一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法与流程

1.本技术涉及胶水的技术领域，尤其是涉及一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法。


背景技术：

2.胶水是连接两种材料的中间体，多以水剂出现，属于精细化工类，种类繁多，主要以粘料、物理形态、硬化方法和被粘物材质来进行分类，常见的有瞬间胶、环氧树脂粘结类、厌氧胶水、uv胶水等。
3.现有的公开号为cn111019564a的中国专利公开了一种胶水，具体为a组分、b组分和c组分，所述a组分、b组分和c组分之间的含量比为3:4:3，所述a组分由树胶、植物浆液和纯净水组成，所述b组分由水、聚乙烯醇、盐酸、甲醛、尿素和消泡剂组成，所述c组分由聚乙烯醇缩甲醛、双酚a环氧丙烯酸酯改性剂、聚酰亚胺、环氧树脂整合剂、聚氨酯密封胶、高吸水性树脂和其他试剂组成，提高胶水成品的稠度和黏度。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，目前的胶水在低温环境下的性能较差，在实际应用中仍受到限制，仍有待改进。


技术实现要素：

5.为了提高胶水在低温环境下的耐寒性能，提高胶水实用性，本技术提供一种双组分聚氨酯胶水。
6.第一方面，本技术提供的一种双组分聚氨酯胶水采用如下的技术方案：一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，所述a组分包括如下重量份数的原料：20-30份异佛尔酮二异氰酸酯；40-50份聚酯多元醇；5-6份乙二胺；1-2份催化剂；所述b组分包括如下重量份数的原料：8-9份丁基橡胶；10-15份n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺；3-4份4'-甲氧基苯基丁酮；1-2份糊精棕榈酸酯；1-2份架桥剂。
7.通过采用上述技术方案，由异佛尔酮二异氰酸酯和聚酯多元醇反应得到的聚氨酯树脂作为胶水的主要组成，具有聚合分子量高、接枝结构复杂的特点，固化后强度高，同时加入丁基橡胶，进一步改善胶水的柔韧性和弹性，提高粘接强度和耐久性；n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺分子形成的空间位阻可约束链段的扩散运动从而增加体系粘度；吡啶基团和4'-甲氧基苯基丁酮的引入一方面提高体系中极性基团的含量，提高体系内聚力，提升耐寒和
耐溶剂性能；此外，架桥剂具有促进交联、固化的作用，通过4'-甲氧基苯基丁酮与糊精棕榈酸酯的混合，在架桥剂存在下产生交联反应形成大分子交联结构，有效提高胶水的耐寒性能，并可提高耐溶剂性。
8.优选的，按重量份数计，所述b组分还包括2-3份聚丙烯酸丁酯。
9.通过采用上述技术方案，聚丙烯酸丁酯的玻璃化温度较低，通过聚丙烯酸丁酯与n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺在架桥剂的辅助下发生反应，得到具有较好耐寒性能的产物，再进一步与水性聚氨酯树脂等组分共混，可降低胶水的最终成膜温度，达到提高耐寒性的目的。
10.优选的，按重量份数计，所述b组分还包括4-6份丙烯醛二甲基缩醛、0.8-2份乙酸乙烯和0.2-0.3份引发剂。
11.通过采用上述技术方案，采用丙烯醛二甲基缩醛和乙酸乙烯共聚，可使胶层和基材的粘合界面形成高分子强界面，增大共聚物与被粘物的表面接触，从而一方面改善胶水的粘接性，另一方面又可起到内增塑的作用，改善胶水的耐溶剂性和耐寒性，达到提高胶水整体性能的效果。
12.优选的，所述丙烯醛二甲基缩醛和乙酸乙烯的重量份数比为4:1。
13.通过采用上述技术方案，单体的配比可改变共聚物的许多性能，经试验证明，当丙烯醛二甲基缩醛和乙酸乙烯的重量份数比为4:1时，胶水的持粘性和内聚力达到较为理想的水平，胶层不易发脆，并可改善胶水的耐溶剂性和耐寒性。
14.优选的，所述引发剂为摩尔比为2:1的alcl3/sbcl3复合体系。
15.优选的，按重量份数计，所述b组分还包括1-2份膨润土。
16.通过采用上述技术方案，膨润土具有优异的耐低温性，可提升胶水的耐寒性；且膨润土的添加可提高胶水在低温下的流动性，使用性能更佳。
17.优选的，所述架桥剂为pl600，所述催化剂为异辛酸汞。
18.第二方面，本技术提供一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，采用如下的技术方案：一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在30-40℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应2-3h后升温至80-85℃，保温1-2h，再降温至40-45℃，加入乙二胺，继续搅拌1-1.5h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在50-60℃下搅拌40-50min，然后加入n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和丁基橡胶，混合搅拌30-40min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在70-80℃下搅拌1.5-2h，得到胶水。
19.优选的，所述b组分中，将10-15份n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和2-3份聚丙烯酸丁酯混合，并与3-4份4'-甲氧基苯基丁酮、1-2份糊精棕榈酸酯和1-2份架桥剂共混后的产物相互混合，在60-70℃下搅拌1-1.5h；边搅拌边继续加入将4-6份丙烯醛二甲基缩醛、0.8-2份乙酸乙烯和0.2-0.3份引发剂在70-80℃下搅拌反应1-2h的产物；最后加入8-9份丁基橡胶和1-2份膨润土，在70-80℃下搅拌30-40min。
20.优选的，首先向丙烯醛二甲基缩醛中加入引发剂，再将所述乙酸乙烯以1滴/s的速率加入丙烯醛二甲基缩醛中。
21.通过采用上述技术方案，将乙酸乙烯以一定的速率加入丙烯醛二甲基缩醛中，这样的聚合方式可较好地控制聚合反应的速率，使反应平稳进行，单体进入体系即发生聚合，减少单体的积聚，达到充分均匀地反应的目的。
22.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.由异佛尔酮二异氰酸酯和聚酯多元醇反应得到的聚氨酯树脂作为胶水的主要组成，具有聚合分子量高、接枝结构复杂的特点，固化后强度高，同时加入丁基橡胶，进一步改善胶水的柔韧性和弹性，提高粘接强度和耐久性；n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺分子形成的空间位阻可约束链段的扩散运动从而增加体系粘度；吡啶基团和4'-甲氧基苯基丁酮的引入一方面提高体系中极性基团的含量，提高体系内聚力，提升耐寒和耐溶剂性能；此外，架桥剂具有促进交联、固化的作用，通过4'-甲氧基苯基丁酮与糊精棕榈酸酯的混合，在架桥剂存在下产生交联反应形成大分子交联结构，有效提高胶水的耐寒性能，并可提高耐溶剂性；2.聚丙烯酸丁酯的玻璃化温度较低，通过聚丙烯酸丁酯与n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺在架桥剂的辅助下发生反应，得到具有较好耐寒性能的产物，再进一步与水性聚氨酯树脂等组分共混，可降低胶水的最终成膜温度，达到提高耐寒性的目的；3.采用丙烯醛二甲基缩醛和乙酸乙烯共聚，可使胶层和基材的粘合界面形成高分子强界面，增大共聚物与被粘物的表面接触，从而一方面改善胶水的粘接性，另一方面又可起到内增塑的作用，改善胶水的耐溶剂性和耐寒性，达到提高胶水整体性能的效果。
具体实施方式
23.以下对本技术作进一步详细说明。
24.本技术中，丁基橡胶由东莞市昕瑞新材料有限公司生产，牌号sh-5wj，货号258150；聚酯多元醇为山东国化化学有限公司生产；糊精棕榈酸酯由湖北实兴化工有限公司生产，货号：83271-10-7；架桥剂pl600由东莞越邦橡胶科技有限公司生产；丙烯醛二甲基缩醛由上海恒斐生物科技有限公司生产，货号a151049。
25.以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
26.实施例1本实施例公开了一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法；一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，a组分包括如下原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、乙二胺和催化剂；b组分包括丁基橡胶、n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺、4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯、架桥剂；其中架桥剂为架桥剂pl600，催化剂为异辛酸汞。
27.一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在30℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应2h后升温至80℃，保温1h，再降温至40℃，加入乙二胺，继续搅拌1h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在50℃下搅拌40min，然后加入n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和丁基橡胶，混合搅拌30min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在70℃下搅拌1.5h，得到胶水。
28.各组分含量如下表1所示。
29.实施例2本实施例公开了一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法；一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，a组分包括如下原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、乙二胺和催化剂；b组分包括丁基橡胶、n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺、4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯、架桥剂；其中架桥剂为架桥剂pl600，催化剂为异辛酸汞。
30.一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在40℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应3h后升温至85℃，保温2h，再降温至45℃，加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在60℃下搅拌50min，然后加入n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和丁基橡胶，混合搅拌40min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在80℃下搅拌2h，得到胶水。
31.各组分含量如下表1所示。
32.实施例3本实施例公开了一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法；一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，a组分包括如下原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、乙二胺和催化剂；b组分包括丁基橡胶、n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺、4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯、架桥剂；其中架桥剂为架桥剂pl600，催化剂为异辛酸汞。
33.一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在35℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应2.5h后升温至82℃，保温1.5h，再降温至43℃，加入乙二胺，继续搅拌1.2h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在55℃下搅拌45min，然后加入n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和丁基橡胶，混合搅拌35min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在75℃下搅拌1.8h，得到胶水。
34.各组分含量如下表1所示。
35.实施例4本实施例公开了一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法；一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，a组分包括如下原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、乙二胺和催化剂；b组分包括丁基橡胶、n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺、4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯、架桥剂、聚丙烯酸丁酯、丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯、引发剂和膨润土；其中架桥剂为架桥剂pl600，催化剂为异辛酸汞，引发剂为摩尔比为2:1的alcl3/sbcl3复合体系。
36.一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在30℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应2h后升温至80℃，保温1h，再降温至40℃，加入乙二胺，继续搅拌1h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在50℃下搅拌40min；将n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和聚丙烯酸丁酯混合，并与4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混后的产物相互混合，在60℃下搅拌1h；边搅拌边继续加入将丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯和引发剂在70℃下搅拌反应1h的产物；
再加入丁基橡胶和膨润土，在70℃下搅拌30min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在70℃下搅拌1.5h，得到胶水。
37.各组分含量如下表1所示。
38.实施例5本实施例公开了一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法；一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，a组分包括如下原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、乙二胺和催化剂；b组分包括丁基橡胶、n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺、4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯、架桥剂、聚丙烯酸丁酯、丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯、引发剂和膨润土；其中架桥剂为架桥剂pl600，催化剂为异辛酸汞，引发剂为摩尔比为2:1的alcl3/sbcl3复合体系。
39.一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在40℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应3h后升温至85℃，保温2h，再降温至45℃，加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在60℃下搅拌50min；将n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和聚丙烯酸丁酯混合，并与4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混后的产物相互混合，在70℃下搅拌1.5h；边搅拌边继续加入将丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯和引发剂在80℃下搅拌反应2h的产物；再加入丁基橡胶和膨润土，在80℃下搅拌40min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在80℃下搅拌2h，得到胶水。
40.各组分含量如下表1所示。
41.实施例6本实施例公开了一种双组分聚氨酯胶水及其制备方法；一种双组分聚氨酯胶水，包括a组分和b组分，a组分包括如下原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、乙二胺和催化剂；b组分包括丁基橡胶、n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺、4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯、架桥剂、聚丙烯酸丁酯、丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯、引发剂和膨润土；其中架桥剂为架桥剂pl600，催化剂为异辛酸汞，引发剂为摩尔比为2:1的alcl3/sbcl3复合体系。
42.一种双组分聚氨酯胶水的制备方法，包括如下步骤：将聚酯多元醇和催化剂混合，氮气保护下在35℃滴加异佛尔酮二异氰酸酯，反应2.5h后升温至82℃，保温1.5h，再降温至43℃，加入乙二胺，继续搅拌1.2h，得到a组分；将4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混，在55℃下搅拌45min；将n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺和聚丙烯酸丁酯混合，并与4'-甲氧基苯基丁酮、糊精棕榈酸酯和架桥剂共混后的产物相互混合，在65℃下搅拌1.2h；边搅拌边继续加入将丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯和引发剂在75℃下搅拌反应1.5h的产物；再加入丁基橡胶和膨润土，在75℃下搅拌35min，得到b组分；最后将a组分和b组分共混，在75℃下搅拌1.8h，得到胶水。
43.各组分含量如下表1所示。
44.实施例7与实施例1的区别在于，b组分还包括聚丙烯酸丁酯，各组分含量如下表2所示。
45.实施例8与实施例7的区别在于，将聚丙烯酸丁酯替换为正己醇，各组分含量如下表2所示。
46.实施例9与实施例7的区别在于，将n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺替换为苯胺，各组分含量如下表2所示。
47.实施例10与实施例1的区别在于，b组分还包括丙烯醛二甲基缩醛、乙酸乙烯和引发剂，各组分含量如下表2所示。
48.实施例11与实施例10的区别在于，将丙烯醛二甲基缩醛替换为乙醛，各组分含量如下表2所示。
49.实施例12与实施例11的区别在于，将乙酸乙烯替换为乙酸乙酯，各组分含量如下表2所示。
50.实施例13与实施例12的区别在于，将引发剂alcl3/sbcl3复合体系替换为alcl3，各组分含量如下表2所示。
51.实施例14与实施例1的区别在于，b组分还包括膨润土，各组分含量如下表2所示。
52.实施例15与实施例14的区别在于，将膨润土替换为滑石粉，各组分含量如下表2所示。
53.实施例16与实施例10的区别在于，丙烯醛二甲基缩醛和乙酸乙烯的重量份数比为4:1，即丙烯醛二甲基缩醛4份，乙酸乙烯1份。
54.实施例17与实施例1的区别在于，架桥剂为fn-9080架桥剂。
55.实施例18与实施例1的区别在于，催化剂为sncl2。
56.对比例对比例1与实施例1的区别在于，以异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、三乙胺和催化剂反应得到的聚氨酯胶水作为对比例1，各组分含量如下表1所示。
57.对比例2与实施例1的区别在于，将丁基橡胶替换为环氧树脂，各组分含量如下表1所示。
58.对比例3与实施例1的区别在于，将n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺替换为苯胺，各组分含量如下表1所示。
59.对比例4与实施例1的区别在于，将4'-甲氧基苯基丁酮替换为苯乙酮，各组分含量如下表1所示。
60.对比例5与对比例4的区别在于，将糊精棕榈酸酯替换为油酸聚氧乙烯酯，各组分含量如下表1所示。
61.表1 实施例1-6和对比例1-5的组分含量表 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5异佛尔酮二异氰酸酯2030252030252020202020聚酯多元醇4050454050454040404040乙二胺56556555555催化剂12212211111丁基橡胶/环氧树脂898898/8888n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺/苯胺101513101513/101010104'-甲氧基苯基丁酮/苯乙酮344344/3333糊精棕榈酸酯/油酸聚氧乙烯酯121121/1111架桥剂122122/1111聚丙烯酸丁酯///233/////丙烯醛二甲基缩醛///465/////乙酸乙烯///0.821.6/////引发剂///0.20.30.3/////膨润土///121/////
表2 实施例7-15的组分含量表 实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15异佛尔酮二异氰酸酯202020202020202020聚酯多元醇404040404040404040乙二胺555555555催化剂111111111丁基橡胶888888888n-(吡啶-4基-亚甲基)甲胺/苯胺1010101010101010104'-甲氧基苯基丁酮333333333糊精棕榈酸酯111111111架桥剂111111111聚丙烯酸丁酯/正己醇222//////丙烯醛二甲基缩醛/乙醛///4444//乙酸乙烯/乙酸乙酯///0.80.80.80.8//引发剂///0.20.20.20.2//膨润土/滑石粉///////11
性能检测试验测试方法：（1）耐寒性；以-30℃下的剪切强度表征耐寒性能；将各实施例和对比例的胶水分别在离型膜离型面上涂布，以90℃烘烤4min，形成均匀的52μm厚的胶层，再经过400mj/cm2的uv辐射1min，再与经过电晕处理的5mm厚的eva泡棉基材的一侧贴合，得到试样；在-30℃下冰冻2h，以6602电子拉力试验机测试试样的剪切强度，剪切强度大则耐寒性能较好；（2）耐溶剂性；以剥离强度表征耐溶剂性；将各实施例和对比例的胶水分别在离型膜离型面上涂布，以90℃烘烤4min，形成均匀的52μm厚的胶层，再经过400mj/cm2的uv辐射1min，再与经过电晕处理的5mm厚的eva泡棉基材的一侧贴合，得到试样；将试样贴附在sus板材上，然后在20℃下，将sus板材浸入甲苯溶剂中放置5h，取出后以6602电子拉力试验机测试剥离强度，剥离强度越大，耐溶剂性越好；测试结果如下表3所示。
62.表3 各实施例和对比例的性能测试结果表 剪切强度/mpa剥离强度/mpa
实施例120.751.13实施例224.041.21实施例322.261.17实施例427.091.25实施例531.541.32实施例629.331.29实施例723.471.19实施例820.691.11实施例920.651.09实施例1025.821.22实施例1120.961.13实施例1221.311.15实施例1321.041.13实施例1423.091.19实施例1521.231.13实施例1626.701.24实施例1720.051.12实施例1820.341.12对比例113.570.77对比例218.890.93对比例319.711.01对比例418.430.93对比例517.250.92（3）将实施例1-6的胶水在-20℃下放置24h后，于室温下解冻2h，将此步骤反复3次；得到的试验结果是：每一次冻融后的胶水仍为乳液状，无凝胶和分层现象，由此证明冻融稳定性良好，具有较好的耐寒性能。
63.本具体实施方式仅仅是对本技术的解释，并非依此限制本技术的保护范围，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。