一种泡沫塑料用粘接助剂、制备方法及应用与流程

1.本发明属于粘接助剂的制备技术领域，具体涉及一种泡沫塑料用粘接助剂、制备方法及应用。


背景技术：

2.目前，现有的泡沫塑料，如聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫、不饱和聚酯泡沫等泡沫塑料，在与某些材料如玻璃、铝等粘接性能较差，市场一般采用直接添加偶联剂的方法，或者预先对基材进行处理的方式来改善。但由于直接加入硅烷偶联剂时，硅烷偶联剂的分子量比较小且每个分子含有的硅氧烷最多为6个，如果要达到较好的粘接作用，往往需要加入较多量的硅烷偶联剂，改性成本较高。如果采用处理剂对基材进行预先处理的方式，往往会导致现场操作比较麻烦，不便于施工。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的不足，提供一种泡沫塑料用粘接助剂、制备方法及应用。
4.本发明为解决技术问题所采取的技术方案如下：一种泡沫塑料用粘接助剂，所述粘接助剂由小分子三元醇改性的异氰酸酯与硅烷偶联剂反应制得。
5.较好地，所述硅烷偶联剂包括双氨基硅烷偶联剂、单氨基硅烷偶联剂。
6.较好地，所述小分子三元醇、异氰酸酯、双氨基硅烷偶联剂、单氨基硅烷偶联剂的摩尔比为1：3：（0.25-0.5）：（1-1.5）。
7.上述泡沫塑料用粘接助剂的制备方法，所述制备方法为：（1）将异氰酸酯在惰性氛围下加到小分子三元醇中搅拌反应至nco值稳定无变化，反应温度为70-80℃，此时加入有机溶剂将反应产物稀释；（2）将步骤（1）稀释的产物降温至20℃，并在此温度下滴加双氨基硅烷偶联剂，滴加时间控制在为30-60 min，滴加完后搅拌反应1-2 h；（3）待步骤（2）反应结束，将单氨基硅烷偶联剂在低于20℃的条件下分批次加入到步骤（2）中的反应产物中，搅拌反应30-60 min后接着升温至60-70℃，继续搅拌反应1-2 h即得到所述的粘接助剂。
8.较好地，所述三元醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷中的一种或两种。
9.较好地，所述单氨基硅烷偶联剂为双（3-三甲氧基硅基丙基）胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述双氨基硅烷偶联剂为双[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺中的一种或两种。
[0010]
较好地，所述异氰酸酯为1,6-已二异氰酸酯（hdi）、异氟尔酮二异氰酸酯（ipdi）、甲苯-2、4-二异氰酸酯(tdi)、二苯基亚甲基二异氰酸酯(mdi)、4,4'-二环己基甲烷二异氰
酸酯（hmdi）中的一种或多种。
[0011]
较好地，所述有机溶剂包括乙酸丁酯、乙酸乙酯、丁酮、甲苯或碳酸二甲酯。
[0012]
上述粘接助剂在泡沫塑料中的应用，所述泡沫塑料用粘接助剂添加量占泡沫塑料总重的0.5%-3%。
[0013]
较好地，所述泡沫塑料为聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、环氧树脂泡沫或不饱和聚酯树脂泡沫。
[0014]
本发明的积极有益效果如下：本发明通过使用小分子三元醇、异氰酸酯、硅烷偶联剂反应制备出分子中含有异氰酸酯基、大量硅氧烷基、大量氨基甲酸酯基、大量脲基的粘接助剂，其中氨基甲酸酯基及脲基都具有极性大，内聚力强，附着性能好的特点，硅氧烷基具有较好的粘接性能，硅氧烷基越多，粘接性能越好，因此，本发明的粘接助剂本身具有优异的粘接性能。采用小分子三元醇对异氰酸酯进行改性时，反应步骤简单，反应过程容易控制，改性后的产物储存性能好。
[0015]
同时，本发明中使用两种硅烷偶联剂反应，其中双氨基硅烷偶联剂优异的扩链性能使制备的粘接助剂具有大分子的结构。
[0016]
本发明的粘接助剂当用于改性泡沫塑料的粘接性能时，通过分子中的异氰酸酯基与泡沫塑料原液中的羟基反应形成泡沫主链的一部分，进而泡沫塑料主链中含有粘接助剂的分子结构，因此，该粘接助剂使泡沫塑料的粘接性能更加稳定，且一个粘接助剂分子中较多的硅氧烷结构，因此，其在改性使用时用最少的添加量即能获得最佳的性能，降低了改性成本。
具体实施方式
[0017]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0018]
实施例1：一种泡沫塑料用粘接助剂的制备方法，制备步骤具体如下：（1）将三羟甲基丙烷、1,6-已二异氰酸酯（hdi）、双[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺、双（3-三甲氧基硅基丙基）胺按照摩尔比为1：3：0.25：1.5的比例称取物料；（2）首先将三羟甲基丙烷脱水，然后在75℃、惰性氛围下将hdi加入其中，并在200 r/min下搅拌反应至nco值稳定无变化，此时，加入乙酸丁酯将产物稀释，乙酸丁酯的加入量为粘接助剂总重量的50%；（3）在低于20℃环境下，400r/min搅拌速度，将双[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺滴加至步骤（2）稀释的产物中，滴加时间为30min，滴加完后继续反应1h；（4）继续将双（3-三甲氧基硅基丙基）胺分批次加入到步骤（3）中的产物中，温度转速保持不变，加入完成后搅拌反应30min，此时，降低转速至200 r/min，升高温度至60℃继续搅拌1h,即得到粘接助剂。
[0019]
实施例2一种泡沫塑料用粘接助剂的制备方法，制备步骤具体如下：（1）将三羟甲基丙烷、异氟尔酮二异氰酸酯（ipdi）、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙
r/min下搅拌反应至nco值稳定无变化，此时，加入丁酮将产物稀释，丁酮的加入量为粘接助剂总重量的50%；（3）在低于20℃环境下，600r/min搅拌速度，将双[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺滴加至步骤（2）稀释的产物中，滴加时间为60 min，滴加完后继续反应2 h；（4）继续将双（3-三甲氧基硅基丙基）胺分批次加入到步骤（3）中的产物中，温度转速保持不变，加入完成后搅拌反应60 min，此时，降低转速至300 r/min，升高温度至70 ℃继续搅拌2 h,即得到粘接助剂。
[0023]
应用案例1：将上述实施例1-5制备的粘接助剂按照如下的添加方法分别应用在聚氨酯泡沫中，具体方法为：（1）将聚醚、泡沫稳定剂、催化剂以及发泡剂按照质量比为95.0：5.0：0.02：0.2混合均匀制成a组分；所述聚醚为yd304，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡,所述发泡剂为水；（2）将上述实施例1-5中粘接助剂与含异氰酸酯的聚合物混合均匀，并将混合物中的溶剂除去最终制成b组分，其中粘接助剂与含异氰酸酯的聚合物的质量比为5.0：95.0；（3）将a组份与b组份按照重量比1:1的比例混合均匀发泡制成聚氨酯泡沫。
[0024]
将使用实施例1-5制备的粘接助剂按照上述应用案例1的改性方法改性聚氨酯泡沫的应用案例分别标记为应用案例1-1；应用案例1-2；应用案例1-3；应用案例1-4；应用案例1-5。
[0025]
应用案例2：上述实施例1制备的粘接助剂对酚醛树脂泡沫的改性，改性方法具体如下：将可发性酚醛树脂，在正戊烷作发泡剂，聚山梨酸酯80作乳化剂下，与实施例1制备的粘接助剂按质量比为100:3:3:2.5的比例在常温条件下混合均匀，并在90℃的条件下保温2小时，再继续升温至170℃保温4小时，最终发泡成型。
[0026]
应用案例3：上述实施例1制备的粘接助剂对环氧树脂泡沫的改性，改性方法具体如下：将e51型环氧树脂，在双氰胺作固化剂，ur300作脲类促进剂，expancel 461du40作发泡微球下，与实施例1制备的粘接助剂按质量比为100:11:3:5：2.5的比例在常温条件下混合均匀，在150℃的条件下保温50min，最终发泡成型。
[0027]
应用案例4：上述实施例1制备的粘接助剂对不饱和聚酯树脂泡沫的改性，改性方法具体如下：将196型不饱和聚酯树脂，在过氧化二苯甲酰作引发剂，expancel 461du40作发泡微球下，与实施例1制备的粘接助剂按质量比为100:0.4:4:2.5的比例在常温条件下混合均匀，在125℃的条件下保温50min，最终发泡成型。
[0028]
对比例1：本实施例作为应用案例1的对比例，与应用案例1的区别在于：聚氨酯泡沫b组分中未添加实施例1-5制备的粘接助剂，即b组分为100份含异氰酸酯聚合物；其它均同应用案例1。
[0029]
对比例2：本实施例作为应用案例2的对比例，与应用案例2的区别在于：酚醛树脂泡沫原料
组分中未添加实施例1制备的粘接助剂；其它均同应用案例2。
[0030]
对比例3：本实施例作为应用案例3的对比例，与应用案例3的区别在于：环氧树脂泡沫原料组分中未添加实施例1制备的粘接助剂；其它均同应用案例3。
[0031]
对比例4：本实施例作为应用案例4的对比例，与应用案例4的区别在于：不饱和聚酯树脂泡沫原料组分中未添加实施例1制备的粘接助剂；其它均同应用案例4。
[0032]
分别对上述应用案例1-4中制备的泡沫塑料以及对比例1-4制备的泡沫塑料粘接性能进行测试，粘接性能结果如表1和表2。
[0033]
表1 粘接强度（mpa）破坏形式应用案例1-16.74%表面破坏应用案例1-26.73%表面破坏应用案例1-36.53%表面破坏应用案例1-46.92%表面破坏应用案例1-56.82%表面破坏应用案例28.34%表面破坏应用案例36.53%表面破坏应用案例46.15%表面破坏表2 粘接强度（mpa）破坏形式对比例12.370%表面破坏对比例23.269%表面破坏对比例32.067%表面破坏对比例41.870%表面破坏由表1和表2可知：应用案例1-4中制备的改性的泡沫塑料与对应地未经实施例1-5制备的粘接助剂改性的泡沫塑料相比，粘接性能被大幅度提升，粘接强度是未改性时的2-3倍，基材表面破坏程度大幅降低，达到改性的目的。