CN113583616A - 一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，该胶粘剂包括以下组分：聚醚多元醇、HDI三聚体、有机硅偶联剂KH550、E‑44环氧树脂；本发明还设计了一种高聚合、强粘力、耐候性好胶粘剂的制备方法，该制备方法简单易行，制备成本低廉，制备出的胶粘剂耐黄变、耐老化、粘结性能好，耐候性强，硬度高。

Description

一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂及其生产工艺技术领域，特别是一种高聚合、 强粘力、耐候性好的胶粘剂及其制备方法。

背景技术：

胶接(粘合、粘接、胶结、胶粘)是指同质或异质物体表面用胶黏 剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工 艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和 复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学 技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产 各类胶黏剂十分重要。

聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-) 或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨 酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基 (-NH-COO-)，故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活 泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔 材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化 学粘接力。

聚氨酯胶粘剂还具有良好的韧性、可调节性、粘合工艺简便、极 佳的耐低温性能以及优良的稳定性等特性。正是由于聚氨酯胶粘剂这 种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，在国内外成为发展最快的胶粘剂。

国内现有的聚氨酯胶粘剂，常规用TDI单体或MDI单体对其进 行改性，获得的聚氨酯胶粘剂的粘结性能还可以，但耐温性不够，结 构性单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂 及其制备方法，该方法制备的胶粘剂解决了常规胶粘剂强度低、粘接 力差、耐热性差、耐候性差的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一种实施方案，一种高聚 合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，该胶粘剂包括如下重量份的原料：

聚醚多元醇70-85份、HDI三聚体14-17份、有机硅偶联剂KH550 3-8份、E-44环氧树脂5-10份。

本发明进一步限定的技术方案为：该胶粘剂包括如下重量份的原 料：

聚醚多元醇70份、HDI三聚体14份、有机硅偶联剂KH550 4.2 份、E-44环氧树脂6.72份。

本发明进一步限定的技术方案为：该胶粘剂包括如下重量份的原 料：

聚醚多元醇75份、HDI三聚体15份、有机硅偶联剂KH550 4.5 份、E-44环氧树脂7.2份。

本发明进一步限定的技术方案为：该胶粘剂包括如下重量份的原 料：

聚醚多元醇80份、HDI三聚体16份、有机硅偶联剂KH550 4.8 份、E-44环氧树脂7.68份。

本发明进一步限定的技术方案为：该胶粘剂包括如下重量份的原 料：

聚醚多元醇85份、HDI三聚体固化剂17份、有机硅偶联剂 KH550 5.1份、E-44环氧树脂8.16份。

根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种制备以上所述胶粘 剂的方法，该方法包括以下步骤：

S1，将聚醚多元醇与HDI三聚体按重量份比5：1投入反应釜中， 向反应釜充入惰性气体氮气，反应釜转速为800转，待反应时间为2 小时后反应釜停止转动，获得聚氨酯胶粘剂；

S2、在步骤S1获得的聚氨酯胶粘剂中加入步骤S1的聚氨酯胶 粘剂总胶量5％的有机硅偶联剂KH550，反应釜转速为800，反应时 间为1小时后反应釜停止转动，获得有机硅改性聚氨酯；

S3、在步骤S2获得的有机硅改性聚氨酯中加入步骤S1的聚氨 酯胶粘剂总胶量8％的E44环氧树脂，反应釜转速为1000，待反应时 间为2小时后反应釜停止转动，获得一种高聚合、强粘力的有机硅改 性胶粘剂。

原料名称	来源
		聚醚多元醇	美国陶氏
HDI三聚体	科思创N3300
		有机硅偶联剂KH550	山东绿森
E-44环氧树脂	江门三木树脂厂

在本发明中，聚醚多元醇(简称聚醚)一般为透明粘稠液体，无 挥发性，颜色为无色，微黄色，黄色等等；聚醚多元醇比水重，可与 水任意比例混合，能溶于醇类等有机溶剂，常用于制造通用聚氨酯泡 沫塑料、胶粘剂和弹性体等。

在本发明中，HDI三聚体是由HDI单体合成好的成品HDI异氰 酸酯，是一种固化剂，具有固化胶粘剂的作用；HDI三聚体固化剂 起到提高干燥速度、提高硬度，提高耐黄变、耐老化的作用，且通过 HDI三聚体固化剂改性的胶粘剂光泽度高。

在本发明中，有机硅偶联剂KH550是一种优良的玻璃纤维处理 剂，提高了复合材料的机械强度，电性能和抗老化性能。在玻纤棉和 矿物棉生产中，将其加入到酚醛树脂粘结剂中，可提高防潮性及增加 压缩回弹性。还可以用于氨基硅油及其乳液的合成。

在本发明中，E-44环氧树脂是一种高聚合物，能提高冬天储存 稳定性，E-44环氧树脂也称为6101环氧树脂。流动性好，易与辅助 材料混合，成型加工方便，固化后尺寸稳定性好，收缩率小于2％， 是热固性树脂收缩率最小的树脂，热膨胀系数6-10.5％，粘接性能优 异，电绝缘性能、机械性能和化学稳定性均好。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、HDI单体是HDI三聚体成品合成的一种基础原料，不能直接 使用，得通过改性成多聚体后才可以直接使用，而科思创的三聚体 HDI是一种成品，可以直接使用，省去对HDI单体进行改性的繁琐 步骤，操作简单，成本相对改性繁琐步骤来说比较低；常规胶粘剂是用廉价的TDI或MDI进行改性，本发明直接采用HDI三聚体，HDI 三聚体固化剂具有超强的耐黄变、耐老化和耐候特性，强度也提高。

2、有机硅，即有机硅化合物，是指含有Si-O键、且至少有一个 有机基团是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、 硫、氮等使有机基团与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物， 本发明添加有机硅偶联剂KH550，对聚氨酯胶粘剂进行改性，可以 大大提高聚氨酯胶粘剂的耐热性和粘接力。

3、本发明采用的高聚合E-44环氧树脂是环氧树脂品种中收缩率 最小的树脂，热膨胀系数为6-10.5％，粘接性能优异，化学性能稳定 的特性，能提高胶粘剂的粘接力和强度；本发明采用E-44环氧树脂 改性有机硅聚氨酯，不仅提高胶粘剂的耐水性，而且还提高聚氨酯胶 粘剂的刚性强度，使胶粘剂产品不仅具有较高的内聚强度、粘结强度， 而且具有较高的耐热性、耐候性以及柔韧性。

4、本发明中的HDI三聚体固化剂与E-44环氧树脂协同作用， 提高了聚氨酯胶粘剂的内聚强度、粘结强度、耐候性。

5、本发明中的有机硅偶联剂KH550与E-44环氧树脂协同作用， 提高了聚氨酯胶粘剂的耐热性，粘接性。

6、经过本发明改性的胶粘剂结合了高强度、耐热性、耐候性， 粘结性的特点，对粘接剂产品的发展，必会加大其应用范围，带来特 殊环境领域的使用有益效果。

说明书附图

图1为本实施例胶粘剂与普通胶粘剂在老化高温机80度24小时 后，其耐黄变的测试效果对比图；

图2为本实施例胶粘剂与普通胶粘剂在固化24小时后，其硬度 的测试效果对比图。

图3为本实施例胶粘剂与普通胶粘剂在固化后，其粘接性的测试 效果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合 具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的 示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限 定。

实施例1

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：

本实施例涉及一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，包括如 下重量份的原料：

聚醚多元醇70份、HDI三聚体14份、有机硅偶联剂KH550 4.2 份、E-44环氧树脂6.72份。

制备以上所述胶粘剂的方法，该方法包括以下步骤：

S1、将聚醚多元醇70份与HDI三聚体固化剂14份投入反应釜 中，向反应釜充入惰性气体氮气，充入氮气用于保护作用，反应釜转 速为800转，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得聚氨酯胶 粘剂；

S2、在步骤S1获得的聚氨酯胶粘剂中加入步骤S1的聚氨酯胶 粘剂总胶量5％的有机硅偶联剂KH550 4.2份，转动反应釜，转速为 800，反应时间为1小时后反应釜停止转动，获得有机硅改性聚氨酯；

S3、在步骤S2获得的有机硅改性聚氨酯中加入步骤S1的聚氨 酯胶粘剂总胶量8％的E44环氧树脂6.72份，转动反应釜，转速为 1000，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得一种高聚合、强 粘力的有机硅改性胶粘剂。

为了测试本制备方法获得的胶粘剂的性能，制备若干涂抹本实施 例1胶粘剂的样品，进行下述性能测试：

1)、老化高温机80度24小时后，检测各样品的耐老化、耐黄 变性，几乎不老化不黄变。

2)、将各样品固化24小时后，各样品硬度达到16D，具有刚硬 性。

3)、将样品对粘接面为2厘米左右瓷砖粘接面进行粘接，固化 后，样品的粘接性强，受力性好。

实施例2

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的，

本实施例涉及一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，包括如 下重量份的原料：

聚醚多元醇75份、HDI三聚体15份、有机硅偶联剂KH550 4.5 份、E-44环氧树脂7.2份。

制备以上所述胶粘剂的方法，该方法包括以下步骤：

S1，将聚醚多元醇75份与HDI三聚体固化剂15份投入反应釜 中，向反应釜充入惰性气体氮气，充入氮气用于保护作用，反应釜转 速为800转，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得聚氨酯胶 粘剂；

S2、在步骤S1获得的聚氨酯胶粘剂中在步骤S1获得的聚氨酯 胶粘剂中加入步骤S1的聚氨酯胶粘剂总胶量5％的有机硅偶联剂 KH550 4.5份，转动反应釜，转速为800，反应时间为1小时后反应 釜停止转动，获得有机硅改性聚氨酯；

S3、在步骤S2获得的有机硅改性聚氨酯中加入步骤S1的聚氨 酯胶粘剂总胶量8％的E44环氧树脂7.2份，转动反应釜，转速为1000， 待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得一种高聚合、强粘力的 有机硅改性胶粘剂。

为了测试本制备方法获得的胶粘剂的性能，制备若干涂抹本实施 例1胶粘剂的样品，进行下述性能测试：

1)、老化高温机80度24小时后，检测各样品的耐老化、耐黄 变性，几乎不老化不黄变。

2)、将各样品固化24小时后，各样品硬度达到16D，具有刚硬 性。

3)、将样品对粘接面为2厘米左右瓷砖粘接面进行粘接，固化 后，样品的粘接性强，受力性好。

实施例3

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的，

本实施例涉及一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，包括如 下重量份的原料：

聚醚多元醇80份、HDI三聚体16份、有机硅偶联剂KH550 4.8 份、E-44环氧树脂7.68份。

制备以上所述胶粘剂的方法，该方法包括以下步骤：

S1，将聚醚多元醇80份与HDI三聚体固化剂16份投入反应釜 中，向反应釜充入惰性气体氮气，充入氮气用于保护作用，反应釜转 速为800转，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得聚氨酯胶 粘剂；

S2、在步骤S1获得的聚氨酯胶粘剂中加入步骤S1的聚氨酯胶 粘剂总胶量5％的有机硅偶联剂KH550 4.8份，转动反应釜，转速为 800，反应时间为1小时后反应釜停止转动，获得有机硅改性聚氨酯；

S3、在步骤S2获得的有机硅改性聚氨酯中加入步骤S1的聚氨 酯胶粘剂总胶量8％的E44环氧树脂7.68份，转动反应釜，转速为 1000，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得一种高聚合、强 粘力的有机硅改性胶粘剂。

为了测试本制备方法获得的胶粘剂的性能，制备若干涂抹本实施 例1胶粘剂的样品，进行下述性能测试：

1)、老化高温机80度24小时后，检测各样品的耐老化、耐黄 变性，几乎不老化不黄变。

2)、将各样品固化24小时后，各样品硬度达到16D，具有刚硬 性。

3)、将样品对粘接面为2厘米左右瓷砖粘接面进行粘接，固化 后，样品的粘接性强，受力性好。

实施例4：

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的，

本实施例涉及一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，包括如 下重量份的原料：

聚醚多元醇85份、HDI三聚体17份、有机硅偶联剂KH550 5.1 份、E-44环氧树脂8.16份。

制备以上所述胶粘剂的方法，该方法包括以下步骤：

S1，将聚醚多元醇85份与HDI三聚体固化剂17份投入反应釜 中，向反应釜充入惰性气体氮气，充入氮气用于保护作用，反应釜转 速为800转，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得聚氨酯胶 粘剂；

S2、在步骤S1获得的聚氨酯胶粘剂中加入步骤S1的聚氨酯胶 粘剂总胶量5％的有机硅偶联剂KH550 5.1份，转动反应釜，转速为 800，反应时间为1小时后反应釜停止转动，获得有机硅改性聚氨酯；

S3、在步骤S2获得的有机硅改性聚氨酯中加入步骤S1的聚氨 酯胶粘剂总胶量8％的E44环氧树脂8.16份，转动反应釜，转速为 1000，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得一种高聚合、强 粘力的有机硅改性胶粘剂。

为了测试本制备方法获得的胶粘剂的性能，制备若干涂抹本实施 例1胶粘剂的样品，进行下述性能测试：

1)、老化高温机80度24小时后，检测各样品的耐老化、耐黄 变性，几乎不老化不黄变。

2)、将各样品固化24小时后，各样品硬度达到16D，具有刚硬 性。

3)、将样品对粘接面为2厘米左右瓷砖粘接面进行粘接，固化 后，样品的粘接性强，受力性好。

下表对实施例1的胶粘剂(随机选)与普通胶粘剂的检测比对结 果(其中下表中B为涂抹普通胶粘剂的样品，A为涂抹本产品的样 品)，表一：

由上表可知：本产品采用耐老化耐黄变的HDI异氰酸酯，经过 老化高温机80度24小时后测试结果，A几乎不老化不黄变，B已严 重老化；24小时固化后，本产品A固化后的硬度达到16D，具有刚 硬性，B产品硬度仅为0.5D，为柔软弹性结构；将A、B产品对粘接 面为2厘米左右瓷砖粘接面进行粘接，固化后，本产品A的粘接性 强，受力性好，B产品粘接性还可以，但受力性差，呈现为柔软弹性 状态。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例 中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围 内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在 本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保 护范围为准。

Claims (6)

1.一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂，该胶粘剂包括如下重量份的原料：

聚醚多元醇70-85份、HDI三聚体14-17份、有机硅偶联剂KH5503-8份、E-44环氧树脂5-10份。

2.如权利要求1所述的胶粘剂，该胶粘剂包括如下重量份的原料：

聚醚多元醇70份、HDI三聚体14份、有机硅偶联剂KH550 4.2份、E-44环氧树脂6.72份。

3.如权利要求1所述的胶粘剂，该胶粘剂包括如下重量份的原料：

聚醚多元醇75份、HDI三聚体15份、有机硅偶联剂KH550 4.5份、E-44环氧树脂7.2份。

4.如权利要求1所述的胶粘剂，该胶粘剂包括如下重量份的原料：

聚醚多元醇80份、HDI三聚体16份、有机硅偶联剂KH550 4.8份、E-44环氧树脂7.68份。

5.如权利要求1所述的胶粘剂，该胶粘剂包括如下重量份的原料：

聚醚多元醇85份、HDI三聚体固化剂17份、有机硅偶联剂KH550 5.1份、E-44环氧树脂8.16份。

6.一种高聚合、强粘力、耐候性好的胶粘剂的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括以下步骤：

S1，将聚醚多元醇与HDI三聚体按重量份比5：1投入反应釜中，向反应釜充入惰性气体氮气，反应釜转速为800转，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得聚氨酯胶粘剂；

S2、在步骤S1获得的聚氨酯胶粘剂中加入步骤S1的聚氨酯胶粘剂总胶量5％的有机硅偶联剂KH550，反应釜转速为800，反应时间为1小时后反应釜停止转动，获得有机硅改性聚氨酯；

S3、在步骤S2获得的有机硅改性聚氨酯中加入步骤S1的聚氨酯胶粘剂总胶量8％的E44环氧树脂，反应釜转速为1000，待反应时间为2小时后反应釜停止转动，获得一种高聚合、强粘力的有机硅改性胶粘剂。

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