專利名稱：一種有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粘合劑領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚醚衍生物的粘合劑的制備方法及該方法所得產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
聚氨酯是氨基甲酸酯的簡稱，具有基團(tuán)一NHC00R。聚氨酯膠粘劑是目前正在迅猛發(fā)展的聚氨酯樹脂中的一個(gè)重要組成部分，具有優(yōu)異的性能，在許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，是八大合成膠粘劑中的重要品種之一。其適用于各種結(jié)構(gòu)性粘合領(lǐng)域，并具備優(yōu)異的柔韌特性。
聚氨酯膠黏劑有許多獨(dú)特的性能，它的柔韌性好，耐低溫，抗沖擊。但耐熱性尚不夠理想。有機(jī)硅改性聚氨酯，能提高聚氨酯膠黏劑的耐熱性。如果再用樹脂來改性有機(jī)硅聚氨酯，不僅可提高聚氨酯的耐水性，而且還可提高聚氨酯的剛性，使聚氨酯產(chǎn)品不僅具有較高的內(nèi)聚強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度而且具有較高的耐熱性，而不失其柔韌性。環(huán)氧樹脂是分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)且分子量較低的高分子化合物。有機(jī)硅樹脂是由硅氧鍵為主鏈的立體結(jié)構(gòu)組成，在高溫下可進(jìn)一步縮合成為高度交聯(lián)的硬而脆的樹脂。有機(jī)硅環(huán)氧樹脂改性的聚氨酯膠黏劑，其粘結(jié)強(qiáng)度可提高50%，不僅耐水，而且耐溶劑，而工作溫度也可提高40%左右，可粘接應(yīng)用范圍更廣。不僅在民品，而且在船舶、軍品都能得到應(yīng)用。我國當(dāng)前高速公路、鐵路、地下公路的迅速發(fā)展，因而富有黏彈性的高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)膠日益增多，國內(nèi)現(xiàn)有的環(huán)氧改性聚氨酯膠粘劑，其粘結(jié)性能尚可，但耐溫性不夠；有機(jī)硅改性聚氨酯，耐熱性尚可，但其他性能尚不理想。如果把高強(qiáng)度、耐熱性、粘結(jié)性三者有機(jī)結(jié)合，對聚氨酯產(chǎn)品的發(fā)展，必會拓展其應(yīng)用，帶來有益的效果。例如喇叭膠，既要有耐振動，又要有一定的結(jié)合強(qiáng)度，并克服因不斷震動而引起的高溫；在地震高發(fā)地區(qū)，使用環(huán)氧改性有機(jī)硅聚氨酯為結(jié)構(gòu)膠粘劑，抗震動能力強(qiáng)，又能耐一定的地震熱；在熱加工車間，含有震動的機(jī)床、設(shè)備等方面的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的是提出一種有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑的制備方法。本發(fā)明的另一目的是提出由所述制備方法得到的機(jī)硅聚氨酯膠粘劑。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案為一種有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑的制備方法，其是將聚醚與具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)(又稱異氰酸酯)和有機(jī)硅反應(yīng)，得到有機(jī)硅改性聚氨酯，然后與環(huán)氧樹脂反應(yīng)而得。其中，所述聚醚是由聚酯多元醇脫水I. 5-2. 5h制得，所述聚酯多元醇為聚酯二元醇。所述聚酯二元醇為脂肪族二元醇與脂肪族二元酸縮聚而得。例如，乙二醇、丁二醇、丁炔二醇、一縮二乙二醇、一縮丙二醇中的一種與癸二酸、己二酸、富馬酸、馬來酸中的一種縮聚所得。其中，所述聚醚是由聚酯多元醇在真空度-O. 08至-O. IMPa下，110-130°c脫水制得。其中，所述聚醚是在常溫下加入到具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)中，然后升溫至80-100°C，在此溫度下反應(yīng)，反應(yīng)過程中加入有機(jī)硅 ，繼續(xù)反應(yīng)得到有機(jī)硅改性聚氨酯。其中，所述聚醚與具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)反應(yīng)的時(shí)間為2. 5-3. 5h，聚醚和具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)加入的重量份分別為200-300份和80-100份。其中，所述有機(jī)硅是在反應(yīng)進(jìn)行O. 5-1. 5小時(shí)時(shí)加入，加入的重量份為10-15份。有機(jī)硅，即有機(jī)硅化合物，是指含有Si-O鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基團(tuán)是直接與硅原子相連的化合物，習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機(jī)基團(tuán)與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。本發(fā)明的反應(yīng)中使用的有機(jī)硅為聚硅氧烷或硅烷偶聯(lián)劑，例如選自下組中的一種乙烯基三氯娃燒(vinyltrichlorosilane,A-150娃燒偶聯(lián)劑)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151硅烷偶聯(lián)劑)、甲基丙烯酰氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑KH-570)、乙烯基三甲氧基娃燒、乙稀基二( β _甲氧基乙氧基)娃燒、Y-氣丙基二甲氧基娃燒、Y-縮水甘油釀氧丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560)。其中，所述具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)選自甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、多亞甲基多苯基異氰酸(ΡΑΡΙ)、正丁基異氰酸酯、叔丁基異氰酸酯、3-氯-4-甲基苯基異氰酸酯、對三氟甲基苯基異氰酸酯和間四甲基二甲苯二異氰酸酯中的一種。其中，所述有機(jī)硅改性聚氨酯與環(huán)氧樹脂反應(yīng)的條件為70_90°C下反應(yīng)
I.5~2. 5h。其中，所述有機(jī)硅改性聚氨酯與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)，是將5-10重量份的環(huán)氧樹脂加入到有機(jī)硅改性聚氨酯中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)最后產(chǎn)物中的-NCO含量的控制是由整個(gè)反應(yīng)控制的，聚醚、有機(jī)硅、環(huán)氧都會與-NCO這個(gè)基團(tuán)反應(yīng)。通過反應(yīng)原料的配比，控制產(chǎn)物中-NCO含量8-12%。其中，所述環(huán)氧樹脂是雙酚A環(huán)氧樹脂。本發(fā)明提出的制備方法制得的有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的制備方法工藝簡單，易于操作。所得到的有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑不僅粘結(jié)性能優(yōu)異、柔韌性好、耐低溫、抗沖擊，而且可以耐80°C的環(huán)境溫度，可用于有機(jī)械振動、產(chǎn)生熱量的工業(yè)部件的粘結(jié)，如機(jī)床、在地震高發(fā)地區(qū)的建筑和公共設(shè)施、熱加工車間等。適用于廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明制備有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中，所用TDI或MDI、IPDI購自日本聚氨酯工業(yè)株式會社，型號為TDI、MDI和IPDI，聚酯多元醇購自美國陶氏公司，型號為3050、3010、210、2070，環(huán)氧樹脂購自三木公司，型號為雙酚A環(huán)氧樹脂E-54。硅烷偶聯(lián)劑購自湖北武大有機(jī)硅新材料有限公司。實(shí)施例I :按照圖I的流程。聚酯多元醇(型號3010)在_0.09MPa、120°C下，脫水2h，得聚醚。將聚醚降溫至常溫。反應(yīng)釜中加入90kg的TDI，然后加入250kg聚醚，開啟攪拌，升溫至90°C，反應(yīng)lh，加入IOkg有機(jī)硅硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在90°C溫度下反應(yīng)2h，得有機(jī)硅改性聚氨酯；將7kg環(huán)氧樹脂加入到有機(jī)硅改性聚氨酯中，開啟攪拌，加熱至80-100°C，反應(yīng)2h。冷卻得無色有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品。按照標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2409-1992進(jìn)行產(chǎn)品中異氰酸 酯基一NCO含量的測定。產(chǎn)品中一NCO含量為10%。實(shí)施例2 聚酯多元醇(型號210)在-O. 08MPa、110°C下，脫水2. 5h，得聚醚。將聚醚降溫至常溫，為25°C ；反應(yīng)釜中加入80kg的MDI，然后加入200kg的聚醚，開啟攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)
0.8h，加入15kg硅烷偶聯(lián)劑KH-560，在上述溫度下繼續(xù)反應(yīng)I. 7h，得有機(jī)硅改性聚氨酯；將IOkg環(huán)氧樹脂加入到有機(jī)硅改性聚氨酯中，開啟攪拌，加熱至90°C，反應(yīng)I. 5h。冷卻得淡黃色有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品。產(chǎn)品中一NCO含量為8%。實(shí)施例3 聚酯多元醇(型號210)在-O. lMPa、130°C下，脫水I. 5h，得聚醚。將聚醚降溫至常溫，為26°C ；反應(yīng)釜中加入85kg的IPDI，然后加入220kg聚醚，開啟攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)
1.5h，加入12kg有機(jī)硅硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在上述溫度下反應(yīng)2h，，得有機(jī)硅改性聚氨酯；將12kg環(huán)氧樹脂加入到有機(jī)硅改性聚氨酯中，加熱至70°C，反應(yīng)2. 5h。冷卻得無色有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品。產(chǎn)品中一NCO含量為12%。實(shí)驗(yàn)例本發(fā)明實(shí)施例所得有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑，使用時(shí)直接粘接。粘接力測試采用國標(biāo)如下GB/T 6329 :膠黏劑對接接頭拉伸強(qiáng)度的測定方法，GB/T 7124 :膠黏劑拉伸剪切強(qiáng)度測定方法，GB/T 6328 :膠黏劑剪切沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)方法。測試結(jié)果見表I。表I實(shí)施例成品性能測試
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于，是將聚醚與具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)和有機(jī)硅反應(yīng)，得到有機(jī)硅改性聚氨酯，然后與環(huán)氧樹脂反應(yīng)而得。
2.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述聚醚是由聚酯多元醇脫水I.5-2. 5h制得，所述聚酯多元醇為聚酯二元醇、或聚酯三元醇、或其混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述聚醚是由聚酯多元醇在真空度-O. 08 至-O. IMPa 下，110_130°C脫水制得。
4.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述聚醚是在常溫下加入到具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)中，然后升溫至70-90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程中加入有機(jī)硅，繼續(xù)反應(yīng)得到有機(jī)硅改性聚氨酯。
5.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述聚醚與具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)反應(yīng)的時(shí)間為2. 5-3. 5h，聚醚和具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)加入的重量份分別為200-300份和 80-100 份，
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)硅是在反應(yīng)進(jìn)行O.5-1. 5小時(shí)時(shí)加入,加入的重量份為10-15份,所述有機(jī)娃為聚娃氧燒或娃燒偶聯(lián)劑。
7.如權(quán)利要求1-5任一所述的制備方法，其特征在于，所述具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)選自甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯、正丁基異氰酸酯、叔丁基異氰酸酯、3-氯-4-甲基苯基異氰酸酯、對三氟甲基苯基異氰酸酯和間四甲基二甲苯二異氰酸酯中的一種。
8.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)硅改性聚氨酯與環(huán)氧樹脂反應(yīng)的條件為80-100°C下反應(yīng)I. 5-2. 5h。
9.如權(quán)利要求I或7所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)硅改性聚氨酯與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)，是將5-10重量份的環(huán)氧樹脂加入到有機(jī)硅改性聚氨酯中進(jìn)行反應(yīng)；所述環(huán)氧樹脂是為雙酌· A環(huán)氧樹脂。
10.權(quán)利要求1-9任一所述的制備方法制得的有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑的制備方法，是將聚醚與具有異氰酸酯基團(tuán)的物質(zhì)反應(yīng)，得到有機(jī)硅改性聚氨酯，然后與環(huán)氧樹脂反應(yīng)。本發(fā)明提出的制備方法工藝簡單，易于操作。所得到的有機(jī)硅聚氨酯膠粘劑不僅粘結(jié)性能優(yōu)異、柔韌性好、耐低溫、抗沖擊，而且可以耐80℃的環(huán)境溫度，可用于有機(jī)械振動、產(chǎn)生熱量的工業(yè)部件的粘結(jié)，如機(jī)床、在地震高發(fā)地區(qū)的建筑和公共設(shè)施、熱加工車間等。適用于廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。
文檔編號C09J175/08GK102898611SQ20121033402
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者曹建強(qiáng) 申請人:蘇州市膠粘劑廠有限公司