一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料的制作方法

本发明属于胶粘剂
技术领域：
，具体涉及一种聚氨酯-聚硫氨酯胶粘剂新材料及其制备方法。
背景技术：
：聚氨酯(pu)粘接剂是分子链中含有氨酯基(-nhcoo-)和(或)异氰酸酯基(-nco)类的粘接剂，自1940年德国研究人员发现并应用到第二次世界大战中的坦克履带上以来，虽发展历史不长，但由于其优良的粘接性能和对多种基材的粘接适应性，使其应用领域不断扩大，近年来在国内外成为发展最快的胶粘剂，已成为八大合成胶粘剂中的重要品种之一。聚氨酯粘接剂种类繁多，一般按照其应用领域不同，性能要求也有差异，其应用领域主要包括汽车用聚氨酯胶粘剂、木材用聚氨酯胶粘剂、鞋用聚氨酯胶粘剂、包装用聚氨酯胶粘剂、建筑用聚氨酯胶粘剂、油墨用聚氨酯粘接剂、书籍装订用聚氨酯胶粘剂，广泛应用于铁路建设、航天器材文物保护与修复、军工产业、文具用品、医疗卫生等方面。然而，由于聚氨酯中的氨基甲酸酯键相对非常稳定，作为热固性材料在固化后难以进行再加工或修复；而氨基硫酸酯中的硫原子量比较大、键能更低、柔韧性更好，因此具有更强的再加工性。在聚氨酯粘结材料体系中引入聚硫氨酯结构基团，不仅可以产生新的粘结材料体系，同时会对其粘接性能、机械性能等产生新的影响。技术实现要素：本发明的目的是提供一种聚氨酯-聚硫氨酯胶粘剂新材料及其制备方法。该胶粘剂具备环保、初始粘接强度高、综合粘接强度好、制备方便的特点，可广泛应用于陶瓷、玻璃、金属件以及高分子塑料的粘接。在聚氨酯体系中引入聚硫醇结构，显著提高了其初始粘接强度，有利于工程应用。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料，包括a组分、b组分和c组分，所述a组分为聚醚型羟基组分，b组分为异氰酸酯组分，c组分为硫醇化合物组分；其中a组分和b组分按一定比例混合均匀得到聚氨酯粘接剂，b组分和c组分按一定比例混合均匀得到聚硫氨酯粘接剂，a、b、c三种组分按一定比例混合均匀得到所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料。所述硫醇化合物一般为双巯基乙酸乙二醇酯(gdma)、三羟甲基丙烷三(3-羟基丙酸酯)(ttmp)、四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(ptmp)、肌醇六(巯基丙酸酯)(dhmp)、聚硫醇capcure3800中的一种或多种。所述聚醚型羟基组分例如商品化试剂ht-8651a；所述异氰酸酯组分例如商品化试剂ht-8651b。所述a组分、b组分、c组分三种材料搅拌混合均匀后，必要时采取真空抽滤脱泡，在室温或高温(50-80℃)下固化，即可实现其粘接功能。进一步的，所述聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料中聚氨酯与聚硫氨酯的质量比优选为1:5～5:1，其中形成聚氨酯的a组分和b组分的混合质量比为1:1，形成聚硫氨酯的b组分和c组分的混合质量比为1:5～5:1。在本发明的一些实施例中，所述a组分为ht-8651a，b组分为ht-8651b，c组分为capcure3800，其中形成聚氨酯的a组分和b组分的混合质量比为1:1，形成聚硫氨酯的b组分和c组分的混合质量比为2:1，聚氨酯与聚硫氨酯的质量比为2:3～8:3。本发明的优点在于：提供了一种聚硫醇改性的聚氨酯-聚硫氨酯胶粘剂新材料及其制备方法。与现有材料与技术相比，该胶粘剂具备环保、初始粘接强度高、综合粘接性能好、操作方便的特点，可广泛应用于陶瓷、玻璃、金属件以及高分子塑料的粘接。在聚氨酯体系中引入硫醇结构，显著提高了其初始粘接强度，有利于工程应用。附图说明图1是本发明实施例制备的聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料0#样品及3#样品不同时间粘接金属及玻璃的效果图。具体实施方式下面结合附图，通过实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但不以任何方式限制本发明的范围。实施例1按照表1中的质量比例，将聚醚型羟基组分ht-8651a、异氰酸酯组分ht-8651b、聚硫醇组分capcure3800三种样品分别称量于25ml烧杯中，玻璃棒搅拌混合均匀后，必要时采取真空抽滤脱除气泡。混合均匀后转入聚四氟乙烯哑铃型的模具中，上面盖上平整的聚四氟乙烯盖子，在室温或高温下固化，脱模后即可得到哑铃型聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料独立样条。将上述混合均匀的样品涂抹至表面洁净的玻璃、金属、陶瓷以及高分子塑料表面，然后用另一块相同的表面进行粘接，静置固化，即得粘接表面。表1.聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料的组成及力学性能测试数据样品编号3800/ht-8651a/ht-8651b粘接强度/mpa弹性模量/mpa断裂伸长率/％0#0/1/17.756130.68139.451#1/10/125.332131.34109.142#1/4/65.480538.2584.703#1/2/46.143840.45104.314#1/1/36.109974.2872.125#5/2/125.278449.2232.536#1/0/24.916820.0025.20从表1实验数据可知，本发明在原聚氨酯体系中引入硫醇化合物后，所得聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料整体的粘接强度和断裂伸长率有所下降，弹性模量先增大后降低，表明硫醇化合物的引入提高了材料的刚性。所得聚氨酯-聚硫氨酯复合粘结材料中，随着硫醇化合物比例的增大，材料对金属块的粘接强度和弹性模量均先增大后减小，而断裂伸长率则逐渐下降，即三种原料共混制备粘接剂时存在一个最佳的比例，所获得的粘结材料3#样品具有最好的综合性能(即聚硫醇3800/ht-8651a/ht-8651b＝1/2/4时，对金属块的粘接强度为6.14mpa，弹性模量为40.45mpa，断裂伸长率为104.31％)。所得聚氨酯-聚硫氨酯粘结材料可实现对金属、陶瓷、玻璃、高分子塑料的有效粘接，相比于原双组份聚氨酯结构胶，硫醇化合物的引入，在力学性能不下降的前提下，显著提高了粘结材料的初始粘接强度，有利于工程应用。如图1所示，将0#和3#样品分别对玻璃烧杯、金属块体进行粘接，可以发现：0#样品在20分钟时既不能有效粘接住金属块体，也不能使药匙粘住烧杯而将烧杯提起。说明0#样品在前20分钟内，对金属块体和玻璃均不能有效粘接。3#样品搅拌混合时，烧杯壁明显有发热现象，2分钟内即变得十分粘稠，5分钟后即可实现对金属块体的有效粘接，5分钟内药匙即能提起烧杯。这说明3#样品在5分钟内，对金属块体和玻璃均能有效粘接。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12