一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种聚氨酯胶粘剂，尤其涉及一种双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前传统机制板材如：硅钙纤维板、水泥纤维板、菱镁板、纸面石膏板、pvc板等，以高寿命、耐腐蚀、抗老化、低成本和流水线大规模生产的优势，已经迅速得到市场的认可和接受，并得到了广泛的应用。而胶粘剂在机制板的应用中起着及其重要的作用，因此也受研究者的广泛关注。
3.专利申请cn201910530094.6公开了一种阻燃型双组份聚醚胶黏剂及其制备方法，在此专利中，所制备的聚醚胶黏剂采用质量比为1：1的a组分和b组分。其中a组分为硅烷改性聚醚、氢氧化铝、癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，b组分为氨丙基三甲氧基硅烷、润湿稀释剂、二月桂酸二丁基锡。在此申请中制备的聚醚胶黏剂具有良好的亲和性，润湿效果，强度和耐老化性能，但是成本过高。
4.专利申请cn201611221420.8公开了一种制卡复合材料用双组份胶黏剂及制备方法，在此专利中制备的聚氨酯胶黏剂，开放时间时间长，剥离强度大，但是在制备聚氨酯胶黏剂的过程中需要用到有机溶剂异丙醇和乙酸乙酯，虽然成本低大，但是对安全性和环保性不能满足要求。
5.因此，本发明制备的双组分聚氨酯胶粘剂与基材之间具有良好的亲和性，润湿效果好，同时具有优异的强度和耐老化性能，成本低，可进行大规模生产。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种双组分聚氨酯胶粘剂包括a组分和b组分。
7.作为一种优选的方案，所述a组分和b组分的重量比为（90~110）：（20~30），所述的a组分的制备原料至少包括多元醇30~50份。
8.作为一种优选的方案，所述a组分，按重量份计，原料还包括：填料20~30份，消泡剂4~7份，防沉降剂3~6份。
9.作为一种优选的方案，所述多元醇为改性蓖麻油多元醇。
10.作为一种优选的方案，所述改性蓖麻油多元醇的重均分子量为800~1000，羟值范围为160~180mgkoh/g。
11.作为一种优选的方案，所述改性蓖麻油多元醇的制备方法包括：取蓖麻油30质量份，三羟甲基丙烷9质量份，koh 0.05质量份，混合，在氮气环境中搅拌，并缓慢升温至180~220℃，反应1~4小时；保持搅拌，然后继续加入间苯二甲酸15质量份，继续在氮气环境中搅拌，缓慢升温230~250℃继续进行反应，当体系酸值低于2mg koh/g时停止加热，冷却至40~60℃，出料得到改性蓖麻油多元醇。
12.作为一种优选的方案，所述蓖麻油购买自山东鑫百禾化工科技有限公司的bmy01。
13.本发明通过对蓖麻油进行改性，提高了聚氨酯胶粘剂与pvc板的粘结作用，同时提高了聚氨酯胶粘剂的机械强度和硬度，使聚氨酯胶在经过高温老化后，依然保持了良好的粘接强度。本技术人推测：改性蓖麻油多元醇中含有的酯键和苯环具有较强的内聚力，同时当改性蓖麻油多元醇的羟值范围为160~180mgkoh/g时，其双组分聚氨酯胶粘剂的粘度最佳，这可能是由于当改性蓖麻油多元醇的羟值范围为160~180mgkoh/g时，其聚氨酯胶粘剂中硬段就较大，极性基团含量较多，分子间作用力增强，从而提高了聚氨酯在pvc板表面的润湿性能。但是羟基过大时，其固化后的双组分聚氨酯胶粘剂的韧性较差。
14.作为一种优选的方案，所述填料为重质碳酸钙，二氧化钛，滑石粉的一种或多种。
15.作为一种优选的方案，所述填料为滑石粉。
16.作为一种优选的方案，所述填料的添加量为a组分总重量的30~40%。
17.作为一种优选的方案，所述滑石粉的粒径为900~1100目，可市售，例如海城市品扬滑石矿业有限公司。
18.本技术通过限定填料的添加量为a组分总重量的30~40%，减少了固化过程产生的气泡，提高了固化后聚氨酯胶膜的硬度，降低了双组分聚氨酯胶粘剂的粘度，从而可以实现喷涂，同时减少了成本。本技术人推测：滑石粉表面具有微小的空隙，能够吸附一些气体，一定程度上减少发泡现象的产生。另一方面，由于滑石粉主要的成分为滑石，分子式为mg[si4o
10
](oh)2。其中的-oh与异氰酸酯反应，并将mg-o和si-o引入聚氨酯链段，因此胶膜的硬度增加。同时，滑石粉的加入也降低了双组分聚氨酯胶粘剂的粘度，可以实现喷涂。但是当滑石粉含量过高时，胶粘剂的粘度变稠，其在pvc板的润湿性降低，从而导致粘结强度下降。
[0019]
作为一种优选的方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0020]
作为一种优选的方案，所述消泡剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
[0021]
作为一种优选的方案，所述填料，消泡剂的重量比为（4.5~5.5）：1。
[0022]
本发明通过限定粒径为900~1100目的滑石粉，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为（4.5~5.5）：1，提高了对pvc板的粘结强度，同时改善了滑石粉在双组分聚氨酯胶粘剂的相容性和分散性。这可能是由于γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷含有氯基、甲氧基、乙氧基等活性官能团，这些基团易水解成硅醇而与滑石粉表面的羟基和氧化物反应，产生稳定的硅氧键，因此有效地改善了界面层的胶粘强度，同时也改善了粒径为900~1100目的滑石粉在双组分聚氨酯胶粘剂的相容性和分散程度。但是当滑石粉，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比过大时，滑石粉的分散性不佳，易团聚。当滑石粉，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比过小时，其固化的聚氨酯胶粘剂的硬度不佳。
[0023]
作为一种优选的方案，所述防沉降剂为气相法白炭黑，氢化蓖麻油，有机膨润土的一种或多种。
[0024]
作为一种优选的方案，所述防沉降剂为有机膨润土。
[0025]
作为一种优选的方案，所述有机膨润土，可市售，例如灵寿县嘉硕建材加工有限公司的钙基膨润土。
[0026]
作为一种优选的方案，所述b组分为异氰酸酯固化剂。
[0027]
作为一种优选的方案，所述异氰酸酯固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi-50)、异氟尔酮二异氰酸酯(ipdi)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(papi)中的一种或几种。
[0028]
作为一种优选的方案，所述异氰酸酯固化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，可市售，例如万华化学集团股份有限公司的pm-200。
[0029]
本技术人发现当a组分和b组分的重量比为（50~70）：（30~50）时，在有效地提高了双组分聚氨酯胶粘剂的拉伸剪切强度，同时也提高了对pvc板的粘结强度。本技术人推测：当a组分和b组分的重量比为（50~70）：（30~50）时，不仅可以弥补因与空气接触导致的-nco损耗，另一方面，一部分多亚甲基多苯基多异氰酸酯可以发生自聚，从而提高了双组分聚氨酯胶粘剂的拉伸剪切强度，以及对pvc板的粘结强度。但是a组分和b组分的重量比为（50~70）：（30~50）过小时，双组分聚氨酯胶粘剂会因为多异氰酸酯自聚物过多，从而导致固化后的胶体变脆，降低了聚氨酯自身的内聚力，故而对pvc板的粘接强度下降。
[0030]
本发明的第二方面提供了一种双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，其步骤包括：（1）a组分的制备：将多元醇，填料加入反应器中，加热至100~130℃减压脱水2~3h，降温60~70℃，加入消泡剂，防沉降剂混合均匀即得；（2）使用时，将a组分和b组分混合均匀，即得双组分聚氨酯胶粘剂。
[0031]
有益效果：1.本发明通过对蓖麻油进行改性，提高了与pvc板的粘结作用，同时提高了双组分聚氨酯胶粘剂的硬度，具有优异的耐老化性能。
[0032]
2. 本技术通过限定滑石粉的添加量为a组分总重量的30~40%，减少了固化过程产生的气泡，降低了双组分聚氨酯胶粘剂的粘度，从而可以实现喷涂，同时减少了成本。
[0033]
3．本发明通过限定a组分和b组分的重量比为（50~70）：（30~50）时，有效地提高了双组分聚氨酯胶粘剂的拉伸剪切强度，同时也提高了对pvc板的粘结强度。
[0034]
4.本发明通过限定粒径为900~1100目的滑石粉，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为（4.5~5.5）：1，提高了对pvc板的粘结强度，同时改善了滑石粉在双组分聚氨酯胶粘剂的相容性和分散性。
[0035]
5.本发明制备的双组分聚氨酯胶粘剂与pvc板之间具有良好的亲和性，润湿效果好，同时具有优异的强度和耐老化性能，成本低，可进行大规模生产。
具体实施方式
[0036]
实施例实施例1本发明的实施例1提供了一种双组分聚氨酯胶粘剂包括a组分和b组分。所述a组分和b组分的重量比为100：25。
[0037]
所述a组分，按重量份计，原料包括：多元醇40份，填料25份，消泡剂5份，防沉降剂4份。
[0038]
所述多元醇为改性蓖麻油多元醇。所述改性蓖麻油多元醇的重均分子量为900，羟值为172 mgkoh/g。
[0039]
所述改性蓖麻油多元醇的制备方法为：取蓖麻油30质量份，三羟甲基丙烷9质量份，koh 0.05质量份，混合，在氮气环境中搅拌，并缓慢升温至200℃，反应2小时；保持搅拌，
然后继续加入间苯二甲酸15质量份，继续在氮气环境中搅拌，缓慢升温240℃继续进行反应，当体系酸值低于2mg koh/g时停止加热，冷却至40℃，出料得到改性蓖麻油多元醇。
[0040]
所述蓖麻油购买自山东鑫百禾化工科技有限公司的bmy01。
[0041]
所述填料为滑石粉。所述滑石粉的粒径为1000目，购买自海城市品扬滑石矿业有限公司。
[0042]
所述消泡剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，购买自广州市中杰新材料有限公司。
[0043]
所述防沉降剂为有机膨润土，购买自灵寿县嘉硕建材加工有限公司的钙基膨润土。
[0044]
所述b组分为异氰酸酯固化剂，所述异氰酸酯固化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，购买自万华化学集团股份有限公司的pm-200。
[0045]
本实施例的第二方面提供了一种双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，其步骤为：（1）a组分的制备：将多元醇，填料加入反应器中，加热至120℃减压脱水2h，降温60℃，加入消泡剂，防沉降剂混合均匀即得；（2）使用时，将a组分和b组分按重量比混合均匀，即得双组分聚氨酯胶粘剂。
[0046]
实施例2本发明的实施例2提供了一种双组分聚氨酯胶粘剂包括a组分和b组分。所述a组分和b组分的重量比为100：25。
[0047]
所述a组分，按重量份计，原料包括：多元醇30份，填料20份，消泡剂4份，防沉降剂3份。
[0048]
所述多元醇为改性蓖麻油多元醇。所述改性蓖麻油多元醇的重均分子量为900，羟值为172 mgkoh/g。
[0049]
所述改性蓖麻油多元醇的制备方法为：取蓖麻油30质量份，三羟甲基丙烷9质量份，koh 0.05质量份，混合，在氮气环境中搅拌，并缓慢升温至200℃，反应2小时；保持搅拌，然后继续加入间苯二甲酸15质量份，继续在氮气环境中搅拌，缓慢升温240℃继续进行反应，当体系酸值低于2mg koh/g时停止加热，冷却至40℃，出料得到改性蓖麻油多元醇。
[0050]
所述蓖麻油购买自山东鑫百禾化工科技有限公司的bmy01。
[0051]
所述填料为滑石粉。所述滑石粉的粒径为1000目，购买自海城市品扬滑石矿业有限公司。
[0052]
所述消泡剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，购买自广州市中杰新材料有限公司。
[0053]
所述防沉降剂为有机膨润土，购买自灵寿县嘉硕建材加工有限公司的钙基膨润土。
[0054]
所述b组分为异氰酸酯固化剂，所述异氰酸酯固化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，购买自万华化学集团股份有限公司的pm-200。
[0055]
本实施例的第二方面提供了一种双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，其步骤为：（1）a组分的制备：将多元醇，填料加入反应器中，加热至120℃减压脱水2h，降温60℃，加入消泡剂，防沉降剂混合均匀即得；（2）使用时，将a组分和b组分按重量比混合均匀，即得双组分聚氨酯胶粘剂。
[0056]
对比例1对比例1的具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例1中填料的添加量为40份。
[0057]
对比例2对比例2的具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例2中所述a组分和b组分的重量比为100：35。
[0058]
性能测试：对实施例1~2和对比例1~2的双组分聚氨酯胶粘剂的性能测试进行测试。
[0059]
（1）粘结强度：将pvc板制成75 mm
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25 mm规格，均匀涂胶，贴合加压，经过24h后按gb/t 7124-2008测试拉伸剪切强度。
[0060]
（2）耐老化性：将固化好的试片在85℃，85％rh，老化7天，冷却至室温测试其拉伸强度；（3）润湿性：将双组分聚氨酯胶粘剂涂覆到1平米pvc板上，压合后，观察气泡个数。
[0061]
性能测试结果：表1是实施例1~2和对比例1~2所制备双组分聚氨酯胶粘剂的性能测试结果。
[0062]
表1 粘结强度/mpa耐老化性/mpa润湿性（个）实施例16.53.20实施例26.33.10对比例15.12.43对比例24.82.51