CN111440587A - 一种高性能压敏胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压敏胶技术领域，具体涉及一种聚氨酯‑丙烯酸酯复合材料压敏胶及其制备方法。本发明所述的高性能压敏胶是通过在聚氨酯预聚体与多种丙烯酸类单体扩链交联聚合得到的，通过控制聚氨酯预聚体中异氰酸酯基团的含量来调控压敏胶的硬度和弹性等力学性能。本发明制备的聚氨酯‑丙烯酸酯复合材料压敏胶综合了聚氨酯材料优异的力学性能和丙烯酸酯优异的粘接性能，具有高弹性、高模量、高粘接强度等性能优势，可广泛应用于建筑，船舶，航空，军工等多种特殊工况。

Description

一种高性能压敏胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及压敏胶技术领域，特别是涉及一种高弹性，高强度的聚氨酯-丙烯酸酯压敏胶及其制备方法。
背景技术
压敏胶(PSA)是一种对压力敏感的特殊粘合材料，其具有粘之容易、揭之不难、剥而不损的特点。压敏胶无需借助外加手段，只需要较小的压力便能与基材牢固粘接。它使用简便安全、环境友好、粘接力强，在包装、建筑、医疗、电子器件、航空等相关行业都有广泛的应用和产品市场。丙烯酸酯类压敏胶是目前应用最为广泛一类压敏胶，尤其是水性丙烯酸酯PSA由于其环保，生产成本低等优势占据了大部分的低端使用工况的压敏胶市场。但现有的水性压敏胶很难作成高厚的胶膜，只能粘接一些轻量级的界面，而在工程应用领域，很多工况需要压敏胶要具备耐水、高模量、粘接强度大、密封等多重功能，当前的普通的丙烯酸酯压敏胶无法满足这些特殊的使用需求。
因此，特种高性能高分子压敏胶材料的研制和生产是社会发展的需要，势在必行。
发明内容
为解决上述问题，本发明制备了一种聚氨酯-丙烯酸酯复合压敏胶材料，该材料具有高弹性、高模量、高粘结强度等优点，尤其适合密封、建筑、军工等特殊使用工况。
本发明技术方案如下：
一定量的多元醇在130℃下真空除水，降温至80℃以下；投入计量比的异氰酸酯单体，搅拌反应至体系NCO值不再变化，得到聚氨酯预聚体；在上述预聚体中加入适量的丙烯酸酯单体溶液、引发剂和其它助剂，加热条件下，高速搅拌均匀；将模具加热至130℃，均匀涂脱模剂，将上步中的混合溶液倒入模具中，120℃加热固化40min以上，取出，脱模，得到压敏胶材料。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的多元醇可以为：聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、聚己内酯二醇、聚已二酸聚酯二醇中的一种或多种。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的多元醇分子量可以从500到3000，优选为1000和2000。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的异氰酸酯可以为：甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）中的一种或多种。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的预聚体NCO值范围可以为0.5-12%（NCO值采用二正丁胺法测定，标准HGT 2409-1992）。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯单体可以为：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯中的一种或多种，优选其中的两种。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯单体溶剂可以为：四氢呋喃、DMF、二氯甲烷等；丙烯酸酯单体与有机溶剂的质量比为1：（0~5）。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的引发剂可以为偶氮二异丁氰（AIBN）、过氧化苯甲酰（BPO）或其它过氧化物引发剂；引发剂在整个体系中重量含量在0.0001~0.5%，优选为0.01-0.3%，最优选为0.05-0.2%。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的预聚体与丙烯酸酯单体的质量比为1：（0.01~15）。
根据上述方案所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述的其它助剂可以为常规的抗氧剂、催化剂等；助剂在整个体系中的重量含量在0.0001~0.3%，优选为0.01~0.2%，最优选为0.05~0.1%。
本发明的创新点在于：
1.通过调控聚氨酯预聚体的NCO值和交联程度来控制弹性体的力学性能，合成的聚氨酯弹性体具有优异的弹性，高的聚氨酯弹性模量赋予了压敏胶优异的承载能力，在重载拉力的作用下，压敏胶本身可以维持不变型，实现稳定的粘接；
2.丙烯酸酯单体通过与聚氨酯的交联作用实现分子水平的聚合，在聚氨酯弹性体受到压力时，丙烯酸酯基团会随之在弹性体表面聚集，增强表面的粘结能力，本发明材料综合了聚氨酯和丙烯酸酯两种材料的优势，制备的压敏胶可以与建筑材料、木材、玻璃、塑料等都有很好的粘接。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做具体的介绍。
实施例1：
称取聚四氢呋喃二醇（Mn=2000）100g于250ml三口瓶中，130℃下真空除水3h以上；机械搅拌条件下，降温至80℃，逐渐加入甲苯二异氰酸酯（TDI）47g，搅拌反应2h后得到聚氨酯预聚体；将20g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯溶解于10g无水DMF溶剂中，然后在搅拌条件下，逐渐加入到上述预聚体中，同时加入0.1g过氧化苯甲酰，高速搅拌2min至混合均匀；3mm的平板模具在硫化机上加热至120℃，涂刷脱模剂，将上述混合溶液倒入模具中，合模，热压硫化1h，取出，开模，得到3mm厚的压敏胶。
实施例2：
称取聚已二酸聚酯二醇（Mn=2000）100g于250ml三口瓶中，130℃下真空除水3h以上；机械搅拌条件下，降温至80℃，逐渐加入二苯基甲烷二异氰酸酯 （MDI）100g，搅拌反应2h后得到聚氨酯预聚体；将30g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯溶解于10g无水DMF溶剂中，然后在搅拌条件下，加入到上述预聚体中，同时加入0.2g过氧化苯甲酰，高速搅拌3min混合均匀；3mm的平板模具在硫化机上加热至120℃，涂刷脱模剂，将上述混合溶液倒入模具中，合模，热压硫化1h、取出、开模，得到3mm厚的压敏胶。
实施例3：
称取聚已二酸聚酯二醇（Mn=3000）100g于250ml三口瓶中，130℃下真空除水3h以上；机械搅拌条件下，降温至80℃，逐渐加入二苯基甲烷二异氰酸酯 （TDI）30g，搅拌反应2h后得到聚氨酯预聚体；将30g 4-羟基丁基丙烯酸酯溶解于10g无水DMF溶剂中，然后在搅拌条件下加入到上述预聚体中，同时加入0.2g过氧化苯甲酰，高速搅拌1min混合均匀；3mm的平板模具在硫化机上加热至120℃，涂刷脱模剂，将上述混合溶液倒入模具中，合模，热压硫化1h，取出，开模，得到3mm厚的压敏胶。
实施例4：
称取聚已二酸聚酯二醇（Mn=1000）100g于250ml三口瓶中，130℃下真空除水3h以上；机械搅拌条件下，降温至80℃，逐渐加入二苯基甲烷二异氰酸酯 （TDI）230g，搅拌反应2h后得到聚氨酯预聚体；将40 g 4-羟基丁基丙烯酸酯溶解于10g无水DMF溶剂中，然后搅拌条件下，加入到上述预聚体中，同时加入0.2g过氧化苯甲酰，高速搅拌1min混合均匀；4mm的平板模具在硫化机上加热至120℃，涂刷脱模剂，将上述混合溶液倒入模具中，合模，热压硫化1h，取出，开模，得到4mm厚的压敏胶。
以上实施例制备的压敏胶样品的性能如下：
Figure 247570DEST_PATH_IMAGE002

Claims (9)

1.一种高性能压敏胶，其特征在于，制备工艺包括以下步骤：
一定量的多元醇在130℃下真空除水3h以上，然后降温至80℃以下；
投入计量比的异氰酸酯单体，搅拌反应至体系NCO值不变化，得到聚氨酯预聚体；
在上述预聚体中加入适量的丙烯酸酯单体溶液、引发剂和其它助剂，加热条件下，高速搅拌均匀；
将模具加热至130℃左右，均匀涂脱模剂，将上步中的混合溶液倒入模具中，120℃加热固化40min以上，取出，脱模，得到压敏胶材料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤a中的多元醇可以为：聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、聚己内酯二醇、聚已二酸聚酯二醇中的一种或多种；多元醇分子量大小为500~3000。
3.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤b中的异氰酸酯可以为：甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤b中的预聚体NCO值可以为0.5%-12%（NCO值采用二正丁胺法测定，标准HGT 2409-1992）。
5.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤c中的丙烯酸酯单体可以为：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯中的一种或多种，优选其中的两种。
6.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤c中的丙烯酸酯单体溶剂可以为：四氢呋喃、DMF、二氯甲烷等；丙烯酸酯单体与有机溶剂的质量比为1：（0~5）。
7.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤c中的引发剂可以为偶氮二异丁氰（AIBN）、过氧化苯甲酰（BPO）或其它过氧化物引发剂；引发剂在整个体系中重量含量在0.0001~0.5%。
8.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤c中的预聚体与丙烯酸酯单体的质量比为1：（0.01~15）。
9.根据权利要求1所述的一种高性能压敏胶及其制备方法，其特征在于，所述步骤c中的其它助剂可以为常规的抗氧剂、催化剂等；助剂在整个体系中的重量含量在0.0001~0.3%。
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