一種適用于金屬粘接的單組份聚氨酯密封膠及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種膠粘劑，具體涉及一種單組份聚氨酯密封膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯密封膠因其優(yōu)良的彈性、強(qiáng)度及耐寒性被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑等行業(yè)，在 汽車行業(yè)主要用于擋風(fēng)玻璃、車門及車身等其它部件裝配時(shí)的密封。
[0003]目前，聚氨酯密封膠主要分為單組份和雙組份兩種類型，單組份為濕氣固化型，雙 組份為反應(yīng)固化型。雙組份有固化快、性能好的特點(diǎn)，但使用時(shí)需配制，工藝復(fù)雜。單組份 密封膠具有施工方便、勿需調(diào)配、容易擠出的特點(diǎn)，適用于自動(dòng)化流水作業(yè)，因此，單組份密 封膠的開發(fā)和利用備受關(guān)注。
[0004] 但單組份聚氨酯密封膠對(duì)鋁、鋼等金屬的粘接效果差，目前都需涂覆底膠來實(shí)現(xiàn) 其對(duì)金屬的粘接，但底膠中含有較多揮發(fā)性溶劑，毒性較大，不利于環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有的單組份聚氨酯密封膠存在的對(duì)鋁、鋼等金屬的粘接效果差且需涂覆底 膠，不環(huán)保等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無需使用底涂、操作簡單且環(huán)保的適用于金 屬粘接的單組份聚氨酯密封膠。
[0006] 同時(shí)針對(duì)該單組份聚氨酯密封膠，還提供一種該單組份聚氨酯密封膠的制備方 法。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0008] -種適用于金屬粘接的單組份聚氨酯密封膠，該單組份聚氨酯密封膠中添加粘接 促進(jìn)劑，且該粘接促進(jìn)劑由異氰酸酯與帶有活潑氫基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)制得，其中-NCO 與-HX的摩爾比3:1~I:L1。
[0009] 優(yōu)選的，所述粘接促進(jìn)劑為將NCO基團(tuán)部分或者全部封閉，帶有部分或者不帶有 NCO基團(tuán)且含有一個(gè)以上端硅氧烷基團(tuán)的粘接促進(jìn)劑。
[0010] 優(yōu)選的，所述粘接促進(jìn)劑的具體合成方法如下：
[0011] 首先，將異氰酸酯加熱到50°c;
[0012] 接著，緩慢滴加計(jì)算量的硅烷偶聯(lián)劑，在60°C~70°C下反應(yīng)1~5h，制得粘接促進(jìn) 劑。
[0013]優(yōu)選的，所述的異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)、甲苯二異氰酸酯 (TDI)、4, 4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（HMDI)、1，6-已二異氰酸酯（HDI)、對(duì)苯二異氰酸 酯（Proi)、異佛爾酮二異氰酸酯（iroi)、TDI三聚體、HDI三聚體、IPDI三聚體等；所述的 硅烷偶聯(lián)劑包括苯氨甲基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三甲氧基硅烷、 y-巰基丙基三甲氧基硅烷、二（y-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、N-(正丁基）-y-氨丙基 三甲氧基硅烷、N-(P-氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧 基硅烷、N-環(huán)己基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等。
[0014] 優(yōu)選的，所述單組份聚氨酯密封膠的各組分及重量份數(shù)如下：
[0015]
[0016] 優(yōu)選的，所述增塑劑選自鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二酸酯類，其中鄰苯二甲酸酯類 包括鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二（2-丙 基庚）酯等，脂肪族二酸酯類包括己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛脂、癸二酸二 乙酯等。
[0017] 優(yōu)選的，所述吸水劑包括對(duì)甲基苯磺酰異氰酸酯、原甲酸三乙酯、氧化鈣中的一種 或多種。
[0018] 優(yōu)選的，所述碳酸鈣包括重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、納米碳酸鈣中的一種或多種。
[0019] 優(yōu)選的，所述催化劑為有機(jī)錫類催化劑及叔胺類催化劑，其中有機(jī)錫類包括二月 桂酸二正丁基錫、雙（乙酰丙酮基）二丁基錫、辛酸亞錫、二醋酸二丁基錫，叔胺類包括三亞 乙基二胺、環(huán)己基甲基叔胺、雙嗎啉基二乙基醚。
[0020] 針對(duì)上述的單組份聚氨酯密封膠，其制備方法步驟如下：
[0021] (1)將填料于120°C條件下干燥5~24h;
[0022] (2)將增塑劑5~40份，聚氨酯預(yù)聚體35~50份，吸水劑0? 5~6份加入攪拌反 應(yīng)釜中，抽真空，攪拌脫泡〇. 5h;
[0023] (3)停止攪拌，加入干燥后的碳酸鈣20~40份、炭黑2~10份、氣相二氧化硅 0. 5~2份，攪拌抽真空1~2h;
[0024] (4)將步驟（3)得到的混料沖入氮?dú)?，加入粘接促進(jìn)劑0.6~2份；
[0025] (5)在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加入催化劑0? 01~1份；
[0026] (6)抽真空，繼續(xù)攪拌10~20min，混合均勾；
[0027] (7)充入氮?dú)饨獬婵罩脸海隽戏盅b，即得單組份聚氨酯密封膠。
[0028] 步驟（2) (3) (4) (5) (6)所述的制膠釜為雙行星混合攪拌機(jī)。
[0029] 本發(fā)明通過合成一種粘接促進(jìn)劑，并將其應(yīng)用在單組份聚氨酯密封膠中，提高單 組份聚氨酯密封膠在鋁、鋼等金屬基材的粘接力，無需使用底涂，達(dá)到操作簡單，環(huán)保等效 果。
[0030] 利用本發(fā)明提供的方案所形成的單組份聚氨酯密封膠，相對(duì)于普通聚氨酯密封膠 具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0031] 1.用本發(fā)明制備的單組份聚氨酯密封膠，在不涂覆底涂的情況下，對(duì)金屬基材，如 鋼材、鋁材等達(dá)到良好的粘接效果，具體結(jié)果如下表（CF代表內(nèi)聚層破壞）：
[0032]
[0033] 2.使用本發(fā)明提供的方案制備的單組份聚氨酯密封膠，不涂覆底涂用鋼板和鋁板 做成剪切片，其剪切強(qiáng)度如下表所示：
[0034]

【具體實(shí)施方式】
[0035] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體實(shí)例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0036] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有單組份聚氨酯密封膠存在的缺陷，合成了一種新型的粘接促進(jìn) 劑，將其應(yīng)用在單組份聚氨酯密封膠中，能夠有效提高單組份聚氨酯密封膠在鋁、鋼等金屬 基材的粘接力，無需使用底涂，達(dá)到操作簡單，環(huán)保等效果。該粘接促進(jìn)劑的合成是由異 氰酸酯與一端帶有活潑氫基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)制得，其中-NCO與-HX的摩爾比3:1~ I:I. 1 ;且將NCO基團(tuán)部分或者全部封閉，制成一種帶有部分或者不帶有NCO基團(tuán)且含有一 個(gè)以上硅氧烷基團(tuán)的粘接促進(jìn)劑。
[0037] 該粘接促進(jìn)劑分子一端的硅烷氧基（甲氧基或乙氧基）能夠與金屬基材上的微量 水發(fā)生縮合，分子另一端的異氰酸酯基或硅烷氧基，可以與密封膠中聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)形 成化學(xué)鍵而連接在一起，從而形成穩(wěn)定的粘接。故，該粘接促進(jìn)劑可以提高密封膠與難粘基 材（鋁、鋼、玻璃）的粘接性能，同時(shí)提高密封膠的力學(xué)性能。
[0038] 再者，該粘接促進(jìn)劑分子一端的娃烷氧基（甲氧基或乙氧基）能夠與金屬基材上 的微量水發(fā)生縮合，分子另一端異氰酸酯基，可以與密封膠中聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)形成化學(xué) 鍵而連接在一起。故通過該粘接促進(jìn)劑可有效提高單組份聚氨酯密封膠在鋁、鋼等金屬基 材的粘接力，且實(shí)現(xiàn)無需使用底涂。
[0039] 針對(duì)此種粘接促進(jìn)劑，本專利的具體合成方法如下：
[0040] 首先，將異氰酸酯加入燒瓶中，加熱到50°C;
[0041] 接著，緩慢滴加計(jì)算量的硅烷偶聯(lián)劑，在60 °C~70 °C下反應(yīng)1~5h，制得粘接促進(jìn) 劑。
[0042] 上述粘接促進(jìn)劑的合成中，采用的異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)、甲 苯二異氰酸酯（TDI)、4, 4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（HMDI)、1，6-已二異氰酸酯（HDI)、對(duì)苯二異氰酸酯（PI3DI)、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、TDI三聚體、HDI三聚體、IPDI三聚 體等。
[0043]而與其配合的硅烷偶聯(lián)劑包括苯氨甲基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三乙氧基硅烷、 苯氨丙基三甲氧基硅烷、y-巰基丙基三甲氧基硅烷、二（y-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、 N-(正丁基）-y-氨丙基三甲氧基硅烷、N- (P-氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、 3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷