CN113831886B - 一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents

一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯胶黏剂技术领域，尤其涉及一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法。本发明的方法制得的聚氨酯热熔胶具有良好的柔韧性和玻璃化转变温度，可以对不同材料形成有效粘接；粘接强度高，PEI与镀镍钢板的粘接强度高于7MPa；具有优异耐盐雾、油脂以及耐湿热性能，盐雾测试500h无破坏，人造皮脂50℃下浸泡7d无破坏，双85测试1000h无明显强度衰减。

Description

一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯胶黏剂技术领域，尤其涉及一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
随着技术的发展，手机以及电子穿戴产品已逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分，同时其设计也朝着更轻、更薄、更美观的方向发展。由于聚氨酯热熔胶具有优异的柔韧性、耐候性、粘接强度等性能，边框和机壳的结构粘接普遍使用聚氨酯热熔胶。
传统的聚氨酯热熔胶对于金属、剥离、PC等高表面能的物质可以形成良好的粘接效果，然而随着新材料技术的发展，手机以及可穿戴设备上所用的材料已不仅仅限制于高表面能材料，近几年，一些低表面能材料(如PP、含尼龙玻纤、聚醚酰亚胺)已逐步在电子产品中使用，然而传统的聚氨酯热熔胶尤其对PP、含尼龙玻纤、聚醚酰亚胺等难粘材料粘接效果非常差，远远达不到工艺要求。因此研发一种粘接低表明能材料的聚氨酯热熔胶，成为该领域的迫切需求，其市场潜力巨大。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法。
具体技术方案如下：
本发明的目的之一是提供一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其以重量份计包括如下组分：
硅烷改性二元醇10-20份、聚酯多元醇30-50份、庞大侧链聚酯二醇10-20份、羟基丙烯酸树脂5-10份、多异氰酸酯12-30份。
进一步，所述庞大侧链聚酯二醇为北京佰源化工生产的XC-488。
进一步，所述羟基丙烯酸树脂为ox7000L。
再进一步，所述聚酯多元醇为聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、己二酸系聚酯二醇、苯酐聚酯二醇中的至少一种。
再进一步，所述异氰酸酯为炭化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯。
本发明的目的之二是提供上述组分粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶的制备方法，其包括如下步骤：
按重量份数计，将硅烷改性二元醇10-20份、聚酯多元醇30-50份、庞大侧链聚酯二醇10-20份、羟基丙烯酸树脂5-10份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯12-30份，于100-120℃下反应1-3小时，得粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
进一步，所述硅烷改性二元醇的合成方法，包括如下步骤：取1mol氨基硅烷偶联剂和1mol2,2-二羟甲基丙酸在140℃在EDC催化以及氩气保护下，反应3h后减压，继续反应3h制得目标产物，反应式如下：
本发明的特点和有益效果在于：
(1)本发明是一种可粘接低表面能材料的聚氨酯胶粘剂，与传统聚氨酯胶粘剂相比，由于硅烷改性二元醇的加入大大降低了体系的表面能，能够实现低表面能材料的粘接，同时与传统硅烷偶联剂或者有机硅改性多元醇相比，它与体系具有优良的相容性，并且能够大量均匀的穿插到分子链中形成低表面能材料。
(2)本发明自主合成的硅烷改性二醇具有庞大的侧链结构，它能够与庞大侧链聚酯二醇中的侧链相互缠绕、穿插在一起形成物理交联点，这不仅大大增加了材料的强度，也大大增加了材料的致密度，这能够赋予材料更加优异的耐腐、耐候性能。
(3)本发明所采用的羟基丙烯酸树脂赋予了材料优异的坚韧、耐候性的同时，其与庞大侧链相互协同赋予材料极高的玻璃化转变温度，这大大提高了材料的耐候性，同时羟基丙烯酸树脂同普通的聚酯、聚醚多元醇相比具有优异的耐化学腐蚀，从而使材料更适合在穿戴设备上应用。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
具体实施方式中，所述的“份”均为重量份。
实施例1
取1mol氨基硅烷偶联剂和1mol 2,2-二羟甲基丙酸在140℃在EDC催化以及氩气保护下，反应3h后减压，继续反应3h制得硅烷改性二元醇，反应式如下：
将硅烷改性二元醇10份、分子量为3000的聚己内酯二元醇30份、分子量为2000的苯酐二元醇20份，庞大侧链聚酯二醇20份、羟基丙烯酸树脂10份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯30份，于110℃下反应1.5小时，得粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
实施例2
取1mol氨基硅烷偶联剂和1mol2,2-二羟甲基丙酸在140℃在EDC催化以及氩气保护下，反应3h后减压，继续反应3h制得硅烷改性二元醇，反应式如下：
将硅烷改性二元醇20份、分子量为3000的聚己内酯二元醇20份、分子量为2000的聚碳酸酯二元醇10份，庞大侧链聚酯二醇10份、羟基丙烯酸树脂5份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯25份，于110℃下反应1.5小时，得粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
实施例3
取1mol氨基硅烷偶联剂和1mol2,2-二羟甲基丙酸在140℃在EDC催化以及氩气保护下，反应3h后减压，继续反应3h制得硅烷改性二元醇，反应式如下：
将硅烷改性二元醇15份、分子量为3000的聚碳酸酯二元醇20份、分子量为3000己二酸系聚酯二元醇20份，庞大侧链聚酯二醇13份、羟基丙烯酸树脂7份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯20份，于110℃下反应1.5小时，得粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
对比例1
将聚醚多元醇PPG204 10份、分子量为3000的聚己内酯二元醇30份、分子量为2000的苯酐二元醇20份，庞大侧链聚酯二醇20份、羟基丙烯酸树脂10份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯30份，于于110℃下反应1.5小时，得聚氨酯热熔胶。
对比例2
取1mol氨基硅烷偶联剂和1mol2,2-二羟甲基丙酸在140℃在EDC催化以及氩气保护下，反应3h后减压，继续反应3h制得硅烷改性二元醇，反应式如下：
将硅烷改性二元醇10份、分子量为3000的聚己内酯二元醇30份、分子量为2000的苯酐二元醇30份，聚醚多元醇PPG204 20份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯30份，于于110℃下反应1.5小时，得聚氨酯热熔胶。
对比例3
传统湿气固化PUR胶的配方及生产工艺如下，将聚醚多元醇PPG204 20份，分子量为3000的聚己内酯二元醇50份，分子量为2000的苯酐二元醇30份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯30份，于110℃下反应1.5小时，得聚氨酯热熔胶。
测试
将上述实施例1-3制得的聚氨酯热熔胶与对比实施例1-3制备的聚氨酯热熔胶按胶粘剂试验标准进行剪切强度、盐雾测试、TG测试、耐油脂测试(50℃浸泡7d)和双85老化后测试，数据结果如表1与表2所示，其中剪切强度测试的粘接材质为PEI-镀镍钢板以及PC-不锈钢板，室温固化7天。
表1.实施例1-3与对比例1-3所得聚氨酯热熔胶对低表面能材料剪切强度的测试对比
表2.实施例1-3与对比例1-3所得聚氨酯热熔胶耐老化测试以及玻璃化转变温度对比
从表1与表2中的数据对比可知，实施例1-3与对比例1-3所得的聚氨酯热熔胶性能测试分析表明，本发明制备的聚氨酯热熔胶可实现与低表面材料的粘接，同时该热熔胶具有较高的玻璃化转变温度从而赋予材料优异的耐温性并且硅烷的引入不仅提高了产品的耐温性而且使胶水具有更优秀的疏水性能，得益于材料的耐温性与疏水性其具有优异的耐盐雾、耐湿热老化、耐油脂等性能。所以本发明方法所制得的聚氨酯热熔胶能够满足可穿戴设备的严格要求，对提升国产聚氨酯热熔胶的核心竞争力具有重要的意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明是的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，其以重量份计包括如下组分：
硅烷改性二元醇10-20份、聚酯多元醇30-50份、庞大侧链聚酯二醇10-20份、羟基丙烯酸树脂5-10份、多异氰酸酯12-30份；
所述庞大侧链聚酯二醇为北京佰源化工生产的XC-488；
所述硅烷改性二元醇的合成方法，包括如下步骤：
取1mol氨基硅烷偶联剂和1mol2,2-二羟甲基丙酸在140℃在EDC催化以及氩气保护下，反应3h后减压，继续反应3h制得目标产物，
所述氨基硅烷偶联剂的结构式为
所述2,2-二羟甲基丙酸的结构式为
。
2.根据权利要求1所述的粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂为ox7000L。
3.根据权利要求1所述的粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、己二酸系聚酯二醇、苯酐聚酯二醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述多异氰酸酯为碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.根据权利要求1-4任一项所述的粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量份数计，将硅烷改性二元醇10-20份、聚酯多元醇30-50份、庞大侧链聚酯二醇10-20份、羟基丙烯酸树脂5-10份在120℃、-0.095MPa下脱水2h，脱水完毕后向其加入多异氰酸酯12-30份，于100-120℃下反应1-3小时，得粘接低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
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