一种高性能聚氨酯胶黏剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种高性能聚氨酯胶黏剂及其制备方法。


背景技术：

2.聚氨酯胶黏剂是由低聚物多元醇与异氰酸酯为主要原料制备而得的高分子聚合物，软链段和硬链段相嵌而成的独特结构赋予其优良的性能，从而使其在众多领域中得到了十分广泛的应用。
3.但是，由于聚氨酯胶黏剂耐热性较差，当使用温度超过100℃时很容易发生软化变形，从而导致其力学性能大幅度下降，最终严重限制其进一步应用。聚氨酯胶黏剂的耐热性能一直是高分子材料领域的研究热点。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的是提供一种高性能聚氨酯胶黏剂，具有提高耐热性的优点。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高性能聚氨酯胶黏剂，按质量份数计，包括以下原料组成：聚氨酯预聚体100份、聚丙烯胺盐酸盐9~11份、催化剂0.4~0.6份、扩链剂、交联剂1~3份、填料15~20份和溶剂23~28份；所述聚氨酯预聚体通过聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应而成。
6.进一步的，在制备所述聚氨酯预聚体中，聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为1.00:1.99~2.01，所述聚四亚甲基醚二醇选用ptmeg2000型；所述聚丙烯胺盐酸盐的平均分子量为15000~20000。
7.进一步的，所述催化剂选用二月桂酸二丁基锡；所述扩链剂选用1,4-丁二醇，聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇的摩尔比为1.00:1.99~2.01:0.99~1.01。
8.进一步的，所述填料包括质量比为0.30~0.35:1.00的氯化铝和碳酸钙，溶剂选用乙酸乙酯，交联剂选用三羟甲基丙烷。
9.进一步的，按质量份数计，所述高性能聚氨酯胶黏剂还包括微晶纤维素1.5~2.1份和乳糖0.4~0.6份。
10.进一步的，按质量份数计，所述高性能聚氨酯胶黏剂还包括耐热剂0.3~0.5份；所述耐热剂选用磷酸三苯酯。
11.本发明的第二目的是提供一种高性能聚氨酯胶黏剂的制备方法。
12.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种制备所述的高性能聚氨酯胶黏剂的方法，包括以下方法：（1）将聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯加入至反应釜中，氮气保护下真空脱水，加入溶剂和催化剂进行预聚合，于95~110℃下反应1~3hr，制得聚氨酯预聚体；
（2）将聚氨酯预聚体、聚丙烯胺盐酸盐、扩链剂、交联剂、填料加至反应釜中，氮气保护下于95~110℃下反应1~3hr，进行真空脱气，注入模具于100℃/0.65mpa下热硫化1~3hr，脱模，再后硫化8~12hr，得到产品。
13.进一步的，包括以下方法：（1）将聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯加入至反应釜中，氮气保护下真空脱水，加入溶剂和催化剂进行预聚合，于95~110℃下反应1~3hr，制得聚氨酯预聚体；（2）将聚氨酯预聚体、聚丙烯胺盐酸盐、扩链剂、交联剂、填料、微晶纤维素、乳糖和耐热剂加至反应釜中，氮气保护下于95~110℃下反应1~3hr，进行真空脱气，注入模具于100℃/0.65mpa下热硫化1~3hr，脱模，再后硫化8~12hr，得到产品。
14.本发明技术效果主要体现在以下方面：相比tdi等，本技术采用4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi），两个-nco分别位于两个苯环的对位，结构更规整，对称性更好，可用于合成结晶度更高、耐热性能更优的聚氨酯弹性体；再将其与聚丙烯胺盐酸盐改性，产生微孔薄膜结构，从而提高耐热性；进一步的通过、微晶纤维素、乳糖和耐热剂来改善耐热性，本技术的方法仅适用于mdi，不适用于ppdi。同时在提高耐热性的同时其力学性能未发生明显下降。
具体实施方式
15.实施例1：一种高性能聚氨酯胶黏剂，其通过以下制备方法制备获得：（1）将聚四亚甲基醚二醇（ptmeg2000型）、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯加入至反应釜中，氮气保护下真空脱水，加入乙酸乙酯25份和二月桂酸二丁基锡0.5份进行预聚合，于100℃下反应2hr，制得聚氨酯预聚体100质量份数（不计溶剂和催化剂的质量，仅计ptmeg2000和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量，下同）；（2）将聚氨酯预聚体100质量份数、聚丙烯胺盐酸盐（平均分子量为15000~20000，购自sigma-aldrich，cas号为10017-11-5）10质量份数、1,4-丁二醇（bd）、三羟甲基丙烷（tmp）2质量份数、氯化铝13.5质量份数、碳酸钙填料4.5质量份数加至反应釜中，氮气保护下于100℃下反应2hr，进行真空脱气，注入模具于100℃/0.65mpa下热硫化2hr，脱模，再后硫化10hr，得到产品。聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇的摩尔比为1.00:2.00:1.00。
16.实施例2：一种高性能聚氨酯胶黏剂，其通过以下制备方法制备获得：（1）将聚四亚甲基醚二醇（ptmeg2000型）、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯加入至反应釜中，氮气保护下真空脱水，加入乙酸乙酯25份和二月桂酸二丁基锡0.5份进行预聚合，于100℃下反应2hr，制得聚氨酯预聚体100质量份数（不计溶剂和催化剂的质量，仅计ptmeg2000和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量，下同）；（2）将聚氨酯预聚体100质量份数、聚丙烯胺盐酸盐（平均分子量为15000~20000，购自sigma-aldrich，cas号为10017-11-5）10质量份数、1,4-丁二醇（bd）、三羟甲基丙烷（tmp）2质量份数、氯化铝13.5质量份数、碳酸钙填料4.5质量份数、微晶纤维素2.0质量份数和乳糖0.5质量份数加至反应釜中，氮气保护下于100℃下反应2hr，进行真空脱气，注入模具于100℃/0.65mpa下热硫化2hr，脱模，再后硫化10hr，得到产品。聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇的摩尔比为1.00:2.00:1.00。
17.实施例3：一种高性能聚氨酯胶黏剂，其通过以下制备方法制备获得：（1）将聚四亚甲基醚二醇（ptmeg2000型）、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯加入至反应釜中，氮气保护下真空脱水，加入乙酸乙酯25份和二月桂酸二丁基锡0.5份进行预聚合，于100℃下反应2hr，制得聚氨酯预聚体100质量份数（不计溶剂和催化剂的质量，仅计ptmeg2000和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量，下同）；（2）将聚氨酯预聚体100质量份数、聚丙烯胺盐酸盐（平均分子量为15000~20000，购自sigma-aldrich，cas号为10017-11-5）10质量份数、1,4-丁二醇（bd）、三羟甲基丙烷（tmp）2质量份数、氯化铝13.5质量份数、碳酸钙填料4.5质量份数、微晶纤维素2.0质量份数和乳糖0.5质量份数、磷酸三苯酯0.4质量份数加至反应釜中，氮气保护下于100℃下反应2hr，进行真空脱气，注入模具于100℃/0.65mpa下热硫化2hr，脱模，再后硫化10hr，得到产品。聚四亚甲基醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇的摩尔比为1.00:2.00:1.00。
18.对比例1：一种聚氨酯胶黏剂，与实施例1的区别在于，舍去配方中的聚丙烯胺盐酸盐。
19.对比例2：一种聚氨酯胶黏剂，与实施例1的区别在于，舍去配方中的聚丙烯胺盐酸盐，并将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）替换成二苯基甲烷二异氰酸酯（ppdi）。
20.对比例3：一种聚氨酯胶黏剂，与实施例1的区别在于，将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）替换成二苯基甲烷二异氰酸酯（ppdi）。
21.性能测试将样品分别放置在-20℃、25℃、70℃、121℃和150℃下24hr，按gb/t529-2008测试样品初始及放置后的撕裂强度（测试条件为25℃），-20℃、25℃、70℃的湿度控制在45~50%rh，121℃和150℃采用烘箱控制温度（湿度无法控制）。测试结果如表1所示。
22.表1显示：样品在高温下放置后，撕裂强度均下降，与对比例相比，实施例1-3的下降量较小，说明实施例1-3具有更强的耐热性；实施例2和实施例3比实施例1稍有优势，但不明显；对比例3的耐热性未明显提高，说明本技术的方法不适用ppdi。
23.表1样品的撕裂强度测试（单位kn/m） 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3初始52.152.853.046.023.822.9-20℃/24hr57.358.258.950.1129.1128.725℃/24hr52.252.953.146.023.623.070℃/24hr45.346.446.720.320.220.0121℃/24hr31.232.933.29.910.310.0150℃/24hr13.515.015.14.28.18.0当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。