CN111621258A - 一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:2‑3；A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇30‑40份、植物油多元醇蓖麻油15‑20份、聚乙烯蜡1.2‑1.5份、有机硅0.2‑0.3份、抗氧剂0.1‑0.2份；B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯，搅拌加热至60‑65℃，在缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h。本发明通过在胶黏剂中加入聚乙烯蜡和有机硅，二者协同作用，使胶黏剂膜层表面平滑，降低摩擦系数；通过采用自制的聚酯多元醇作为A组分的主要原料，通过原料的采用、用量的配比，可以提高胶黏剂涂膜的综合性能；得到一种低摩擦系数、综合性能优良的聚氨酯胶黏剂。

Description

一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂
技术领域
本发明属于聚氨酯胶黏剂领域，具体地，涉及一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂。
背景技术
目前的聚氨酯复膜胶粘剂以溶剂型产品居多，经过这么多年的发展，性能与技术也达到一定的水平，但溶剂型的胶粘剂有气味、有毒、易燃、易挥发，且易爆、有溶剂残留、污染环境等一系列问题。而无溶剂型聚氨酯复膜胶粘剂不使用溶剂，能够有效就解决传统胶黏剂有气味、有毒、易燃、易爆、且易挥发，复合制品有溶剂残留、污染环境等问题。产品使用过程中无需干燥，降低能耗，复合效率高，最高可达600多米/min(溶液型的复合速度一般为150米 /min)。而且复合膜平整，结构尺寸稳定，适应性广，对各类材质均有良好的粘接效果。
专利号为CN201910758609.8的中国发明专利公开了一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，所述双组分聚氨酯胶粘剂由A组分和B组分混合组成，所述A 组分为聚氨酯预聚体，B组分为丙烯酸树脂和聚醚多元醇的混合物，所述A组分与B组分的配比为1:1，A组分由以下成分组成，按重量份计：纯MDI20～30份、 HDI20～30份、端羟基硅油10～15份、聚醚多元醇25～35份、催化剂0.01～ 0.02份、抗氧剂0.1份、光稳定性0.3份、紫外线吸收剂0.3份，B组分由以下成分组成，按重量份计：羟基丙烯酸树脂60～70份、固体丙烯酸树脂10～20份、聚醚多元醇混合物20～30份、抗氧剂0.1份、光稳定性0.3份、紫外线吸收剂0.3份。该申请的聚氨酯胶黏剂在形成涂膜后，存在表面摩擦系数大，用于磨损的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，通过在胶黏剂中加入聚乙烯蜡和有机硅，二者协同作用，使胶黏剂膜层表面平滑，降低摩擦系数；通过采用自制的聚酯多元醇作为A组分的主要原料，聚酯多元醇通过原料的采用、用量的配比，可以提高胶黏剂涂膜的综合性能；得到一种低摩擦系数、综合性能优良的聚氨酯胶黏剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:2-3；
其中，A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇30-40份、植物油多元醇蓖麻油15-20份、聚乙烯蜡1.2-1.5份、有机硅0.2-0.3份、抗氧剂0.1-0.2 份；
按照重量份数将聚酯二元醇、植物油多元醇蓖麻油、聚乙烯蜡、有机硅和抗氧剂混合，于25-30℃温度下搅拌均匀，得到A组分；
B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯置于反应釜中，搅拌加热至60-65℃，在此温度下缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h后降温至25℃，制得B组分。
进一步地，所述聚酯二元醇由如下方法制备：
(1)按照摩尔比1:1往四口烧瓶中加入1,6-己二醇和2,5-二羟基对苯二甲酸，搅拌均匀后，将体系温度升105-110℃，加入癸二酸和氧化锌，通入氮气，快速升温至140℃，于500r/min转速下撹拌保温1h；
(2)此后按照10℃/h的升温速度进行缓慢均匀升温，直至温度达到180℃后，加入固体分2.5％的二甲苯回流反应2-3h，继续升温至220℃，进行抽真空至0.01MPa，保温2h，停止抽真空和搅拌，降低酸值低于3mg/g，冷却后加入2 倍量的甲醇稀释，离心分离催化剂，50℃旋蒸溶剂，得到自制聚酯二元醇。
进一步地，步骤(1)中癸二酸的加入量为体系质量的20％，氧化锌为催化剂，用量为反应物质量的0.03％。
进一步地，B组分制备过程中甲苯二异氰酸酯和三羟基甲基丙烷所用的质量之比为3.9-4.0:1。
本发明的有益效果：
本发明在胶黏剂原料中加入了聚乙烯蜡和有机硅，聚乙烯蜡具有良好的润滑性和分散性质，作为润滑剂添加到胶黏剂中，成膜时析出并以细微颗粒浮在涂膜表面，降低涂膜的表面摩擦系数，起到纹理、消光及滑爽抗划伤的作用；同时，加入少量有机硅，起到协同作用，一方面，有机硅具有较低的表面能，容易富集在涂层表面，使形成的涂层更加饱满，有机硅的加入能够使膜层表面平整光滑，降低涂膜的摩擦系数；另一方面，有机硅能够崔进聚乙烯蜡粒子向涂膜表面扩散，协同聚乙烯蜡降低涂膜的摩擦系数；
本发明采用自制的聚酯多元醇作为A组分的主要成分，该聚酯多元醇采用对苯二甲酸作为主原料之一，使得聚酯二元醇分子主链上含有刚性苯环，一者，由于苯环的环结构和π键特性，增加了分子主链的化学键力；二者，苯环的π键，可能会使得聚合物分子链间存在π-π相互作用，从而增加了分子间作用力，进而苯环的引入从两方面提高聚酯二元醇的力学强度，将此聚酯二元醇作为胶黏剂的主要组分，能够有效提高胶黏剂涂膜的力学强度；聚酯二元醇中采用癸二酸作为主原料之一，能够提高胶黏剂的流平性和粘接强度；同时在配方原料中使用过量的二元醇，进而提高聚酯多元醇的羟值，减少酸根与异氰酸根反应几率，以免在胶黏剂涂膜上有CO2气泡的产生；该聚酯多元醇通过原料的采用、用量的配比，可以提高胶黏剂涂膜的综合性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:2-3；
其中，A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇30-40份、植物油多元醇蓖麻油15-20份、聚乙烯蜡1.2-1.5份、有机硅0.2-0.3份、抗氧剂0.1-0.2 份；
按照重量份数将聚酯二元醇、植物油多元醇蓖麻油、聚乙烯蜡、有机硅和抗氧剂混合，于25-30℃温度下搅拌均匀，得到A组分；
聚乙烯蜡具有良好的润滑性和分散性质，作为润滑剂添加到胶黏剂中，成膜时析出并以细微颗粒浮在涂膜表面，降低涂膜的表面摩擦系数，起到纹理、消光及滑爽抗划伤的作用；同时，加入少量有机硅，起到协同作用，一方面，有机硅具有较低的表面能，容易富集在涂层表面，使形成的涂层更加饱满。有机硅的加入能够使膜层表面平整光滑，降低涂膜的摩擦系数；另一方面，有机硅能够崔进聚乙烯蜡粒子向涂膜表面扩散，协同聚乙烯蜡降低涂膜的摩擦系数；
其中，聚酯二元醇由如下方法制备：
(1)按照摩尔比1:1往四口烧瓶中加入1,6-己二醇和2,5-二羟基对苯二甲酸，搅拌均匀后，将体系温度升105-110℃，加入癸二酸和氧化锌(癸二酸的加入量为体系质量的20％，氧化锌为催化剂，用量为反应物质量的0.03％)，通入氮气，快速升温至140℃，于500r/min转速下撹拌保温1h；
(2)此后按照10℃/h的升温速度进行缓慢均匀升温，直至温度达到180℃后，加入固体分2.5％的二甲苯回流反应2-3h，继续升温至220℃，进行抽真空至0.01MPa，保温2h，停止抽真空和搅拌，降低酸值低于3mg/g，冷却后加入2 倍量的甲醇稀释，离心分离催化剂，50℃旋蒸溶剂，得到自制聚酯二元醇；
采用对苯二甲酸作为主原料之一，使得聚酯二元醇分子主链上含有刚性苯环，一者，由于苯环的环结构和π键特性，增加了分子主链的化学键力；二者，苯环的π键，可能会使得聚合物分子链间存在π-π相互作用，从而增加了分子间作用力，进而苯环的引入从两方面提高聚酯二元醇的力学强度，将此聚酯二元醇作为胶黏剂的主要组分，能够有效提高胶黏剂涂膜的力学强度；聚酯二元醇中采用癸二酸作为主原料之一，能够提高胶黏剂的流平性和粘接强度；同时在配方原料中使用过量的二元醇，进而提高聚酯多元醇的羟值，减少酸根与异氰酸根反应几率，以免在胶黏剂涂膜上有CO2气泡的产生；该聚酯多元醇通过原料的采用、用量的配比，可以提高胶黏剂涂膜的综合性能；
B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯，置于反应釜中，搅拌加热至60-65℃，在此温度下缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h后降温至25℃，制得固化剂；
其中，甲苯二异氰酸酯和三羟基甲基丙烷所用的质量之比为3.9-4.0:1；
使用时，将A组分和B组分按照质量比10:2-3混合均匀，得到聚氨酯胶黏剂。
实施例1
一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:2；
其中，A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇30份、植物油多元醇蓖麻油15份、聚乙烯蜡1.2份、有机硅0.2份、抗氧剂0.1份；
B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯置于反应釜中，搅拌加热至60℃，在此温度下缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h后降温至 25℃，制得B组分；
甲苯二异氰酸酯和三羟基甲基丙烷所用的质量之比为3.9:1。
实施例2
一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:2.5；
其中，A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇35份、植物油多元醇蓖麻油18份、聚乙烯蜡1.3份、有机硅0.25份、抗氧剂0.15份；
B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯置于反应釜中，搅拌加热至63℃，在此温度下缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h后降温至 25℃，制得B组分；
甲苯二异氰酸酯和三羟基甲基丙烷所用的质量之比为4.0:1。
实施例3
一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:3；
其中，A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇40份、植物油多元醇蓖麻油20份、聚乙烯蜡1.5份、有机硅0.3份、抗氧剂0.2份；
B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯置于反应釜中，搅拌加热至65℃，在此温度下缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h后降温至 25℃，制得B组分；
甲苯二异氰酸酯和三羟基甲基丙烷所用的质量之比为4.0:1。
对比例
市售双组分聚氨酯胶黏剂。
对实施例1-3和对比例得到的聚氨酯胶黏剂配制好后，将胶黏剂涂于聚四氟乙烯板上，在60℃下固化48h得到聚氨酯胶黏剂涂膜，拉伸性能按照QB/T 2415-1998进行测试；按照GB/T 2791-1995，对固化后的聚氨酯膜进行T剥离强度测试；剪切强度按照GB 7124-1986进行测试；采用摩擦系数仪测定摩擦系数，测试结果如下表：
Figure BDA0002526231280000071
由上表可知，实施例1-3制得的聚氨酯胶黏剂在形成胶黏剂涂膜后，其拉伸强度为8.1-8.2MPa，剥离强度为229-235N·m-1，剪切强度为4.6-4.7N·mm-2，说明本发明制得的胶黏剂通过采用自制的聚酯多元醇为主原料，具有良好的力学性能；实施例1-3制得的聚氨酯胶黏剂在形成胶黏剂涂膜后，其表面的摩擦系数为0.166-0.170，说明本发明制得的胶黏剂具备低摩擦系数的优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量为10:2-3；
其中，A组分由以下成分组成，按重量份计：聚酯二元醇30-40份、植物油多元醇蓖麻油15-20份、聚乙烯蜡1.2-1.5份、有机硅0.2-0.3份、抗氧剂0.1-0.2份；
按照重量份数将聚酯二元醇、植物油多元醇蓖麻油、聚乙烯蜡、有机硅和抗氧剂混合，于25-30℃温度下搅拌均匀，得到A组分；
B组分为固化剂，由如下方法制备：称取甲苯二异氰酸酯置于反应釜中，搅拌加热至60-65℃，在此温度下缓慢滴加定量的三羟基甲基丙烷，反应3h后降温至25℃，制得B组分。
2.根据权利要求1所述的一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚酯二元醇由如下方法制备：
(1)按照摩尔比1:1往四口烧瓶中加入1,6-己二醇和2,5-二羟基对苯二甲酸，搅拌均匀后，将体系温度升105-110℃，加入癸二酸和氧化锌，通入氮气，快速升温至140℃，于500r/min转速下撹拌保温1h；
(2)此后按照10℃/h的升温速度进行缓慢均匀升温，直至温度达到180℃后，加入固体分2.5％的二甲苯回流反应2-3h，继续升温至220℃，进行抽真空至0.01MPa，保温2h，停止抽真空和搅拌，降低酸值低于3mg/g，冷却后加入2倍量的甲醇稀释，离心分离催化剂，50℃旋蒸溶剂，得到自制聚酯二元醇。
3.根据权利要求2所述的一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于，步骤(1)中癸二酸的加入量为体系质量的20％，氧化锌为催化剂，用量为反应物质量的0.03％。
4.根据权利要求1所述的一种低摩擦系数的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于，B组分制备过程中甲苯二异氰酸酯和三羟基甲基丙烷所用的质量之比为3.9-4.0:1。
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