CN113322045B - 一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚硫醇改性的聚氨酯‑聚硫氨酯粘结材料，包括A、B、C三种组分，其中A组分为聚醚型羟基组分，B组分为异氰酸酯组分，C组分为硫醇化合物组分，A组分和B组分按一定比例混合均匀得到聚氨酯粘接剂，B组分和C组分按一定比例混合均匀得到聚硫氨酯粘接剂，A、B、C三种组分按一定比例混合均匀得到所述聚硫醇改性的聚氨酯‑聚硫氨酯粘结材料。该粘结材料具备环保、初始粘接强度高、综合粘接性能好、操作方便的特点，可广泛应用于陶瓷、玻璃、金属件以及高分子塑料的粘接。本发明在聚氨酯体系中引入硫醇结构，显著提高了其初始粘接强度，有利于工程应用。

Description

一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料

技术领域

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种聚氨酯-聚硫氨酯胶粘剂新材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)粘接剂是分子链中含有氨酯基(-NHCOO-)和(或)异氰酸酯基(-NCO)类的粘接剂，自1940年德国研究人员发现并应用到第二次世界大战中的坦克履带上以来，虽发展历史不长，但由于其优良的粘接性能和对多种基材的粘接适应性，使其应用领域不断扩大，近年来在国内外成为发展最快的胶粘剂，已成为八大合成胶粘剂中的重要品种之一。

聚氨酯粘接剂种类繁多，一般按照其应用领域不同，性能要求也有差异，其应用领域主要包括汽车用聚氨酯胶粘剂、木材用聚氨酯胶粘剂、鞋用聚氨酯胶粘剂、包装用聚氨酯胶粘剂、建筑用聚氨酯胶粘剂、油墨用聚氨酯粘接剂、书籍装订用聚氨酯胶粘剂，广泛应用于铁路建设、航天器材文物保护与修复、军工产业、文具用品、医疗卫生等方面。

然而，由于聚氨酯中的氨基甲酸酯键相对非常稳定，作为热固性材料在固化后难以进行再加工或修复；而氨基硫酸酯中的硫原子量比较大、键能更低、柔韧性更好，因此具有更强的再加工性。在聚氨酯粘结材料体系中引入聚硫氨酯结构基团，不仅可以产生新的粘结材料体系，同时会对其粘接性能、机械性能等产生新的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯-聚硫氨酯胶粘剂新材料及其制备方法。该胶粘剂具备环保、初始粘接强度高、综合粘接强度好、制备方便的特点，可广泛应用于陶瓷、玻璃、金属件以及高分子塑料的粘接。在聚氨酯体系中引入聚硫醇结构，显著提高了其初始粘接强度，有利于工程应用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料，包括A组分、B组分和C组分，所述A组分为聚醚型羟基组分，B组分为异氰酸酯组分，C组分为硫醇化合物组分；其中A组分和B组分按一定比例混合均匀得到聚氨酯粘接剂，B组分和C组分按一定比例混合均匀得到聚硫氨酯粘接剂，A、B、C三种组分按一定比例混合均匀得到所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料。

所述硫醇化合物一般为双巯基乙酸乙二醇酯(GDMA)、三羟甲基丙烷三(3-羟基丙酸酯)(TTMP)、四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(PTMP)、肌醇六(巯基丙酸酯)(DHMP)、聚硫醇Capcure3800中的一种或多种。

所述聚醚型羟基组分例如商品化试剂HT-8651A；所述异氰酸酯组分例如商品化试剂HT-8651B。

所述A组分、B组分、C组分三种材料搅拌混合均匀后，必要时采取真空抽滤脱泡，在室温或高温(50-80℃)下固化，即可实现其粘接功能。

进一步的，所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料中聚氨酯与聚硫氨酯的质量比优选为1:5～5:1，其中形成聚氨酯的A组分和B组分的混合质量比为1:1，形成聚硫氨酯的B组分和C组分的混合质量比为1:5～5:1。

在本发明的一些实施例中，所述A组分为HT-8651A，B组分为HT-8651B，C组分为Capcure3800，其中形成聚氨酯的A组分和B组分的混合质量比为1:1，形成聚硫氨酯的B组分和C组分的混合质量比为2:1，聚氨酯与聚硫氨酯的质量比为2:3～8:3。

本发明的优点在于：提供了一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯胶粘剂新材料及其制备方法。与现有材料与技术相比，该胶粘剂具备环保、初始粘接强度高、综合粘接性能好、操作方便的特点，可广泛应用于陶瓷、玻璃、金属件以及高分子塑料的粘接。在聚氨酯体系中引入硫醇结构，显著提高了其初始粘接强度，有利于工程应用。

附图说明

图1是本发明实施例制备的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料0#样品及3#样品不同时间粘接金属及玻璃的效果图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

按照表1中的质量比例，将聚醚型羟基组分HT-8651A、异氰酸酯组分HT-8651B、聚硫醇组分Capcure3800三种样品分别称量于25mL烧杯中，玻璃棒搅拌混合均匀后，必要时采取真空抽滤脱除气泡。混合均匀后转入聚四氟乙烯哑铃型的模具中，上面盖上平整的聚四氟乙烯盖子，在室温或高温下固化，脱模后即可得到哑铃型聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料独立样条。将上述混合均匀的样品涂抹至表面洁净的玻璃、金属、陶瓷以及高分子塑料表面，然后用另一块相同的表面进行粘接，静置固化，即得粘接表面。

表1.聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料的组成及力学性能测试数据

样品编号	3800/HT-8651A/HT-8651B	粘接强度/MPa	弹性模量/MPa	断裂伸长率/％
					0#	0/1/1	7.7561	30.68	139.45
1#	1/10/12	5.3321	31.34	109.14
					2#	1/4/6	5.4805	38.25	84.70
3#	1/2/4	6.1438	40.45	104.31
					4#	1/1/3	6.1099	74.28	72.12
5#	5/2/12	5.2784	49.22	32.53
					6#	1/0/2	4.9168	20.00	25.20

从表1实验数据可知，本发明在原聚氨酯体系中引入硫醇化合物后，所得聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料整体的粘接强度和断裂伸长率有所下降，弹性模量先增大后降低，表明硫醇化合物的引入提高了材料的刚性。

所得聚氨酯-聚硫氨酯复合粘结材料中，随着硫醇化合物比例的增大，材料对金属块的粘接强度和弹性模量均先增大后减小，而断裂伸长率则逐渐下降，即三种原料共混制备粘接剂时存在一个最佳的比例，所获得的粘结材料3#样品具有最好的综合性能(即聚硫醇3800/HT-8651A/HT-8651B＝1/2/4时，对金属块的粘接强度为6.14MPa，弹性模量为40.45MPa，断裂伸长率为104.31％)。

所得聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料可实现对金属、陶瓷、玻璃、高分子塑料的有效粘接，相比于原双组份聚氨酯结构胶，硫醇化合物的引入，在力学性能不下降的前提下，显著提高了粘结材料的初始粘接强度，有利于工程应用。如图1所示，将0#和3#样品分别对玻璃烧杯、金属块体进行粘接，可以发现：0#样品在20分钟时既不能有效粘接住金属块体，也不能使药匙粘住烧杯而将烧杯提起。说明0#样品在前20分钟内，对金属块体和玻璃均不能有效粘接。3#样品搅拌混合时，烧杯壁明显有发热现象，2分钟内即变得十分粘稠，5分钟后即可实现对金属块体的有效粘接，5分钟内药匙即能提起烧杯。这说明3#样品在5分钟内，对金属块体和玻璃均能有效粘接。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料，由A组分、B组分和C组分组成，所述A组分为聚醚型羟基组分，选自商品化试剂HT-8651A；B组分为异氰酸酯组分，选自商品化试剂HT-8651B；C组分为硫醇化合物组分，其中：所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料中聚氨酯与聚硫氨酯的质量比为1:5~5:1，其中形成聚氨酯的A组分和B组分的混合质量比为1:1，形成聚硫氨酯的B组分和C组分的混合质量比为1:5~5:1。

2.如权利要求1所述的聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料，其特征在于，组成C组分的硫醇化合物选自下列化合物中的一种或多种：双巯基乙酸乙二醇酯（GDMA）、三羟甲基丙烷三（3-羟基丙酸酯）（TTMP）、四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯（PTMP）、肌醇六(巯基丙酸酯)（DHMP）、聚硫醇Capcure3800，它们的结构式如下：

。

3.如权利要求1所述的聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料，其特征在于，C组分为Capcure3800，其中形成聚硫氨酯的B组分和C组分的混合质量比为2:1，聚氨酯与聚硫氨酯的质量比为2:3~8:3。

4.权利要求1~3任一所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料的应用方法，将A组分、B组分、C组分搅拌混合均匀后，在室温或高温下固化，即实现其粘接功能。

5.如权利要求4所述的应用方法，其特征在于，所述高温为50-80 ^oC。

6.权利要求1~3任一所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料的应用方法，将A组分、B组分、C组分搅拌混合均匀后，采取真空抽滤脱泡，在室温或高温下固化，即实现其粘接功能。

7.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述高温为50-80 ^oC。

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