一种聚脲-聚亚胺粘合剂及其制备方法和应用

本发明属于粘合剂，具体涉及一种聚脲-聚亚胺粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、结构胶是一种能够将两种或多种材料表面进行牢固化学连接的功能性材料，可以辅助或部分替代机械连接技术（如焊接），已在工程建造、电子封装、汽车及航空航天制造等领域得到广泛应用。然而，目前所用粘合剂的粘合强度不满足高性能要求，且粘合后的试件在低温或高温时会因局部内应力过高而脆断或内聚能显著降低而迅速脱粘，在实际的复杂应用场景中仍存在一定局限性。此外，因追求高强度而提升的共价交联密度会导致粘合剂网络缺乏可重复使用性和可擦除性，一旦发生错误粘接或需要回收粘合后的零件，往往难以实现无损去除或重复使用，这使得粘合剂在精密装配及封装等场景的应用进一步受限。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚脲-聚亚胺粘合剂及其制备方法和应用。本发明所述的聚脲-聚亚胺粘合剂，在宽温度范围内均可保持高粘合强度且可以重复使用、可以擦除，既能满足高强度和复杂环境稳定可靠服役的需求，又能够在必要时实现完全擦除与重复利用。

2、本发明提供了一种聚脲-聚亚胺粘合剂，按摩尔分数计，包括以下原料：

3、双官能度脂肪族异氰酸酯35~50%；第一双端氨基官能化脂肪族分子35~45%；第二双氨基官能化脂肪族分子5~10%；双官能度芳香醛分子2~5%；双官能度芳香胺分子1~5%；三官能度芳香醛分子0.5~2%；

4、所述第一双端氨基官能化脂肪族分子选自端氨基聚丙二醇、己二胺、丁二胺、癸二胺、1,4-丁二醇双(3-氨丙基)醚和五乙烯六胺中的一种或多种组合；

5、所述第二双端氨基官能化脂肪族分子选自草酸二酰肼、丁二酸二酰肼、己二酸二酰肼、富马酸二酰肼和月桂二酸二酰肼中的一种或多种组合。

6、优选的，所述双官能度脂肪族异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。

7、优选的，所述双官能度芳香醛分子选自对苯二甲醛、间苯二甲醛、邻苯二甲醛、4,4'-联苯二甲醛和1,5-萘二甲醛中的一种或多种组合。

8、优选的，所述双官能度芳香胺分子选自对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基联苯、4,4'-[1,4-苯基双(氧)]双[3-(三氟甲基)苯胺]、4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-[1,4-苯基双(氧)]双苯胺和2,6-吡啶二胺中的一种或多种组合。

9、优选的，所述三官能度芳香醛分子选自1,3,5-苯三甲醛、2,4,6-三甲酰基均苯三酚、1,3,5-三(4-甲酰基苯基)苯、2,4,6-三甲酰基-1,3,5-三嗪和1,4,7-萘三甲醛中的一种或多种组合。

10、优选的，所述原料中双官能度脂肪族异氰酸酯的摩尔分数为40~46%；所述原料中第一双端氨基官能化脂肪族分子的摩尔分数为36~42%。

11、本发明还提供了上述技术方案所述的聚脲-聚亚胺粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

12、将双官能度脂肪族异氰酸酯、第一双端氨基官能化脂肪族分子、第二双端氨基官能化脂肪族分子和极性有机溶剂混合进行第一聚合反应，得到含聚脲体系；

13、将所述含聚脲体系、双官能度芳香醛分子、双官能度芳香胺分子和三官能度芳香醛分子混合进行第二聚合反应，得到所述聚脲-聚亚胺粘合剂。

14、优选的，所述第一聚合反应的温度为0~60℃，时间为3~9h。

15、优选的，所述第二聚合反应的温度为80~160℃，时间为2~6h。

16、本发明还提供了上述技术方案所述的聚脲-聚亚胺粘合剂或者上述制备方法得到的聚脲-聚亚胺粘合剂在精密装配或封装中的应用。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、本发明提供了一种聚脲-聚亚胺粘合剂，按摩尔分数计，包括以下原料：双官能度脂肪族异氰酸酯35~50%；第一双端氨基官能化脂肪族分子35~45%；第二双端氨基官能化脂肪族分子5~10%；双官能度芳香醛分子2~5%；双官能度芳香胺分子1~5%；三官能度芳香醛分子0.5~2%。

19、本发明提供了一种超高粘合强度、宽温度范围适用、可温和绿色脱粘附的聚脲-聚亚胺粘合剂，通过分子设计、单体选用、聚合物网络构造设计，罕见地同时满足了粘合剂在低温环境下和高温环境下均能保持高粘合强度的深层次分子机制，即：柔性且富含氢键位点的聚脲占主体，保证了对基底的浸润性，提高了基础的界面粘附和内聚强度；刚性的聚亚胺组分占比较低，保证了粘合剂低温不会过分变脆而是内聚能大大提升，使粘合强度不降反而显著提升近一倍；刚性聚亚胺原位形成的纳米相区既可以作为可逆交联位点进一步提升粘合剂的内聚能，又可以通过阳离子-等作用增强粘合剂与基底的界面锚定，使该粘合剂在室温条件下也展现出卓越的强度，同时刚性结构的引入和交联位点的补充也帮助材料在高温条件下链段没有过快松弛从而出现迅速脱粘的现象，保证了粘合剂在高温条件下的可靠粘接。而且，由于粘合剂网络内部的可逆交联和动态化学键，所述粘合剂可以反复利用，且在绿色溶剂中温和条件下即可实现彻底擦除。

20、本发明提供的聚脲-聚亚胺粘合剂，具有超高粘合强度、宽温度范围适用、可温和绿色脱粘附（可绿色擦除）的优势，且对广泛种类基底均具有粘合性能，具有重要的实际使用价值和广阔的市场前景。

1.一种聚脲-聚亚胺粘合剂，其特征在于，按摩尔分数计，包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的聚脲-聚亚胺粘合剂，其特征在于，所述双官能度脂肪族异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的聚脲-聚亚胺粘合剂，其特征在于，所述双官能度芳香醛分子选自对苯二甲醛、间苯二甲醛、邻苯二甲醛、4,4'-联苯二甲醛和1,5-萘二甲醛中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的聚脲-聚亚胺粘合剂，其特征在于，所述双官能度芳香胺分子选自对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基联苯、4,4'-[1,4-苯基双(氧)]双[3-(三氟甲基)苯胺]、4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-[1,4-苯基双(氧)]双苯胺和2,6-吡啶二胺中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的聚脲-聚亚胺粘合剂，其特征在于，所述三官能度芳香醛分子选自1,3,5-苯三甲醛、2,4,6-三甲酰基均苯三酚、1,3,5-三(4-甲酰基苯基)苯、2,4,6-三甲酰基-1,3,5-三嗪和1,4,7-萘三甲醛中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的聚脲-聚亚胺粘合剂，其特征在于，所述原料中双官能度脂肪族异氰酸酯的摩尔分数为40~46%；所述原料中第一双端氨基官能化脂肪族分子的摩尔分数为36~42%。

7.权利要求1~6任一项所述的聚脲-聚亚胺粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合反应的温度为0~60℃，时间为3~9h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二聚合反应的温度为80~160℃，时间为2~6h。

10.权利要求1~6任一项所述的聚脲-聚亚胺粘合剂或者权利要求7~9任一项所述的制备方法得到的聚脲-聚亚胺粘合剂在精密装配或封装中的应用。