汽车内饰低VOC高耐候水性丙烯酸无基材双面胶及制备方法与流程

本发明涉及胶黏剂，具体涉及一种汽车内饰低voc高耐候水性丙烯酸无基材双面胶及其制备方法。

背景技术：

1、当前汽车内饰粘接领域，广泛采用溶剂型丙烯酸双面胶、热熔胶以及有基材双面胶，实现内饰塑料件、皮革、海绵、无纺布等材料的复合固定；无基材双面胶因厚度均匀、粘接平整度高、无基材层力学限制，成为高端汽车内饰粘接的优选产品，多用于仪表台、门板、座椅、方向盘、顶棚等部件的精密粘接。

2、然而，现有汽车内饰用无基材双面胶大多为溶剂型体系，生产过程中大量挥发性有机溶剂（voc）释放，既不符合环保生产要求，也易导致汽车内饰甲醛、tvoc超标，影响车内空气质量；同时，溶剂型胶黏剂耐温性、耐老化性不足，汽车长期高低温交变使用环境下，易出现开胶、脱层、残胶、溢胶等问题。

3、部分水性丙烯酸无基材双面胶虽解决了环保问题，但存在明显技术缺陷：（1）初粘力与持粘力难以平衡，初粘过低导致内饰件粘接定位困难，持粘不足则长期使用粘接失效；

4、（2）耐水性、耐湿热老化性能差，无法适应汽车车内潮湿、高低温循环工况；

5、（3）对汽车内饰常用的pp、abs、pu皮革、eva海绵等低表面能、多孔材料粘接强度不足；

6、（4）胶层柔韧性欠缺，汽车内饰件形变时易出现胶层开裂，影响粘接耐久性。

7、为解决上述问题，已有研究尝试通过构建互穿或半互穿聚合物网络结构来改善压敏胶的综合性能；例如，有技术公开了由线性聚合物和交联网络聚合物组成的半互穿聚合物网络压敏胶；也有研究采用纳米sio2对丙烯酸酯压敏胶进行改性，以提升其力学性能和耐热性；但是，现有技术中未见将半互穿聚合物网络结构与纳米sio2共价键合相结合、并应用于汽车内饰低voc无基材双面胶的技术方案。

8、因此，开发一款兼具低voc环保性、高耐候性、优异粘接性能且对汽车内饰多种材质具有良好适配性的无基材双面胶，具有重要的现实意义和市场价值。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有汽车内饰用无基材双面胶存在的上述技术缺陷，提供一种汽车内饰低voc高耐候水性丙烯酸无基材双面胶及其制备方法。

2、技术方案

3、为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种汽车内饰低voc高耐候水性丙烯酸无基材双面胶，包括两层离型膜和夹持于两层离型膜之间的无基材胶膜层，所述胶膜层由水性丙烯酸酯聚合物乳液经涂布、干燥、固化后形成；

5、所述水性丙烯酸酯聚合物乳液具有半互穿聚合物网络结构，所述半互穿聚合物网络结构由交联聚合物网络和线性聚合物组成，所述线性聚合物贯穿于所述交联聚合物网络中；

6、所述水性丙烯酸酯聚合物乳液包含经硅烷偶联剂表面改性的纳米sio2，所述纳米sio2通过共价键键合于所述交联聚合物网络中。

7、进一步地，所述水性丙烯酸酯聚合物乳液的原料按重量份计包括：软单体100-160份、硬单体20-50份、功能单体2-8份、外交联剂0.5-3份、反应型乳化剂0.5-2份、引发剂0.3-1.5份、经硅烷偶联剂表面改性的纳米sio21-8份、分子量调节剂0.2-1份、ph调节剂0.1-1份、去离子水100-250份、氨水1-5份。

8、进一步地，所述软单体选自丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯中的一种或两种组合；所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯；所述软单体与所述硬单体的质量比为（4-6）:1，使所述半互穿聚合物网络的玻璃化转变温度为-40℃至-20℃。

9、进一步地，所述功能单体包含双丙酮丙烯酰胺，所述外交联剂为己二酸二酰肼；所述双丙酮丙烯酰胺的酮羰基与所述己二酸二酰肼的酰肼基在成膜过程中发生脱水缩合反应，形成腙键交联结构。

10、进一步地，所述纳米sio2的粒径为10-50nm，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（kh-570），所述硅烷偶联剂的用量为所述纳米sio2质量的5%-15%。

11、进一步地，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种组合；所述分子量调节剂为叔十二烷基硫醇；所述ph调节剂为碳酸氢钠。

12、进一步地，所述胶膜层的厚度为50-200μm。

13、本发明还提供一种汽车内饰低voc高耐候水性丙烯酸无基材双面胶的制备方法，包括以下步骤：

14、（1）纳米sio2的表面改性：将纳米sio2分散于乙醇/水混合溶剂中，加入硅烷偶联剂，在60-80℃下搅拌反应4-8小时，反应完成后分离、洗涤、干燥，得到表面带有可聚合双键的改性纳米sio2；

15、（2）种子乳液聚合：将部分软单体、全部硬单体、部分功能单体、部分反应型乳化剂、步骤（1）制得的改性纳米sio2、部分引发剂和去离子水加入反应釜中，在70-85℃下预乳化30-60分钟，然后升温至75-85℃引发聚合，反应2-4小时，制得含有交联聚合物网络的种子乳液，所述改性纳米sio2通过其表面可聚合双键共价键合于所述交联聚合物网络中；

16、（3）分段乳液聚合：在步骤（2）制得的种子乳液的基础上，将剩余的软单体、剩余的功能单体、剩余的反应型乳化剂、分子量调节剂和引发剂配制成预乳化液，在3-5小时内滴加入反应体系中，滴加完毕后保温反应1-3小时，使第二段聚合在所述交联聚合物网络中原位进行，生成的线性聚合物与所述交联聚合物网络相互贯穿、缠结，形成半互穿聚合物网络结构；

17、（4）后处理与外交联：反应结束后降温至40-50℃，加入外交联剂水溶液和氨水，调节ph至7-8，搅拌均匀后过滤出料，得到水性丙烯酸酯聚合物乳液；

18、（5）涂布与固化：将步骤（4）制得的水性丙烯酸酯聚合物乳液涂布于离型膜的离型面上，在40-80℃下干燥固化，形成胶膜层；

19、（6）复合与收卷：将步骤（5）制得的胶膜层与另一层离型膜复合，使胶膜层夹持于两层离型膜之间，经收卷、分切，得到汽车内饰低voc高耐候水性丙烯酸无基材双面胶。

20、进一步地，步骤（1）中所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述硅烷偶联剂的用量为所述纳米sio2质量的5%-15%。

21、进一步地，步骤（2）中所述部分软单体占软单体总量的30%-50%，所述部分引发剂占引发剂总量的30%-50%。

22、进一步地，步骤（5）中所述离型膜为氟素离型膜或硅酮离型膜，所述胶膜层的厚度为50-200μm。

23、有益效果

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、1.本发明采用全水性配方体系，不含挥发性有机溶剂，voc含量趋近于零，完全满足汽车内饰环保标准；与溶剂型双面胶相比，生产过程中无有机溶剂释放，使用过程中无有害气体挥发，从根源上解决了汽车内饰voc超标问题，保障车内空气质量。

26、2.本发明通过构建半互穿聚合物网络结构——交联聚合物网络提供骨架支撑和内聚强度，线性聚合物提供粘性和柔韧性——实现了初粘力与持粘力的高效平衡；相比于普通水性丙烯酸压敏胶，本发明在保持较高初粘力的同时，持粘力显著提升，既保证了内饰件粘接时的快速定位，又确保了长期使用的粘接稳定性。

27、3.本发明中纳米sio2通过共价键键合于交联聚合物网络中，纳米sio2的刚性粒子效应对聚合物基体起到增强增韧作用；同时，半互穿网络结构限制了聚合物链在高温下的相对滑移，外交联体系（daam-adh）进一步提高了交联密度；多重交联/增强机制的协同作用，使本发明双面胶可在-40℃至120℃汽车工况下长期使用，耐湿热老化性能优异，不开胶、不变质、不失效。

28、4.本发明通过添加适量增粘树脂与润湿剂，降低了胶液表面张力，对汽车内饰pp、abs、pu皮革、eva海绵、无纺布等多种材质均具备高粘接强度，低表面能pp材料剥离强度可达8n/25mm以上，解决了传统胶黏剂材质适配性差的问题。

29、5.本发明的分段固化工艺保证了胶层均匀无缺陷；胶层抗溢胶、抗残胶，柔韧性优异，适配内饰件形变，便于后期拆解维修。