CN115651597B - 一种耐高温聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于胶黏剂技术领域，涉及一种耐高温聚氨酯热熔胶及其制备方法，该聚氨酯热熔胶包括以下重量份的组分：聚醚多元醇25~28份；聚酯多元醇45~50份；含有金刚烷和联苯结构的的聚酯多元醇5~10份；异氰酸酯15~20份；催化剂0.3~0.5份；抗氧剂0.4~0.6份；偶联剂0.6~1份；所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇通过二（羧酸联苯基）金刚烷与小分子二元醇反应获得。本发明通过添加自制的含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，提高最终聚氨酯热熔胶的耐高温性能，且本发明的聚氨酯热熔胶不含溶剂，环保无污染，可广泛应用于需加热的小家电部件的粘接。

Description

一种耐高温聚氨酯热熔胶及其制备方法

技术领域

本发明属于胶黏剂技术领域，尤其涉及一种耐高温聚氨酯热熔胶及其制备方法。

背景技术

聚氨酯热熔胶又称湿气固化反应性热熔胶，前期可通过冷却凝固为基材提供一定的初粘力，后期又可通过湿气固化交联使样件保持较高的粘接力，对塑料、玻璃、木材等一系列基材均有较高的粘接性，因而被广泛应用于家电、纺织、汽车、木材等各个行业。随着小微家电行业的蓬勃发展，一些需加热使用的小家电，如烤箱、电饭煲，以及使用过程中发热的部件，如电风扇的电机与扇叶连接部位，对聚氨酯热熔胶的耐热性提出更高的要求。

但因为聚氨酯特有的两相分离结构，软段较低的玻璃化转变温度，使其在较高温度下其力学性能的变化较大，对其高温下性能并不友好，限制了聚氨酯热熔胶的应用，因此需要提高聚氨酯热熔胶的耐高温性能。

发明内容

本发明针对上述的现有技术存在的不足，提供一种耐高温聚氨酯热熔胶及其制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明的第一个目的在于提供一种耐高温聚氨酯热熔胶，包括以下重量份的组分：

聚醚多元醇25~28份；聚酯多元醇45~50份；含有金刚烷和联苯结构的的聚酯多元醇5~10份；异氰酸酯15~20份；催化剂0.3~0.5份；抗氧剂0.4~0.6份；偶联剂0.6~1份；

所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇通过二（羧酸联苯基）金刚烷与小分子二元醇反应获得。

进一步地，所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇的结构式如式（1）所示，

式（1）

其中，n≥1，所述R为小分子二元醇，所述小分子二元醇为1，4-丁二醇、二乙二醇、新戊二醇、乙二醇、环已二醇、二甘醇、1，6-己二醇和3-甲基-1，5-戊二醇中的一种或多种。

进一步地，所述二（羧酸联苯基）金刚烷的结构式如式（2）所示，

式（2）。

进一步地，所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇的制备方法，包括如下步骤：将二（羧酸联苯基）金刚烷和小分子二元醇按照摩尔比1：1.2的比例加入反应器中，再加入浓硫酸，加热至160~200℃，进行酯化和缩聚反应，控制分馏柱顶温度在100~102℃，常压蒸除生成的绝大部分的副产物水，在200~230℃下保温1~2h，测试酸值降低到20~30mg KOH/g；逐步提高真空度为-0.098MPa，减压除去微量水和多余的小分子二元醇，使反应向生成低酸值的聚酯多元醇的方向进行，即制得含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇。

进一步地，每mol二（羧酸联苯基）金刚烷加入2~3ml的浓硫酸。

进一步地，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二元醇、聚四氢呋喃二元醇的一种或两种。

进一步地，所述聚酯多元醇为二元醇和二元酸缩聚反应而成。

进一步地，所述二元酸为己二酸、庚二酸、新二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的一种或多种；进一步地，所述二元醇为己二醇、乙二醇、丁二醇、新戊二醇中的一种或多种。

进一步地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，也可选择甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。

进一步地，所述催化剂为2，2-二吗啉代乙基咪，也可选择双吗啉基二乙基醚、N-甲基咪唑、N-乙基吗啉中的任一种。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010，也可选择抗氧剂1076、抗氧剂1790、抗氧剂168中的一种或多种。

进一步地，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550），也可选择双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺（KH170）、γ-巯丙基三甲氧基硅烷（KH590）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷（KH901）和γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580）中的一种或多种。

本发明的第二个目的在于提供一种耐高温聚氨酯热熔胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚醚多元醇，聚酯多元醇，含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，抗氧剂加入反应器中，在150~170℃，真空度为-0.098MPa，搅拌脱水，测试含水量，使含水量≤250ppm；

（2）然后降温至100~120℃，加入异氰酸酯，自然升温15min，使温度升为115~125℃，保持在115~125℃，真空度为-0.098MPa，反应1~1.5h；

（3）在氮气保护下加入催化剂和偶联剂，在115~125℃下反应30min；

（4）出料至热熔胶专用的管中，凉至室温，装入铝箔袋中密封保存。

本发明的有益效果为：

本发明通过添加自制的含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，提高最终聚氨酯热熔胶的耐高温性能，因金刚烷与联苯结构本身刚性较大，将含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇设计成直链结构，使其具有一定的柔韧性，使固化后的胶层不至于过硬过脆，影响其固化强度；自制的含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇中的多元醇链段较规整且具有对称性，室温下是固体状态，具有缩短开放时间的作用。且本发明的聚氨酯热熔胶不含溶剂，环保无污染，可广泛应用于需加热的小家电部件的粘接。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇的制备：

将5mol二（羧酸联苯基）金刚烷和6mol乙二醇，加入反应器中，再加入12ml 的浓硫酸，加热至180℃，进行酯化和缩聚反应，控制分馏柱顶温度在101±1℃，常压蒸除生成的绝大部分的副产物水，在220℃下保温1.5h，测试酸值降低到25mg KOH/g。逐步提高真空度，真空度为-0.098MPa，减压除去微量水和多余的小分子二元醇，使反应向生成低酸值的聚酯多元醇的方向进行，即制得含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，密封保存备用。

制备的含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇用于以下实施例或对比例中，可根据需要制备多批。

实施例1：

一种耐高温聚氨酯热熔胶的制备，包括如下步骤：

（1）按重量份计，将28份聚氧化丙烯二元醇，20份聚己二酸己二醇酯多元醇，30份聚己二酸新戊二醇酯二醇，5份含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，0.5份抗氧剂1010，于160℃下，真空度为-0.098MPa，搅拌脱水2h，测试含水量≤250ppm；

（2）降温至110℃，加入15.3份二苯基甲烷二异氰酸酯，自然升温15min后，保持在120℃，真空度为-0.098MPa，反应80min；

（3）在氮气保护下，加入0.4份2,2二吗啉代乙基咪催化剂，0.8份硅烷偶联剂KH550，于120℃下反应30min；

（4）出料至热熔胶专用的管子中，凉至室温，装入铝箔袋中密封保存。

实施例2：

一种耐高温聚氨酯热熔胶的制备，包括如下步骤：

（1）按重量份计，将25份聚四氢呋喃二元醇，28份聚己二酸己二醇酯多元醇，20份聚己二酸新戊二醇酯二醇，7份含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇， 0.5份抗氧剂1010，于160℃，真空度为-0.098MPa，搅拌真空脱水2h，测试含水量≤250ppm；

（2）降温至110℃，加入18.3份二苯基甲烷二异氰酸酯，自然升温15min后，保持在120℃，真空度为-0.098MPa，真空反应80min；

（3）在氮气保护下，加入0.4份2,2二吗啉代乙基咪催化剂， 0.8份硅烷偶联剂KH550，于120℃下反应30min；

（4）出料至热熔胶专用的管子中，凉至室温，装入铝箔袋中密封保存。

实施例3：

一种耐高温聚氨酯热熔胶的制备，包括如下步骤：

（1）按重量份计，将25份聚氧化丙烯二元醇，25份聚己二酸己二醇酯多元醇，20份聚己二酸新戊二醇酯二醇，10份含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，0.5份抗氧剂1010，于160℃，真空度为-0.098MPa，搅拌真空脱水2h，测试含水量≤250ppm；

（2）降温至110℃，加入18.3份二苯基甲烷二异氰酸酯，自然升温15min后，保持在120℃，真空度为-0.098MPa，真空反应80min；

（3）在氮气保护下，加入0.4份2,2二吗啉代乙基咪催化剂， 0.8份硅烷偶联剂KH550，于120℃下反应30min；

（4）出料至热熔胶专用的管子中，凉至室温，装入铝箔袋中密封保存。

对比例1：

一种聚氨酯热熔胶的制备，包括如下步骤：

（1）按重量份计，将25份聚氧化丙烯二元醇，25份聚己二酸己二醇酯多元醇，25份聚己二酸新戊二醇酯二醇，0.5份抗氧剂1010，于160℃，真空度为-0.098MPa，搅拌真空脱水2h，测试含水量≤250ppm；

（2）降温至110℃，加入18.3份二苯基甲烷二异氰酸酯，自然升温15min后，保持在120℃，真空度为-0.098MPa，真空反应80min；

（3）在氮气保护下，加入0.4份2,2二吗啉代乙基咪催化剂，0.8份硅烷偶联剂KH550，于120℃下反应30min；

（4）出料至热熔胶专用的管子中，凉至室温，装入铝箔袋中密封保存。

测试方法：

剪切强度：根据国标GB/T7124~2008测试。

实施例1~3及对比例1所得产品的性能测试结果如表1所示：

表1实施例及对比例的性能测试表

由表1的数据对比可知，通过本发明制备的聚氨酯热熔胶在高温下有较高的强度保留率，可提高最终聚氨酯热熔胶的耐高温性能。

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 (7)

1.一种耐高温聚氨酯热熔胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：

聚醚多元醇25~28份；聚酯多元醇45~50份；含有金刚烷和联苯结构的的聚酯多元醇5~10份；异氰酸酯15~20份；催化剂0.3~0.5份；抗氧剂0.4~0.6份；偶联剂0.6~1份；

所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇通过二（羧酸联苯基）金刚烷与小分子二元醇反应获得。

2.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇的结构式如式（1）所示，

式（1）

其中，n≥1，所述R为小分子二元醇，所述小分子二元醇为1，4-丁二醇、二乙二醇、新戊二醇、乙二醇、环已二醇、二甘醇、1，6-己二醇和3-甲基-1，5-戊二醇中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇的制备方法，包括如下步骤：将二（羧酸联苯基）金刚烷和小分子二元醇按照摩尔比1：1.2的比例加入反应器中，再加入浓硫酸，加热至160~200℃，进行酯化和缩聚反应，控制分馏柱顶温度在100~102℃，常压蒸除生成的绝大部分的副产物水，在200~230℃下保温1~2h，测试酸值降低到20~30mg KOH/g；逐步提高真空度为-0.098MPa，除去水分和多余的小分子二元醇，最终制得含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇。

4.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二元醇、聚四氢呋喃二元醇的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇为二元醇和二元酸缩聚反应而成；所述二元酸为己二酸、庚二酸、新二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的一种或多种；所述二元醇为己二醇、乙二醇、丁二醇、新戊二醇中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述催化剂为2，2-二吗啉代乙基咪；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的耐高温聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将聚醚多元醇，聚酯多元醇，含有金刚烷和联苯结构的聚酯多元醇，抗氧剂加入反应器中，在150~170℃，真空度为-0.098MPa，搅拌脱水，测试含水量，使含水量≤250ppm；

（2）然后降温至100~120℃，加入异氰酸酯，自然升温15min，使温度升为115~125℃，保持在115~125℃，真空度为-0.098MPa，反应1~1.5h；

（3）在氮气保护下加入催化剂和偶联剂，在115~125℃下反应25~30min；

（4）出料至热熔胶专用的管中，凉至室温，装入铝箔袋中密封保存。