CN114276772A - 一种阻燃型聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃型聚氨酯胶粘剂及其制备方法,包括主剂A组分和任选的固化剂B组分,主剂A组分和固化剂B组分的质量比为100/0~100/8,(1)主剂A组分,以重量份计包括:热固性聚氨酯胶粒15~20份、溶剂80~85份;(2)固化剂B组分为多亚甲基多苯基异氰酸酯、TDI‑TMP的加成物、HDI‑TMP的加成物、HDI三聚体中的一种或多种;所述热固性聚氨酯胶粒是采用如下原料制得,以重量份计包括:聚酯多元醇100份、扩链剂0.9~5.9份、异氰酸酯9.5~35.5份、反应型阻燃剂1.1~4.3份、添加型阻燃剂4.4~6.7份、催化剂0.005~0.017份;所述反应型阻燃剂是水滑石类化合物。本发明的胶粘剂具有离火自熄、垂直燃烧级别达V0级、胶膜拉伸强度高的优点,可根据应用领域调整固化剂组分的用量,得到软硬可控、粘接性能优异的胶粘剂。

Description

一种阻燃型聚氨酯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种阻燃型聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯(PU)胶粘剂是一种具有异氰酸酯基或者氨酯基的聚合物。其分子链由软段(主要由聚醚或者聚酯组成)和硬段(主要由多异氰酸酯与小分子扩链剂构成)交替组成,由于其软段和硬段结构灵活多变,可通过调节分子链中软硬段的结构以及比例,改变胶粘剂的性能,使得其在软包装,复合薄膜,制鞋等领域均具有广泛的应用。然而聚氨酯胶粘剂大多数易燃,燃烧时产生烟雾和有毒气体,使其在航空航天,电子产品灌封粘接等对阻燃有要求的特殊领域的应用受到限制。
目前现有技术中所述的阻燃聚氨酯胶粘剂如CN106244080A和CN107513317A在聚氨酯的组分中添加氮磷系阻燃剂、溴系阻燃剂,阻燃剂的用量均大于20%,燃烧时释放大量的有毒有害气体。因此,从聚氨酯胶粘剂结构设计及原材料的选择等方面入手,制备一种低阻燃剂添加量,高效阻燃的聚氨酯胶粘剂,具有广泛的实际应用价值。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题,本发明第一方面提供一种阻燃型聚氨酯胶粘剂,包括主剂A组分和任选的固化剂B组分,主剂A 组分和固化剂B 组分的质量比为100/0~100/8,
(1)主剂A组分,以重量份计包括:
热固性聚氨酯胶粒 15~20份
溶剂 80~85 份
(2)固化剂B组分为多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)、TDI-TMP 的加成物、HDI-TMP的加成物、HDI 三聚体中的一种或多种;
所述热固性聚氨酯胶粒是采用如下原料制得,以重量份计包括:
聚酯多元醇 100份
扩链剂 0.9~5.9份
异氰酸酯 9.5~35.5份
反应型阻燃剂 1.1~4.3份
添加型阻燃剂 4.4~6.7份
催化剂 0.005~0.017份
所述反应型阻燃剂是水滑石类化合物。
进一步的,所述聚酯多元醇的分子量为2000-3000。
进一步的,所述聚酯多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇(PHA)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)中的一种或多种。
进一步的,所述扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇中的一种或多种。
进一步的,所述异氰酸酯为4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种或多种。
进一步的,所述反应型阻燃剂为水滑石和/或类水滑石,优选镁铝水滑石、铜铝水滑石、钴铝水滑石、锌钴铝水滑石、锌镁铝水滑石中的一种或多种。
进一步的,所述添加型阻燃剂为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯基醚。
进一步的,所述催化剂为有机锡类催化剂,优选二月桂酸二丁基锡。
进一步的,所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、甲苯、二氯乙烷中的一种或多种。
本发明第二方面提供一种阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)主剂A组分的制备:
热塑性聚氨酯胶粒的制备:将聚酯多元醇、水滑石类化合物、添加型阻燃剂高速分散,过磨后在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入计量的扩链剂、催化剂混合均匀,加入异氰酸酯制备热塑性聚氨酯胶粒;
将计量的热塑性聚氨酯胶粒,用溶剂溶解后得到主剂A组分;
(2)阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备:将主剂A 组分和固化剂B 组分按质量比100/0~100/8混合均匀,室温固化后得到阻燃型聚氨酯胶粘剂。
本发明的有益效果是通过在胶粘剂主剂组分中加入反应型无机阻燃剂和添加型有机阻燃剂,形成无机-有机杂化的聚氨酯,通过其独特的协同作用,制备出离火自熄,垂直燃烧级别达到V0级的阻燃型聚氨酯胶粘剂。本发明阻燃型聚氨酯胶粘剂,阻燃剂添加量少,胶膜拉伸强度高,可以根据应用领域的不同,调整固化剂组分的用量,得到软硬可控,粘接性能优异的胶粘剂。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明,不限于本发明。
实施例1
A组分的制备:
① TPU的制备:将100g PHA2000,4.7g 十溴二苯醚,1.17g镁铝水滑石,高速分散过磨后,在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入1,4丁二醇扩链剂1.35g、二月桂酸二丁基锡催化剂0.005g 混合均匀,加入16.09g MDI,制备热塑性聚氨酯胶粒(TPU胶粒);
② 将15g上述TPU 胶粒用45g丙酮和40g乙酸乙酯溶解后得到胶粘剂A组分;
③ 胶粘剂的制备:将上述A组分与PAPI 按100/1的比例混合,室温固化得到胶粘剂,其性能测试如表1所示。
实施例2
① TPU的制备:将100g PHA3000,4.48g 十溴二苯乙烷,2.24g铜铝水滑石,高速分散过磨后,在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入1,4丁二醇扩链剂0.9g、二月桂酸二丁基锡催化剂0.013g 混合均匀,加入10.98g HMDI,制备热塑性聚氨酯胶粒(TPU胶粒);
② 将20g上述TPU 胶粒用40g丁酮和40g甲苯溶解后得到胶粘剂A组分;
③ 胶粘剂的制备:将上述A组分与TDI-TMP 加成物按100/3的比例混合,室温固化得到胶粘剂,其性能测试如表1所示。
实施例3
① TPU的制备:将100g PBA3000,6.64g 十溴二苯醚,2.21g锌镁铝水滑石,高速分散过磨后,在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入1,6己二醇扩链剂1.18g、二月桂酸二丁基锡催化剂0.017g 混合均匀,加入9.52g IPDI,制备热塑性聚氨酯胶粒(TPU胶粒);
② 将18g上述TPU 胶粒用40g丁酮和42g乙酸丁酯溶解后得到胶粘剂;
③ 胶粘剂的制备:将上述A组分与HDI-TMP 加成物按100/8的比例混合,室温固化得到胶粘剂,其性能测试如表1所示。
实施例4
① TPU的制备:将100g PHA2000,3.47g 十溴二苯醚,3.47g锌铜铝水滑石,高速分散过磨后,在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入1,6己二醇扩链剂1.77g、二月桂酸二丁基锡催化剂0.014g 混合均匀,加入5.49g IPDI,8.24gHMDI,制备热塑性聚氨酯胶粒(TPU胶粒);
② 将15g上述TPU 胶粒用40g二氯乙烷和45g甲苯溶解后得到胶粘剂;
③ 胶粘剂的制备:将上述A组分与HDI三聚体按100/8的比例混合,室温固化得到胶粘剂,其性能测试如表1所示。
对比例1
① TPU的制备:将100g PHA2000,在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入1,4丁二醇扩链剂1.35g、二月桂酸二丁基锡催化剂0.011g 混合均匀,加入16.09g MDI制备热塑性聚氨酯胶粒(TPU胶粒);
② 将15g上述TPU 胶粒用45g丙酮和40g乙酸乙酯溶解后得到胶粘剂,其性能测试如表1所示。
对比例2
①TPU的制备:将100g PBA3000,8.85g锌镁铝水滑石,高速分散过磨后,在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入1,6己二醇扩链剂1.18g、二月桂酸二丁基锡催化剂0.017g 混合均匀,加入9.52g IPDI,制备热塑性聚氨酯胶粒(TPU胶粒);
② 将18g上述TPU 胶粒用40g丁酮和42g乙酸丁酯溶解后得到胶粘剂;
③ 胶粘剂的制备:将上述A组分与HDI-TMP 加成物按100/8的比例混合,室温固化得到胶粘剂,其性能测试如表1所示。
表1 阻燃性能测试
Figure 556362DEST_PATH_IMAGE001

Claims (10)

1.一种阻燃型聚氨酯胶粘剂,包括主剂A组分和任选的固化剂B组分,主剂A 组分和固化剂B 组分的质量比为100/0~100/8,
(1)主剂A组分,以重量份计包括:
热固性聚氨酯胶粒 15~20份
溶剂 80~85 份
(2)固化剂B组分为多亚甲基多苯基异氰酸酯、TDI-TMP 的加成物、HDI-TMP 的加成物、HDI 三聚体中的一种或多种;
所述热固性聚氨酯胶粒是采用如下原料制得,以重量份计包括:
聚酯多元醇 100份
扩链剂 0.9~5.9份
异氰酸酯 9.5~35.5份
反应型阻燃剂 1.1~4.3份
添加型阻燃剂 4.4~6.7份
催化剂 0.005~0.017份
所述反应型阻燃剂是水滑石类化合物。
2.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述聚酯多元醇的分子量为2000-3000。
3.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述聚酯多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述异氰酸酯为4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述反应型阻燃剂为水滑石和/或类水滑石,优选镁铝水滑石、铜铝水滑石、钴铝水滑石、锌钴铝水滑石、锌镁铝水滑石中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述添加型阻燃剂为十溴二苯乙烷和/或十溴二苯基醚。
8.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述催化剂为有机锡类催化剂,优选二月桂酸二丁基锡。
9.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯胶粘剂,所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、甲苯、二氯乙烷中的一种或多种。
10.一种制备权利要求1~9之一所述阻燃型聚氨酯胶粘剂的方法,包括如下步骤:
(1)主剂A组分的制备:
热塑性聚氨酯胶粒的制备:将聚酯多元醇、水滑石类化合物、添加型阻燃剂高速分散,过磨后在100-110℃脱水2~3h后测水分含量不大于300ppm,加入计量的扩链剂、催化剂混合均匀,加入异氰酸酯制备热塑性聚氨酯胶粒;
将计量的热塑性聚氨酯胶粒,用溶剂溶解后得到主剂A组分;
(2)阻燃型聚氨酯胶粘剂的制备:将主剂A 组分和固化剂B 组分按质量比100/0~100/8混合均匀,室温固化后得到阻燃型聚氨酯胶粘剂。
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