一種有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯膠黏劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨 酯膠黏劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)（一 NHCOO -）或異氰酸酯基 (一 NC0)的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分為多異氰酸酯和聚氨酯兩大類。多異氰酸酯分子鏈 中含有異氰基（-NC0)和氨基甲酸酯基（-NH-C00-)，故聚氨酯膠粘劑表現(xiàn)出高度的活性與 極性。與含有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金 屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優(yōu)良的化學(xué)粘接力。
[0003] 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。
[0004] 聚氨酯膠黏劑（PU)由于綜合性能優(yōu)良而被廣泛地應(yīng)用于民用、體育、航天、軍事 等領(lǐng)域，成為不可缺少的重要材料之一。
[0005] 聚氨酯膠粘劑耐高溫、耐熱、耐老化性能欠佳。同時(shí)其耐水性不好，限制了其在一 些特殊環(huán)境下的使用。
[0006] 有機(jī)硅具有良好的耐熱、耐老化性能，用有機(jī)硅改性聚氨酯，在保持聚氨酯原有性 能不變的情況下，有機(jī)硅的加入可提高聚氨酯膠粘劑的耐熱性、耐候性和耐老化性。將有機(jī) 硅用于改性聚氨酯，將有利于發(fā)揮有機(jī)硅材料的特性，改善聚氨酯膠粘劑的性能。這是克服 單一高分子材料性能缺陷的一條重要途徑，這將會(huì)極大擴(kuò)展聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑及其制備方法，得到的 聚氨酯膠粘劑由于含有硅氧烷基的端基，可與多種材料表面的羥基反應(yīng)水解生成硅羥基， 能增加膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度。為了提高聚氨酯膠粘劑的耐蒸煮性能，在聚氨酯膠粘劑合成過 程中，加入有機(jī)硅，以進(jìn)一步提高聚氨酯膠粘劑的柔韌性、耐熱性、耐水性等特性。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 本發(fā)明的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑是由以下重量份的原料制成：
[0010] 聚醚多元醇 50-150份 多異氰酸酯 100-200份 共聚樹脂 20-60份 萜烯樹脂 20-60份 二苯胺 10-15份 二氧化硅 5-15份 溶劑 150-250份。
[0011] 進(jìn)一步：本發(fā)明的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑是由以下重量份的原料 制成：
[0012] 聚醚多元醇 100份 多異氰酸酯 140份 共聚樹脂 41份 廠烯樹脂 40份 二苯胺 12份 二氧化硅 10汾 溶劑 188份。
[0013] 所述的聚醚多元醇為聚醚二醇或聚醚三醇，分子量在500-5500。
[0014] 所述的多異氰酸酯是TDI、IPDI、MDI或HDI中的一種。
[0015] 所述的共聚樹脂是石油與松香共聚樹脂。
[0016] 所述的萜烯樹脂的軟化點(diǎn)在85-110°C。
[0017] 所述的溶劑是醋酸乙酯、醋酸溶纖劑或醋酸丁酯中的一種。
[0018] 本發(fā)明的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑的制備方法的具體步驟如下：
[0019] (1)在反應(yīng)釜中加入聚醚多元醇和多異氰酸酯充分?jǐn)嚢?. 5-1小時(shí)；
[0020] (2)反應(yīng)釜溫度加熱至80-1KTC，反應(yīng)2-4小時(shí)；
[0021] (3)降溫至20-30°C加入共聚樹脂、溶劑和萜烯樹脂，快速加入，加完后升溫至 70-90°C反應(yīng)4-6小時(shí)；
[0022] (4)反應(yīng)完成后，降溫至60°C，加入二甲苯、二氧化硅和剩余的溶劑，溫度控制在 80-95°C反應(yīng)2-4小時(shí)；
[0023] (5)反應(yīng)完成后，降溫至常溫過濾出料，得到有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏 劑。
[0024] 步驟（3)中，所加入溶劑的量與總?cè)軇┑闹亓勘葹?0 :150-250,優(yōu)選為80 :188。
[0025] 本發(fā)明的積極效果如下：
[0026] 本發(fā)明的聚氨酯膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度和耐蒸煮性能大大增加，同時(shí)其柔韌性、耐熱 性、耐水性特性也得到提高，擴(kuò)展了聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面的實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 本發(fā)明的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑的制備方法的具體步驟如下：
[0030] (1)在反應(yīng)釜中加入聚醚多元醇100g和多異氰酸酯140g充分?jǐn)嚢?小時(shí)；
[0031] (2)反應(yīng)釜溫度加熱至100°C，反應(yīng)3小時(shí)；
[0032] (3)降溫至25 C加入共聚樹脂41g、i谷劑80g和爾條樹脂40g，快速加入，加完后升 溫至80°C反應(yīng)5小時(shí)；
[0033] (4)降溫至60度加入二甲苯12g、二氧化硅IOg和溶劑108g，溫度控制在90°C反 應(yīng)3小時(shí)；
[0034] (5)降溫至常溫過濾出料。
[0035] 聚醚多元醇是聚醚三醇，分子量為500-5500。
[0036] 多異氰酸酯是MDI。
[0037] 共聚樹脂是石油與松香共聚樹脂。
[0038] 萜烯樹脂是軟化點(diǎn)在85-110°C的萜烯樹脂。
[0039] 溶劑是醋酸丁酯。
[0040] 實(shí)施例2
[0041] 本發(fā)明的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑的制備方法的具體步驟如下：
[0042] (1)在反應(yīng)釜中加入聚醚多元醇50g和多異氰酸酯200g充分?jǐn)嚢?. 5小時(shí)；
[0043] (2)反應(yīng)釜溫度加熱至80°C，反應(yīng)4小時(shí)；
[0044] (3)降溫至20°C加入共聚樹脂20g、溶劑80g和萜烯樹脂60g，快速加入，加完后升 溫至70°C反應(yīng)6小時(shí)；
[0045] (4)降溫至60度加入二甲苯10g、二氧化硅15g和溶劑70g，溫度控制在80°C反應(yīng) 4小時(shí)；
[0046] (5)降溫至常溫過濾出料。
[0047] 聚醚多元醇是聚醚二醇，分子量在500-5500。
[0048] 多異氰酸酯是TDI。
[0049] 共聚樹脂是石油與松香共聚樹脂。
[0050] 萜烯樹脂是軟化點(diǎn)在85-110°C的萜烯樹脂。
[0051] 溶劑是醋酸乙酯。
[0052] 實(shí)施例3
[0053] 本發(fā)明的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑的制備方法的具體步驟如下：
[0054] (1)在反應(yīng)釜中加入聚醚多元醇150g和多異氰酸酯100g充分?jǐn)嚢?小時(shí)；
[0055] (2)反應(yīng)釜溫度加熱至110°C，反應(yīng)2小時(shí)；
[0056] (3)降溫至30°C加入共聚樹脂60g、溶劑80g和萜烯樹脂20g，快速加入，加完后升 溫至90°C反應(yīng)4小時(shí)；
[0057] (4)降溫至60度加入二甲苯15g、二氧化硅5g和溶劑170g，溫度控制在95°C反應(yīng) 2小時(shí)；
[0058] (5)降溫至常溫過濾出料。
[0059] 聚醚多元醇是聚醚三醇，分子量在500-5500。
[0060] 多異氰酸酯是HDI。
[0061] 共聚樹脂是石油與松香共聚樹脂。
[0062] 萜烯樹脂是軟化點(diǎn)在85-110°C的萜烯樹脂。
[0063] 溶劑是醋酸溶纖劑。
[0064] 將實(shí)施例1-3制備的膠黏劑進(jìn)行以下性能檢測：
[0065] 1、粘接性能檢測，參照GB/T 17657-2013中4. 18膠層剪切強(qiáng)度測定，以實(shí)例1-3 所得成品與普通聚氨酯膠黏劑做進(jìn)行對比測試，測試結(jié)果如表1所示：
[0066] 表 1
[0067]
[0068] 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，專利中實(shí)例1-3中所得改性聚氨酯膠黏劑粘接性能比普通聚氨酯膠 黏劑尚20 %左右。
[0069] 2、耐蒸煮性能檢測，參照GB/T 17657-2013中4. 1911類浸漬剝離性能測定，以實(shí) 例1-3所得成品與普通聚氨酯膠黏劑做進(jìn)行對比測試，測試結(jié)果如表2所示：
[0070] 表 2
[0071]
[0072] 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，專利中實(shí)例1-3中所得改性聚氨酯膠黏劑耐蒸煮性能高于普通聚氨 酯膠黏劑。
[0073] 3、耐熱性能檢測，參照GB/T 17657-2013中4. 29耐高溫性能檢測，以實(shí)例1-3所 得成品與普通聚氨酯膠黏劑做進(jìn)行對比測試，測試結(jié)果如表3 :
[0074] 表 3
[0075]
[0076] 4、耐水性能檢測，試件用25°C水浸泡24h，48h，觀察試件有無開裂及程度，以實(shí)例 1-3所得成品與普通聚氨酯膠黏劑做進(jìn)行對比測試，測試結(jié)果如表4 :
[0077] 表 4
[0078]
[0079] 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，專利中實(shí)例1-3中所得改性聚氨酯膠黏劑耐水性能高于普通聚氨酯 膠黏劑。
[0080] 結(jié)論：普通聚氨酯膠固化后膠層較硬較脆，專利中實(shí)例1-3中所得改性聚氨酯膠 黏劑固化后柔韌性良好。
[0081] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所述膠黏劑是由以下重 量份的原料制成： 聚醚多元醇 50-150份 多異氰酸酯 100-200份 共聚樹脂 20-60份 萜烯樹脂 20-60份 二苯胺 10-15份 二氧化硅 5-15份 溶劑 150-250份。2. 如權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所述膠 黏劑是由以下重量份的原料制成： 聚醚多元醇 100份 多異氰酸酯 140份 共聚樹脂 41份 陸烯樹脂 40份 二苯胺 12份 二氧化硅 10份 溶劑 188份。3. 如權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所 述的聚醚多元醇為聚醚二醇或聚醚三醇，分子量在500-5500。4. 如權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所 述的多異氰酸酯是TDI、IPDI、MDI或HDI中的一種。5. 如權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所 述的共聚樹脂是石油與松香共聚樹脂。6. 如權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所 述的萜烯樹脂的軟化點(diǎn)在85-110°C。7. 如權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑，其特征在于：所 述的溶劑是醋酸乙酯、醋酸溶纖劑或醋酸丁酯中的一種。8. -種制備如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑的 方法，其特征在于：所述的制備方法的具體步驟如下： (1) 在反應(yīng)釜中加入聚醚多元醇和多異氰酸酯充分?jǐn)嚢?. 5-1小時(shí)； (2) 反應(yīng)釜溫度加熱至80-110°C，反應(yīng)2-4小時(shí)； (3) 降溫至20-30°C加入共聚樹脂、溶劑和萜烯樹脂，快速加入，加完后升溫至70-90°C 反應(yīng)4-6小時(shí)； (4) 反應(yīng)完成后，降溫至60 °C，加入二甲苯、二氧化硅和剩余的溶劑，溫度控制在 80-95°C反應(yīng)2-4小時(shí)； (5) 反應(yīng)完成后，降溫至常溫過濾出料，得到有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑。9. 如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，所加入溶劑的量與總?cè)軇?的重量比為80 :150-250。10. 如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，所加入溶劑的量與總?cè)?劑的重量比為80 :188。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)硅改性單組份濕固化聚氨酯膠黏劑及其制備方法，所述膠黏劑是由以下重量份的原料制成：聚醚多元醇50-150份、多異氰酸酯100-200份、共聚樹脂20-60份、萜烯樹脂20-60份、二苯胺10-15份、二氧化硅5-15份、溶劑150-250份。本發(fā)明的聚氨酯膠粘劑由于含有硅氧烷基的端基，可與多種材料表面的羥基反應(yīng)水解生成硅羥基，能增加膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度。為了提高聚氨酯膠粘劑的耐蒸煮性能，在聚氨酯膠粘劑合成過程中，加入有機(jī)硅，以進(jìn)一步提高聚氨酯膠粘劑的柔韌性、耐熱性、耐水性等特性。
【IPC分類】C08G18/73, C09J175/08, C08G18/48, C09J11/04, C08G18/75, C08G18/76
【公開號】CN104910851
【申請?zhí)枴緾N201510300177
【發(fā)明人】時(shí)君友
【申請人】北華大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月3日