CN112940667B - 一种聚氨酯密封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚氨酯密封胶及其制备方法，其中一种聚氨酯密封胶，其制备原料，以重量百分数计，包含聚氨酯预聚物20～40％，聚氨酯增塑剂20～40％，未改性无机填料19.7～59.7％，触变剂0～40％，助剂0.3～8％。相对于现有技术，本发明的聚氨酯密封胶使用了聚氨酯增塑剂和未改性无机填料。聚氨酯增塑剂是一种高分子增塑剂，具有更低的雾化值，但是其会导致制备的密封胶粘性过大而影响施工性能，而本发明使用了未改性的无机填料，其不仅具有更低的雾化值，还可以降低密封胶的粘性，并且未改性的无机填料可以更容易被高分子量的增塑剂所增塑，通过二者的协同作用使得制得的密封胶不仅具有小于5mg的雾化值，同时力学性能好、易于施工且粘接密封效果佳。

Description

一种聚氨酯密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封胶技术领域，具体涉及一种聚氨酯密封胶及其制备方法。
背景技术
汽车内饰材料诸如皮革、塑料、纺织物、密封胶及胶粘剂等都会含有一些挥发性物质，尤其在太阳直射车内温度升高时会加剧挥发，挥发性气体物质会冷结在车窗及挡风玻璃上造成视线模糊，影响行车安全，同时挥发性物质也会对人体造成一定伤害，因此对汽车内饰材料进行雾化试验检测显得十分有必要，国内外各大车企也制定相应关于雾化限值的车企标准。
单组分湿气固化聚氨酯密封胶因其优异的力学性能及粘接性能被广泛应用于汽车风挡玻璃的粘接与密封、内饰塑料钣金件的粘接与密封，随着近些年人们对环保性的要求越来越高,内饰材料的雾化值也被纳入环保性能指标,国内外各大车企也制定相应的标准，诸如长安汽车、宇通客车、大众汽车等车企参考标准DIN75201B，将环保内饰材料的雾化值限值要求≤5mg。目前制备低雾化值汽车内饰材料的专利文献主要集中在聚氨酯皮革、泡沫等材料，如专利CN201210280282.6、CN201710658218.X主要描述的是降低汽车内饰皮革雾化值的制备工艺，关于降低热塑性聚氨酯模塑品雾化值的专利如拜耳公司(专利号US20010056170A1)主要描述的为制备大分子量热塑性聚氨酯制品，该专利描述了小分子胺类扩链剂对制品最终雾化值的影响，关于降低聚氨酯泡沫制品雾化值的专利如拜耳公司(专利号CA2100231A1)主要描述了胺类发泡剂对聚氨酯泡沫制品最终雾化值的影响，而本发明内容均未涉及到以上胺类扩链剂或发泡剂。目前国内外关于单组分湿气固化聚氨酯密封胶环保性的相关专利文献目前主要集中在总挥发性有机物含量(TVOC)、气味等级上，如专利CN201910426254.2、CN201811144898.4、CN201710157344.7均描述的是如何降低密封胶制品的气味和TVOC含量，而关于如何降低雾化值的方法的均未涉及讨论。目前市售的大部分单组分湿气固化聚氨酯密封胶的雾化值均处于较高水平(≥5mg)，如何降低聚氨酯密封胶雾化值，符合汽企标准，是一个亟需解决的难题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种具有较低雾化值的聚氨酯密封胶。
本发明的聚氨酯密封胶，其制备原料，以重量百分数计，包含聚氨酯预聚物20～40％，分子量为2000～6000g/mol的聚氨酯增塑剂20～40％，未改性无机填料19.7～59.7％，触变剂0～40％，助剂0.3～8％。
相对于现有技术，本发明的聚氨酯密封胶使用了聚氨酯增塑剂和未改性无机填料。其中，聚氨酯增塑剂是一种线性高分子增塑剂，相对于普通的邻苯类、磷酸酯类等小分子增塑剂，其具有更低的雾化值，同时其具有聚氨酯链段，与聚氨酯预聚物相容性好，且无反应活性。但是使用高分子量的增塑剂会导致制备的密封胶粘性过大而影响施工性能，而本发明使用了未改性的无机填料，其不仅具有更低的雾化值，还可以降低密封胶的粘性，并且未改性的无机填料可以更容易被高分子量的增塑剂所增塑，通过二者的协同作用使得制得的密封胶不仅具有小于5mg的雾化值，同时力学性能好、易于施工且粘接密封效果佳。
进一步的，聚氨酯增塑剂的制备方法为将聚醚多元醇滴加到多异氰酸酯中反应，然后滴加小分子无水一元醇封端制得，滴加时间为0.5～1h，聚醚多元醇的羟基基团与多异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比为1:1.8～2。进一步的，聚氨酯增塑剂的制备方法为将聚醚多元醇升温至100～110℃，真空压力为-0.095～-0.1Mpa，抽真空搅拌除水，物料水分值低于300ppm后，降至室温，并将其缓慢滴加到多异氰酸酯中，滴加时间控制在0.5～1h，于80～85℃温度氮气保护的环境下搅拌反应5～7h，直至NCO值反应至理论值，再缓慢滴加无水一元醇封端，滴加时间控制在0.3～0.6h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂。相对于传统的将聚醚多元醇和多异氰酸酯一次性混合的一锅法，上述方法制备得到的聚氨酯增塑剂分子量范围更窄，具有更低的粘度，同时作为封端的一元醇也采用滴加的方式，制备的增塑剂可以更好的调节密封胶的黏度、包型及其他性能，可以进一步改善因引入高分子聚氨酯增塑剂导致的密封胶粘性过大的问题。
进一步的，未改性填料的比表面积为1～15m2/g。比表面积较低的未改性填料吸收的小分子物质较少，可以降低密封胶的雾化值。
进一步的，未改性无机填料为含水量低于500ppm的轻质碳酸钙、高岭土和硅微粉中的至少一种。上述未改性无机填料的比表面积在1～15m2/g，明显低于改性填料(＞30m2/g)，不会为密封胶引入过多的易挥发小分子。
进一步的，触变剂为含水量低于500ppm的气相二氧化硅、聚脲、聚酰胺、膨润土和炭黑中的至少一种。
进一步的，助剂包含抗氧化剂、光稳定剂、粘接促进剂、除水稳定剂和固化促进剂中的至少一种。
进一步的，粘接促进剂为分子量500～2000的硅烷偶联剂低聚物。目前市售聚氨酯密封胶所使用的促粘剂一般会选用硅烷偶联剂，尤其是环氧硅烷偶联剂、仲胺硅烷偶联剂，偶联剂中的硅氧烷基团会与基材表面的水汽或羟基发生水解缩合反应，环氧基团开环后会与聚氨酯链段之间发生化学键作用，从而促进密封胶与基材之间的粘接，但是密封胶在固化过程中，少部分硅烷偶联剂会迁移到胶体表面，未与基材表面的水或羟基发生脱水缩合，取而代之是空气中水解自缩合，形成游离小分子物质，这类物质在高温时挥发冷凝到风挡玻璃上形成较高的雾化值，而本发明选择的硅烷低聚物由于分子量增加，不易挥发及雾化，同时保证制品存储期及优异粘接性。进一步的，可以为环氧硅烷偶联剂低聚物。进一步的，可以为迈图CoatSil MP-200，荆州江汉精细化工的OP-17中的至少一种。
进一步的，固化促进剂为有机螯合金属类催化剂。进一步的，可以为有机螯合锡类催化剂。进一步的，可以为广州优润的催化剂CUCAT-DCA02。目前市售聚氨酯密封胶的固化促进剂主要有烷基金属类和胺类催化剂，烷基金属类催化剂主要有有机锡如辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等、有机铋、有机锌，胺类催化剂有双吗啉基二乙基醚、三乙烯二胺等，这些催化剂通常分子量较小，化学性质活泼，高温下易挥发出来形成雾化，而有机螯合类催化剂结构复杂，相较于直链催化剂，分子量更大，金属有效成分含量更高，不易挥发，而有机螯合锡类催化活性高，用量更少，因此优选有机螯合锡类催化剂。
进一步的，除水稳定剂为无机除水剂。进一步的，除水稳定剂为无机固体或粉体除水剂。进一步的，为分子筛粉、氧化钙中的至少一种。进一步的，为氧化钙。目前市售聚氨酯密封胶的除水稳定剂主要有无机粉体及有机液体小分子两类，有机液体小分子主要代表有对甲苯磺酰异氰酸酯、噁唑烷等，这类除水剂与水汽反应后的产物会残留在胶中，高温烘烤会挥发出来影响制品雾化值；无机粉体除水剂主要有分子筛粉、氧化钙等，分子筛粉通过自身的孔洞结构能很好吸附水分子，但长期高温下分子筛粉孔隙内水分子也会挥发出来形成少量雾化，氧化钙则与水反应形成不易挥发氢氧化钙固体，对雾化不会造成影响。
进一步的，聚氨酯预聚物的制备原料包含聚醚多元醇和多异氰酸酯，聚醚多元醇的羟基基团与多异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比为1:2.0～2.1。当NCO和OH摩尔比(R值)小于2时，作为聚氨酯密封胶的主体树脂，其难以满足粘性和强度的需求，因此R值需要满足≥2。而由于在实际设计配方时，配方中的NCO基团会被水汽或自聚形成二聚体等因素消耗一部分NCO基团，因此在实际配方设计时会略微过量一些，用于补充这些损耗的NCO基团。而当R值＞2.1时，此时就会有一部分NCO单体未被水汽消耗，也未与OH反应，残留在胶内，这部分未被消耗也未参与反应的NCO单体会产生较多问题，例如NCO过量时，会导致胶的表干时间、固化速度变慢；当胶在较高温度及湿气环境固化时，残留的NCO单体会优先与水反应生成CO2致使胶层生成较多气泡；此外，残留的NCO单体也可能在胶固化的过程中未完全固化，当进行雾化值实验测试，这类小分子物质也易挥发出来冷凝形成雾化。因此R值应该控制在合理的范围内，即可保证制备的树脂具有一定粘度和强度范围，又可不易产生气泡、单体挥发形成雾化。
本发明第二方面提供了一种上述聚氨酯密封胶的制备方法，包含依次的下述步骤，
聚氨酯密封胶的制备：将配方量的聚氨酯预聚物、聚氨酯增塑剂、填料、触变剂各组份于真空、常温下混合，然后加入助剂，真空脱出气泡后即得到聚氨酯密封胶。
其中，聚氨酯预聚物的制备方法可以为：将聚醚多元醇升温至100～110℃，真空除水至聚醚多元醇的含水量低于300ppm，降温至80～85℃，加入多异氰酸酯，与惰性气体保护下混合反应3～5h至NCO值反应至理论值，降温终止反应得到聚氨酯预聚物。
其中，聚氨酯增塑剂的制备方法可以为：将聚醚二元醇升温至100～110℃，真空除水至聚醚多元醇的含水量低于300ppm，降温至室温，将聚醚多元醇滴加到二异氰酸酯中，滴加时间为0.5～1h，于80～85摄氏度、惰性气体保护的环境下混合反应5～7h，直至NCO值反应至理论值，再缓慢滴加无水一元醇封端，滴加时间控制在0.3～0.6h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。需说明的是，下述实施所述实施例是对本发明的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。本实施例涉及的原料皆可通过市售而获得。下述触变剂和无机填料都经过干燥处理，含水量低于500ppm。
实施例1
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到低雾化值聚氨酯密封胶PU-1。
实施例2
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入350g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，200g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的300g轻质碳酸钙、80g炭黑、5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入20g除水稳定剂氧化钙，20g粘接促进剂MP-200，20g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到低雾化值聚氨酯密封胶PU-2。
实施例3
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的150g高岭土、150g硅微粉、100g硅微粉、20g气相二氧化硅、10g炭黑、20g聚酰胺、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到低雾化值聚氨酯密封胶PU-3。
实施例4
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸十八烷酯(1076),2.5g光稳定剂2-(2-羟基-3，5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑(327)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂4A分子筛粉，15g粘接促进剂OP-17，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到低雾化值聚氨酯密封胶PU-4。
实施例5
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂对甲苯磺酰异氰酸酯，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到聚氨酯密封胶PU-5。
实施例6
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到聚氨酯密封胶PU-6。
实施例7
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，2.5g二月桂酸二丁基锡，2.5g双吗啉基二乙基醚，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到聚氨酯密封胶PU-7。
实施例8
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入170g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到聚氨酯密封胶PU-8。
实施例9
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降温至85℃，加入66g甲苯二异氰酸酯，在氮气保护保温反应6h，待反应至NCO值无变化，加入11.5g无水甲醇反应0.5h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到低雾化值聚氨酯密封胶PU-9。
对比例1
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，已干燥脱水处理的230g邻苯二甲酸二辛酯、350g轻质碳酸钙、100g炭黑、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到聚氨酯密封胶PUs-1。
对比例2
一种聚氨酯密封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)聚氨酯预聚物的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中依次加入300g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，600g聚醚三元醇(相对分子量5000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后，降温至80℃，加入130g二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护保温反应5h，待反应至NCO值无变化，降至室温，制得聚氨酯预聚物，置于干燥氮气密封的容器中备用。
步骤(2)聚氨酯增塑剂的制备：在干燥洁净的2L三口烧瓶中加入800g聚醚二元醇(相对分子量4000g/mol)，升温到105℃，真空(压力-0.098Mpa)脱水2h，检测液料水分低于300ppm后降至室温，移至分液漏斗，匀速滴加到盛有66g甲苯二异氰酸酯的2L四口烧瓶中，滴加时间为0.8h，温度为85℃的氮气保护下恒温反应6h，直至NCO值无变化，用分液漏斗将11.5g无水甲醇匀速滴加到四口烧瓶中，滴加时间为0.4h，直至红外检测无NCO吸收峰时，降温得到聚氨酯增塑剂，置于密封容器中备用。
步骤(3)聚氨酯密封胶的制备：向干燥洁净的双行星搅拌釜中依次加入280g步骤(1)所制得的聚氨酯预聚物，230g步骤(2)所制得的聚氨酯增塑剂，已干燥脱水处理的450g改性纳米碳酸钙、2.5g抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、2.5g光稳定剂292(癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯)在压力为-0.098Mpa的真空状态下搅拌均匀，搅拌混合温度控制在50℃以下，然后用干燥氮气解除真空，依次加入15g除水稳定剂氧化钙，15g粘接促进剂MP-200，5g固化促进剂CUCAT-DCA02，减压抽空，于压力为-0.098Mpa的真空状态下脱除气泡，再用干燥氮气解除真空，出釜灌装，得到聚氨酯密封胶PUs-2。
将上述实施例1～8和对比例1～2制得聚氨酯密封胶进行雾化值测试(重量法B法)，参考标准ISO-6452-2007(中文名：橡胶或塑料涂层织物、汽车内装饰材料雾气凝结特征的测定)，雾化值测试结果如下表1所示。
参考标准GB/T 2794-2013的测试方法对胶的粘性进行测试。
1.测试样品的密封胶包装为圆柱形的香肠状，直径约49mm，长度约100mm，铝膜包装。
将实施例1、9和对比例1-2进行胶粘性测试。
表1实施例1～8及对比例1～2的雾化值测试数据
实施例编号 雾化值测试结果
实施例1(PU-1) 0.50mg
实施例2(PU-2) 0.65mg
实施例3(PU-3) 0.80mg
实施例4(PU-4) 0.52mg
实施例5(PU-5) 1.37mg
实施例6(PU-6) 1.7mg
实施例7(PU-7) 2.7mg
实施例8(PU-8) 3.1mg
对比例1(PUs-1) 5.88mg
对比例2(PUs-2) 5.90mg
表2实施例1、9和对比例1～2的胶粘性测试数据
实施例编号 粘性测试结果(单位mpa.s)
实施例1(PU-1) 450000
实施例9(PU-9) 880000
对比例1(PUs-1) 300000
对比例2(PUs-2) 1100000
汽车内饰用密封胶的粘性要求 ＜1000000
由表1的数据可知，实施例1～8的聚氨酯密封胶具有超低的雾化值，最低仅为0.50mg，远低于汽车行业标准(≤5mg)，超低的有机挥发物质既可满足人们对环保要求，同时也可防止挥发性物质在车窗及挡风玻璃上冷凝造成视线模糊，保证行车安全。同时本发明的制备工艺简单,控制方便，降低了生产成本，产品质量高，力学性能好、粘接密封效果佳，是未来密封胶行业的发展方向，可用于大规模生产。
继续由表1的数据可知，对比例1～2的雾化值不能满足汽车行业标准(≤5mg)，也远远高于实施例1～8。同时由表2数据可知对比例2的密封胶粘性过大，不满足汽车内饰用密封胶的粘性要求，难以施工，这是因为其使用了高分子增塑剂。而实施例1～9的密封胶具有较低的雾化值，并且实施例1、9的粘性也可以满足汽车内饰用密封胶的粘性要求。这是因为本发明的聚氨酯密封胶使用了聚氨酯增塑剂和未改性无机填料。其中，聚氨酯增塑剂是一种线性高分子增塑剂，相对于普通的邻苯类、磷酸酯类等小分子增塑剂，其具有更低的雾化值，同时其具有聚氨酯链段，与聚氨酯预聚物相容性好，且无反应活性。但是使用高分子量的增塑剂会导致制备的密封胶粘性过大而影响施工性能，无法符合汽车内饰用密封胶的粘性要求，如对比例2，而本发明使用了未改性的无机填料，其具有更小的比表面积，其不仅具有更低的雾化值，还可以降低密封胶的粘性，并且未改性的无机填料可以更容易被高分子量的增塑剂所增塑，通过二者的协同作用使得制得的密封胶不仅具有小于5mg的雾化值，同时力学性能好、易于施工且粘接密封效果佳。
实施例5～8相对于实施例1～4具有更高的雾化值，这是因为它们分别使用了非优选的液体除水稳定剂、低分子量环氧硅烷偶联剂和非螯合的有机锡/有机胺类催化剂。实施例1的聚氨酯预聚物的R值经计算为2.04，聚氨酯增塑剂的R经计算为1.897；而实施例8的聚氨酯预聚物的R值经计算为2.66，聚氨酯增塑剂的R经计算为1.896，因此使用高NCO值的聚氨酯预聚物会提高密封胶的雾化值。
实施例1相对于实施例9具有更低的粘性和更好的施工性，这是因为相对于传统的将聚醚多元醇和多异氰酸酯一次性混合的一锅法，实施例1的方法制备得到的聚氨酯增塑剂分子量范围更窄，具有更低的粘度，同时作为封端的一元醇也采用滴加的方式，制备的增塑剂可以更好的调节密封胶的黏度、包型及其他性能，可以进一步改善因引入高分子聚氨酯增塑剂导致的密封胶粘性过大的问题。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，但是也并不仅限于实施例中所列，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种聚氨酯密封胶，其特征在于，其制备原料，以重量百分数计，包含聚氨酯预聚物20~40%，分子量为2000~6000g/mol的聚氨酯增塑剂20~40%，未改性无机填料19.7~59.7%，触变剂0~40%，助剂0.3~8%，所述聚氨酯预聚物的制备原料包含聚醚多元醇和多异氰酸酯，所述聚醚多元醇的羟基基团与所述多异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比为1:2.0~2.1，所述聚氨酯增塑剂的制备方法为将聚醚多元醇滴加到多异氰酸酯中至NCO值反应至理论值，然后滴加小分子无水一元醇封端，所述聚醚多元醇的羟基基团与所述多异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比为1:1.8~2，所述未改性无机填料为含水量低于500ppm的轻质碳酸钙、高岭土和硅微粉中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述触变剂为含水量低于500ppm的气相二氧化硅、聚脲、聚酰胺、膨润土和炭黑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述助剂包含抗氧化剂、光稳定剂、粘接促进剂、除水稳定剂和固化促进剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述粘接促进剂为分子量500~2000的硅烷偶联剂低聚物。
5.根据权利要求3所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述固化促进剂为有机螯合金属类催化剂。
6.根据权利要求3所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述除水稳定剂为无机除水剂。
7.根据权利要求1~6任一项所述的聚氨酯密封胶的制备方法，其特征在于，包含依次的下述步骤，
将配方量的所述聚氨酯预聚物、所述聚氨酯增塑剂、所述填料和所述触变剂于真空、常温条件下混合，然后加入所述助剂，真空脱出气泡后，即得到所述聚氨酯密封胶。
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