳米分散液5-15份，抗水解分子链修补剂5-10份，增稠剂0.1-0.5份，润湿剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，水性抗氧剂0.1-0.5份，pH调节剂0.1-0.5份，催化剂0.01-0.03份。
2.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述中活化温度水性聚氨酯乳液选自科思创Dispercoll U53、Dispercoll U54、Dispercoll U56、Dispercoll U2643中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述高活化温度水性聚氨酯乳液选自科思创Dispercoll U8755、Dispercoll U42、Dispercoll U58中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述粉体填料选自沉淀硫酸钡、气相二氧化硅、滑石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙中的一种或几种，粒径为500-3000目。
5.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述纳米分散液为纳米二氧化硅乳液，选自：SHGL-103、Dispercoll S 3030、Dispercoll S5005、中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述抗水解分子链修补剂为多功能团碳化二亚胺类化合物，选自科思创DESMODUR XP2802、HENSIC H-1002、STAHL XL-701中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述增稠剂选自赢创TEGO VISCOPLUS 3000、海明斯WT-105A、海明斯W-299、海明斯RHEOLATE430、BYK-420、BYK-425中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述润湿剂选自陶氏X-405、海明斯W-469、海明斯W-77、海明斯W-18、空气DYNOL607、DYNOL604、DYNOL607、DYNOL800中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂，其特征在于，所述水性抗氧剂为受阻酚类化合物，选自KH-680、TDS-115、AN245中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一：在分散釜中加入中活化温度水性聚氨酯乳液，开启搅拌，再加入高活化温度聚氨酯乳液，搅拌5-10分钟，搅拌时保持分散釜密封；
步骤二：将润湿剂、消泡剂和增稠剂混合，并搅拌5-10分钟，待混合液搅拌均匀后，缓慢加入分散釜中；
步骤三：将粉体填料慢慢加入分散釜中，加入过程中注意除尘；
步骤四：将纳米分散液、抗水解分子链修补剂、水性抗氧剂、催化剂依次加入分散釜中；
步骤五：混合物料在分散釜中搅拌2-4个小时，转速保持50-200转/min,搅拌过程中体系温度会上升，因此需开启冷凝设备，使体系温度保持在室温；
步骤六：将pH调节剂加入分散釜中，继续搅拌10-30分钟后，得到耐湿热耐高温水性汽车门护板内饰胶黏剂。
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