CN113789144A - 一种阻燃型聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚氨酯胶粘剂技术领域，公开了一种用二氧化硅气凝胶增强的阻燃型聚氨酯胶粘剂及其制备方法，包括如下重量份数的组份：聚酯多元醇15‑38份，聚醚多元醇17‑30份，增粘树脂5‑10份，二氧化硅气凝胶10‑20份，氢氧化铝10‑15份，MDI 10‑17份。本发明的聚氨酯胶粘剂，制备方法简单，生产过程无有害物质排放，属于环境友好型胶粘剂，具有较好的阻燃性、柔韧性、耐水性和耐热耐油性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯胶粘剂技术领域，具体为一种用二氧化硅气凝胶增强的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法。
背景技术
随着经济发展带动的各行业改革创新。自80年代以后聚氨酯胶粘剂行业发展迅速。经研究者发现通过改变其原料和配方，便可设计出不同性能的聚氨酯胶粘剂。目前已被广泛用于制鞋、包装、木材加工、汽车等行业。其优良的柔韧性、耐冲击性、耐高低温性、耐水耐溶剂性深受使用者的青睐。
目前，市场上开发的聚氨酯胶粘剂的应用性能大多集中在提高其固化速度、初粘性、粘接强度以及减少气泡等方面，这些聚氨酯胶粘剂大多没有经过阻燃处理，而聚氨酯又是可燃物，遇火会燃烧并产生大量有毒雾，因此阻碍了聚氨酯胶粘剂在更广的范围内得到应用。有些聚氨酯胶粘剂虽然经过了一定的阻燃处理，但阻燃性能一般，而且经过阻燃处理后，聚氨酯胶粘剂的适用期、热稳定性和玻璃化转变温度受到很大影响，综合性能一般。
二氧化硅气凝胶是一种深受科学家关注的密度小、导热系数低和极高孔隙率的纳米多孔材料，二氧化硅气凝胶具有优异阻燃效果，能运用在阻燃材料上提升其阻燃性。将二氧化硅气凝胶与聚氨酯胶粘剂复合，对改善聚氨酯胶粘剂阻燃性将有重大意义，使聚氨酯胶粘剂的应用更加广泛。
申请号为202011606877.7的专利文献公开了一种气凝胶改性胶液及其制备方法，应用此方法制备出的气凝胶改性胶液能够有效改善粘合性能和热传导性能，以充分发挥材料的防弹性能。但是该专利制备方法上存在混合不均的情况，会影响胶的阻燃性能。
申请号为202011483080.2的专利文献公开了一种保温装饰一体板的粘结胶粘剂的制备方法，应用二氧化硅气凝胶的热传导系数小的优点，制备出具有一定保温效果的胶粘剂，但是4 6份隔热添加剂很难有效提高胶的阻燃性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提高聚氨酯胶粘剂的阻燃性。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种阻燃型聚氨酯胶粘剂，包括如下重量份数的组份：聚酯多元醇15-38份，聚醚多元醇17-30份，增粘树脂5-10份，二氧化硅气凝胶10-20份，氢氧化铝10-15份，MDI10-17份。
作为优化的技术方案，所述聚酯多元醇是无定形、结晶、或液体的一种或几种。
作为优化的技术方案，所述聚酯多元醇由无定形聚酯多元醇、结晶聚酯多元醇和液体聚酯多元醇组成。
作为优化的技术方案，无定形聚酯多元醇、结晶聚酯多元醇和液体聚酯多元醇的比例为：5：17：5。
作为优化的技术方案，所述MDI 10是二苯基甲烷二异氰酸酯的一种。
本发明还提供一种上述阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将聚醚多元醇投入反应釜中，开始加热并搅拌，直至物料全部熔化；
b、在步骤a的反应釜中投入无定形聚酯多元醇、液体聚酯多元醇并搅拌，直至物料全部熔化；
c、在步骤a的反应釜中投入结晶型聚酯多元醇并搅拌，至物料全部熔化，在120-130℃的氮气条件下，真空搅拌除水1h以上，直到含水量不超过500ppm，得到一次混合料；
d、降低物料温度至80℃，在步骤a的反应釜中在氮气条件下，加入事先已熔融的MDI单体的液体、或者已回温至常温的MDI的粉体搅拌，测试游离NCO含量，如果不符合要求，继续反应，直至游离NCO含量符合要求，获得二次混合料；
e、在步骤a的反应釜中将催化剂、功能助剂在氮气条件下，加入到所述的二次混合料中搅拌，获得聚氨酯胶粘剂；
f、在步骤a的反应釜中投入增粘树脂，二氧化硅气凝胶，氢氧化铝；
g、将步骤f得到的聚氨酯胶粘剂升温到110℃，排完气泡后，放料分装。
作为优化的技术方案，在步骤a中，所述反应釜内料温度控制在120-130℃，加热2h。
作为优化的技术方案，在步骤b、c中，所述反应釜内料搅拌速度控制在60-100r/min，搅拌时间为1h。
作为优化的技术方案，在步骤d中，所述反应釜内料温度在80-100℃下，真空搅拌反应时间2h。
作为优化的技术方案，在步骤e中，所述反应釜内料真空搅拌，搅拌时间为15～30min。
本发明的优点在于：一种阻燃型聚氨酯胶粘剂，通过引入二氧化硅气凝胶，一方面利用二氧化硅气凝胶的热传导效率低的优势，可显著提高聚氨酯胶的阻燃性能；另一方面，二氧化硅气凝胶是纳米多孔性材料，在聚氨酯胶发生燃烧时会将产生的气体有效吸附，降低有害气体的产生。此外本发明在制备方法上，操作工艺简单，设备投入少；本发明制备的产品与市面上现有的聚氨酯胶粘剂比较，具有气味低、阻燃性佳、耐热好的优势。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
组分：
一种用二氧化硅气凝胶增强的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
a、将聚醚多元醇投入反应釜中，开始加热并搅拌，直至物料全部熔化,所述反应釜内料温度控制在120℃，加热2h；
b、在步骤a的反应釜中投入无定形聚酯多元醇、液体聚酯多元醇并搅拌，直至物料全部熔化,所述反应釜内料搅拌速度控制在60r/min，搅拌时间为1h；
c、在步骤a的反应釜中投入结晶型聚酯多元醇并搅拌，至物料全部熔化，所述反应釜内料搅拌速度控制在60r/min，搅拌时间为1h,然后在130℃的氮气条件下，真空搅拌除水1h以上，直到含水量不超过500ppm，得到一次混合料；
d、降低物料温度至80℃，在步骤a的反应釜中在氮气条件下，加入事先已熔融的MDI单体的液体、或者已回温至常温的MDI单体的粉体，在100℃下真空搅拌反应2h，测试游离NCO含量，如果不符合要求，继续反应，直至游离NCO含量符合要求，获得二次混合料。
e、在步骤a的反应釜中将催化剂、功能助剂在氮气条件下，加入到所述的二次混合料中真空搅拌30min，获得聚氨酯胶粘剂。
f、在步骤a的反应釜中投入增粘树脂，二氧化硅气凝胶，氢氧化铝。
g、将步骤f得到的聚氨酯胶粘剂升温到110℃，排完气泡后，放料分装。
实施例二
组分：
一种用二氧化硅气凝胶增强的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
a、将聚醚多元醇投入反应釜中，开始加热并搅拌，直至物料全部熔化，所述反应釜内料温度控制在130℃，加热2h；
b、在步骤a的反应釜中投入无定形聚酯多元醇、液体聚酯多元醇并搅拌，直至物料全部熔化，所述反应釜内料搅拌速度控制在100r/min，搅拌时间为1h；
c、在步骤a的反应釜中投入结晶型聚酯多元醇并搅拌，至物料全部熔化，所述反应釜内料搅拌速度控制在100r/min，搅拌时间为1h，然后在120℃的氮气条件下，真空搅拌除水1h以上，直到含水量不超过500ppm，得到一次混合料；
d、降低物料温度至80℃，在步骤a的反应釜中在氮气条件下，加入事先已熔融的MDI单体的液体、或者已回温至常温的MDI单体的粉体，在80℃下真空搅拌反应2h，测试游离NCO含量，如果不符合要求，继续反应，直至游离NCO含量符合要求，获得二次混合料。
e、在步骤a的反应釜中将催化剂、功能助剂在氮气条件下，加入到所述的二次混合料中真空搅拌15min，获得聚氨酯胶粘剂。
f、在步骤a的反应釜中投入增粘树脂，二氧化硅气凝胶，氢氧化铝。g、将步骤f得到的聚氨酯胶粘剂升温到110℃，排完气泡后，放料分装。
实施例三
组分：
一种用二氧化硅气凝胶增强的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
a、将聚醚多元醇投入反应釜中，开始加热并搅拌，直至物料全部熔化,所述反应釜内料温度控制在125℃，加热2h；
b、在步骤a的反应釜中投入无定形聚酯多元醇、液体聚酯多元醇并搅拌，直至物料全部熔化,所述反应釜内料搅拌速度控制在80r/min，搅拌时间为1h；
c、在步骤a的反应釜中投入结晶型聚酯多元醇并搅拌，至物料全部熔化，在125℃的氮气条件下，真空搅拌除水1h以上，直到含水量不超过500ppm，得到一次混合料；
d、降低物料温度至80℃，在步骤a的反应釜中在氮气条件下，加入事先已熔融的MDI单体的液体、或者已回温至常温的MDI单体的粉体，在90℃下真空搅拌反应2h，测试游离NCO含量，如果不符合要求，继续反应，直至游离NCO含量符合要求，获得二次混合料。
e、在步骤a的反应釜中将催化剂、功能助剂在氮气条件下，加入到所述的二次混合料中真空搅拌20min，获得聚氨酯胶粘剂。
f、在步骤a的反应釜中投入增粘树脂，二氧化硅气凝胶，氢氧化铝。g、将步骤f得到的聚氨酯胶粘剂升温到110℃，排完气泡后，放料分装。
对比例
组分：
常规聚氨酯胶粘剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
a、将聚醚多元醇投入反应釜中，开始加热并搅拌，直至物料全部熔化,所述反应釜内料温度控制在125℃，加热2h；
b、在步骤a的反应釜中投入无定形聚酯多元醇、液体聚酯多元醇并搅拌，直至物料全部熔化,所述反应釜内料搅拌速度控制在80r/min，搅拌时间为1h；
c、在步骤a的反应釜中投入结晶型聚酯多元醇并搅拌，至物料全部熔化，在125℃的氮气条件下，真空搅拌除水1h以上，直到含水量不超过500ppm，得到一次混合料；
d、降低物料温度至80℃，在步骤a的反应釜中在氮气条件下，加入事先已熔融的MDI单体的液体、或者已回温至常温的MDI单体的粉体，在90℃下真空搅拌反应2h，测试游离NCO含量，如果不符合要求，继续反应，直至游离NCO含量符合要求，获得二次混合料。
e、在步骤a的反应釜中将催化剂、功能助剂在氮气条件下，加入到所述的二次混合料中真空搅拌20min，获得聚氨酯胶粘剂。
f、将步骤e得到的聚氨酯胶粘剂升温到110℃，排完气泡后，放料分装。
性能测试如下表：
根据国家测试标准，UL-94阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增：
1、HB：UL94标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭。2、V-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。3、V-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。4、V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
从表中测试结果得知，实施例1-3中的聚氨酯胶粘剂阻燃等级都为V-0，而对比例中聚氨酯胶黏剂阻燃等级为HB，说明添加二氧化硅气凝胶后可显著提高聚氨酯胶粘剂的阻燃效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种阻燃型聚氨酯胶粘剂，其特征在于包括如下重量份数的组份：聚酯多元醇15-38份，聚醚多元醇17-30份，增粘树脂5-10份，二氧化硅气凝胶10-20份，氢氧化铝10-15份，MDI10 10-17份。
2.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述聚酯多元醇是无定形、结晶、或液体的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述聚酯多元醇由无定形聚酯多元醇、结晶聚酯多元醇和液体聚酯多元醇组成。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚氨酯胶粘剂，其特征在于：无定形聚酯多元醇、结晶聚酯多元醇和液体聚酯多元醇的比例为：5：17：5。
5.根据权利要求1所述的一种一种阻燃型聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述MDI 10是二苯基甲烷二异氰酸酯的一种。
6.一种权利要求1-5任一项所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将聚醚多元醇投入反应釜中，开始加热并搅拌，直至物料全部熔化；
b、在步骤a的反应釜中投入无定形聚酯多元醇、液体聚酯多元醇并搅拌，直至物料全部熔化；
c、在步骤a的反应釜中投入结晶型聚酯多元醇并搅拌，至物料全部熔化，在120-130℃的氮气条件下，真空搅拌除水1h以上，直到含水量不超过500ppm，得到一次混合料；
d、降低物料温度至80℃，在步骤a的反应釜中在氮气条件下，加入事先已熔融的MDI单体的液体、或者已回温至常温的MDI的粉体搅拌，测试游离NCO含量，如果不符合要求，继续反应，直至游离NCO含量符合要求，获得二次混合料；
e、在步骤a的反应釜中将催化剂、功能助剂在氮气条件下，加入到所述的二次混合料中搅拌，获得聚氨酯胶粘剂；
f、在步骤a的反应釜中投入增粘树脂，二氧化硅气凝胶，氢氧化铝；
g、将步骤f得到的聚氨酯胶粘剂升温到110℃，排完气泡后，放料分装。
7.根据权利要求6所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤a中，所述反应釜内料温度控制在120-130℃，加热2h。
8.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤b、c中，所述反应釜内料搅拌速度控制在60-100r/min，搅拌时间为1h。
9.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤d中，所述反应釜内料温度在80-100℃下，真空搅拌反应时间2h。
10.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤e中，所述反应釜内料真空搅拌，搅拌时间为15～30min。
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