本發明屬于粘合劑
技術領域：
，尤其涉及一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑。
背景技術：
：目前，在電子產品生產制造、工藝品制造、工業制造、建筑修飾以及日常生活中都需要有快速固化、固化方式簡單、操作便捷，同時還要有粘接強度高、耐高低溫，抗紫外線老化等功能的粘合劑。現在人們通常使用的粘合劑有室溫固化的有機硅粘合劑、濕氣固化的聚氨酯粘合劑和硅烷封端聚醚粘合劑。其中，有機硅粘合劑耐溫性和耐候性優異，但是粘結強度較低，并且殘留小分子易產生表面污染物，裝飾性差；而聚氨酯粘合劑粘結強度高、彈性好、耐低溫、耐油并且抗震動但是在固化時會放出二氧化碳，極易起泡甚至產生裂紋，阻燃性、耐溫性、耐濕熱較差，并且對鋁和玻璃等材料的粘接需要使用底涂劑，否則粘接性能較差。硅烷封端聚醚粘合劑作為新型的粘合劑種類，綜合了有機硅粘合劑和聚氨酯粘合劑的優點，但是現有的硅烷封端聚醚粘合劑由于選用的聚醚、封端改性材料和合成工藝的不同，其主體結構導致其可漆性差。但綜合生產成本和使用效果來考慮，目前應用更為廣泛的是單組份濕固化聚氨酯粘合劑，其通常采用2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)或4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)與聚醚多元醇反應制成。這種粘合劑含有的異氰酸酯端基(NCO端基)，與空氣中的水氣反應形成脲鍵達到固化粘結目的。然而，聚氨酯粘合劑的粘合效果受外界濕度影響較大；即空氣中水分如果不足，那么水分透入膠體中的數量減少，固化速度就慢；如果濕度太大，固化時會產生太多的氣泡，使粘合部分產生裂紋缺陷，影響粘合劑的粘接強度。技術實現要素：本發明的目的在于：針對現有濕氣固化型粘合劑固化速度慢，耐熱性能差，粘接效果不佳，粘接材料范圍小的缺陷，而提供一種具有耐高低溫，抗紫外線老化，粘接強度高，粘接材料范圍廣泛且能夠實現快速固化的單組份濕氣固化型彈性粘合劑。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑，包括如下質量百分比的組分：所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為1000～6000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為1500～9000的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到80～90℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為2.5～5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為(0.5～2)：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在30～50℃下保溫0.5～3h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。現有聚氨酯粘合劑固化時，其異氰酸酯基(NCO)與空氣中的水以及基材上的活性氫反應，會釋放出CO2等氣體，這些氣體聚集生成氣泡，導致粘合劑的粘接強度降低。而本發明通過在聚氨酯預聚體中加入烯胺對其進行改性；得到烯胺改性的聚氨酯預聚體，該改性預聚體遇到濕氣時，立即水解，產生游離的伯胺，由于其活性比水高得多，優先與預聚物中的異氰酸酯基反應，因而固化快且不會產生氣泡。其中，由聚氧化丙烯二元醇與對甲苯二異氰酸酯發生反應生成的兩端帶異氰酸酯基的聚氨酯預聚體可以看做是一種含軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物，軟鏈段是由二醇組成，硬鏈段是由異氰酸酯基組成。因此，異氰酸酯基/羥基(NCO/OH)值的大小直接關系到聚氨酯分子鏈中硬軟鏈段比例、平均分子量的大小，影響著粘合劑的黏度和粘接強度等。異氰酸酯基和羥基比值越低，預聚物的平均分子量越大，合成的粘合劑黏度越大，膠液流動性差，施膠困難，最終粘接強度不高，但其定位時間短，初始粘接力強；異氰酸酯基和羥基比值越高，生成的預聚物的平均分子量較小，硬鏈段比例較大，粘合劑的黏度下降，有利于提高其在粘接基材表面的潤濕性，但定位時間長，初始粘接強度也會因為粘合劑過小的平均分子量而變低，但粘合劑對基材的潤濕較充分，同時異氰酸酯基和羥基比高，能形成更多的交聯網狀結構，提高了粘合劑的力學性能和最終粘接強度。為了均衡粘合劑的初粘強度和施膠性能，本發明選擇異氰酸酯基和羥基比值在2.5～5范圍內。其中，硅烷封端聚醚樹脂其主鏈為聚醚，端基為可水解的硅烷，固化時不起泡，不含異氰酸基團，同時其彈性好，具有優良的復原性，可吸收和補償動態載荷，均勻傳遞受力，防止材料過早疲勞；因此，硅烷封端聚醚樹脂的加入可有效解決現有聚氨酯或聚醚粘合劑固化后可漆性較差的問題。而且，在濕氣存在下，硅氧烷基水解，得到不穩定的硅醇，該不穩定的硅醇通過分子間脫水縮合或與粘接基材表面羥基脫水縮合生成穩定的聚醚硅-氧-硅交聯網狀結構，從而大大提高了粘合劑對玻璃、金屬和塑料等基材的粘接力，而且由于Si-O鍵的鍵能比C-C鍵的鍵能高，因而加入硅烷封端聚醚樹脂后可以進一步提高粘合劑的耐熱性。此外，一般的粘合劑對材料的粘接具有選擇性，如對PC料、ABS料、聚四氟乙烯、木質、電鍍材料等難粘接材料的粘接效果較差，而本申請粘合劑對上述難粘接材料均具有較好的粘接效果，因此本發明的粘合劑的粘接范圍更廣泛。其中，增粘樹脂能降低粘合劑的粘度，改善聚氨酯粘合劑對被粘物的潤濕性，從而增加了聚氨酯粘合劑的粘接性能；催化劑可以加快聚氨酯粘合劑在施膠后的固化交聯，從而縮短固化時間；紫外吸收劑可以提高粘合劑的抗老化性能；填料的加入可以降低粘合劑的成本，而且能夠減小粘合劑的固化收縮率和熱膨脹系數。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，其包括如下質量百分比的組分：作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述硅烷封端聚醚樹脂為端基為三甲氧基、分子量30000～50000的硅烷封端聚醚樹脂。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述增粘樹脂選自松香甘油脂、松香季戊四醇、歧化松香、聚合松香和香豆酮-茚增粘樹脂中的至少一種。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述催化劑選自有機錫類催化劑、有機鈦酸鹽催化劑和有機鉍類催化劑中的至少一種，其中，有機錫類催化劑如二丁基錫二月桂酸酯、辛酸亞錫、二醋酸二丁基錫和二(十二烷基硫)二丁基錫，有機鈦酸鹽催化劑如鈦酸四丁酯，有機鉍類催化劑如異辛酸鉍，二月桂酸鉍和新癸酸鉍等；所述觸變劑選自氣相二氧化硅、有機膨潤土、氫化蓖麻油和聚酰胺蠟中的至少一種。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述填料選自碳酸鈣、滑石粉、熱解硅石、碳黑、沸石、膨潤土和云母中的至少一種。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述紫外吸收劑選自2-(2’-羥基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2，4-二羥基二苯甲酮和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一種。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述粘合劑還包括質量百分比為0.5％～2％的固化促進劑，所述固化促進劑為2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十一碳烷基咪唑、2-十七碳烷基咪唑和3-苯基-1，1-二甲基脲中的至少一種。其中，固化促進劑的選用以滿足儲存期和固化條件的要求為前提。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述粘合劑還包括質量百分比為0.5％～2％的色粉，所述色粉選自酞菁紅、酞菁藍、酞菁綠、永固黃、永固紫、鈦白粉、炭黑、氧化鐵紅和氧化鐵黃中的至少一種。作為本發明單組份濕氣固化型彈性粘合劑的一種改進，所述單組份濕氣固化型彈性粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、增粘樹脂、催化劑、填料、觸變劑和紫外吸收劑并分別加入反應釜中，在真空度為-0.1MPa～-0.02MPa，溫度為20℃～80℃的環境下以2000r/min～2800r/min的速度攪拌1h～3h，即得產品。本發明的有益效果在于：相對于現有技術，本發明采用聚氧化丙烯二元醇與對甲苯二異氰酸酯發生反應得到聚氨酯預聚體，大大提高了整個粘合劑的初粘強度；同時，本發明通過3-環戊烯胺這種含有較多的活潑氫的烯胺與預聚物中的異氰酸酯基團反應，得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。在濕氣存在下，該改性預聚體立即水解，產生含活潑氫的化合物，然后這種含活潑氫的化合物和NCO基團反應，實現快速固化并避免產生氣泡，提高粘接強度；此外，本發明通過硅烷封端聚醚樹脂的加入，有效提高了粘合劑的彈性和耐熱性。具體實施方式下面結合實施例，對本發明及其有益效果作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例1本實施例提供的一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：其中，硅烷封端聚醚樹脂為端基為三甲氧基、分子量30000的硅烷封端聚醚樹脂。所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為1000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為1500的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到80℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為2.5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為0.5：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在30℃下保溫0.5h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。該粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、松香甘油脂、二丁基錫二月桂酸酯、碳酸鈣、氣相二氧化硅和2-(2’-羥基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑并分別加入反應釜中，在真空度為-0.1MPa，溫度為20℃的環境下以2000r/min的速度攪拌2h，即得產品。實施例2本實施例提供的一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：其中，硅烷封端聚醚樹脂為端基為三甲氧基、分子量50000的硅烷封端聚醚樹脂。所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為6000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為9000的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到90℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為2：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在50℃下保溫3h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。該粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、松香季戊四醇、辛酸亞錫、滑石粉、有機膨潤土和2，4-二羥基二苯甲酮并分別加入反應釜中，在真空度為-0.02MPa，溫度為80℃的環境下以2800r/min的速度攪拌3h，即得產品。實施例3本實施例提供的一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：其中，硅烷封端聚醚樹脂為端基為三甲氧基、分子量35000的硅烷封端聚醚樹脂。所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為3000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為5000的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到85℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為3.5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為1：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在40℃下保溫2h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。該粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、歧化松香、二醋酸二丁基錫、熱解硅石、氫化蓖麻油、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-乙基-4-甲基咪唑和酞菁紅并分別加入反應釜中，在真空度為-0.06MPa，溫度為50℃的環境下以2400r/min的速度攪拌1h，即得產品。實施例4本實施例提供的一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：其中，硅烷封端聚醚樹脂為端基為三甲氧基、分子量38000的硅烷封端聚醚樹脂。所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為5000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為7000的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到85℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為4.5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為0.8：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在45℃下保溫2h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。該粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、聚合松香、鈦酸四丁酯、碳黑、聚酰胺蠟、2-(2’-羥基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-苯基咪唑和永固黃并分別加入反應釜中，在真空度為-0.08MPa，溫度為50℃的環境下以2600r/min的速度攪拌1.5h，即得產品。實施例5本實施例提供的一種單組份濕氣固化型彈性粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：其中，硅烷封端聚醚樹脂為端基為三甲氧基、分子量32000的硅烷封端聚醚樹脂。所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為4000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為8000的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到85℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為3，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為2：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在45℃下保溫0.5h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。該粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、香豆酮-茚增粘樹脂、二月桂酸鉍、云母、氣相二氧化硅、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、3-苯基-1，1-二甲基脲和鈦白粉并分別加入反應釜中，在真空度為-0.04MPa，溫度為50℃的環境下以2200r/min的速度攪拌2.5h，即得產品。對比例1本對比例提供的一種聚氨酯粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：所述聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：將平均分子量為1000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為1500的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到80℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為2.5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為0.5：1。聚氨酯粘合劑的制備方法為：按比例稱取聚氨酯預聚體、硅烷封端聚醚樹脂、松香甘油脂、二丁基錫二月桂酸酯、碳酸鈣、氣相二氧化硅和2-(2’-羥基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑并分別加入反應釜中，在真空度為-0.1MPa，溫度為20℃的環境下以2000r/min的速度攪拌2h，即得產品。對比例2本對比例提供的一種聚氨酯粘合劑，其包括如下質量百分比的組分：所述烯胺改性的聚氨酯預聚體的制備方法包括以下步驟：第一步，將平均分子量為6000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量為9000的對甲苯二異氰酸酯加入到反應容器中，同時加入辛酸亞錫進行催化，抽真空充入干燥氮氣，并加熱到90℃進行保溫反應，直至異氰酸酯基和羥基的比值為5，降溫到60℃以下，得到聚氨酯預聚體；其中，聚氧化丙烯二元醇和對甲苯二異氰酸酯的質量比為2：1；第二步，向反應容器中加入3-環戊烯胺，混合后抽真空，并在50℃下保溫3h，即得到烯胺改性的聚氨酯預聚體。聚氨酯粘合劑的制備方法為：按比例稱取烯胺改性的聚氨酯預聚體、松香季戊四醇、辛酸亞錫、滑石粉、有機膨潤土和2，4-二羥基二苯甲酮并分別加入反應釜中，在真空度為-0.02MPa，溫度為80℃的環境下以2800r/min的速度攪拌3h，即得產品。對上述實施例1～5及對比例1～2的聚氨酯粘合劑的各項性能指標進行測試，測試結果參見表1。表1實施例1～5和對比例1～2的粘合劑的性能測試結果檢測項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例1對比例2實干時間/23℃，h1.51.40.81.01.2282.2拉伸強度/Mpa2.82.923.03.153.182.401.42延展率/％305310322328330182150彈性恢復率/％92939394967862是否有氣泡否否否否否是否最高耐熱溫度/℃220240256254260120102由表1測試結果可知，相比于對比例1，本發明的單組份濕氣固化型粘合劑，經過烯胺改性處理后產品實干速度很快，且不會產生氣泡，還具有優異的耐高溫性能、延展性能和彈性性能。相比于對比例2，本發明的單組份濕氣固化型粘合劑，加入硅烷封端聚醚樹脂后，耐熱性能和彈性性能均得到較大的提高。因此，本發明通過烯胺改性聚氨酯預聚體以及硅烷封端聚醚樹脂的加入，使得產品具有高彈性、耐熱性能好、不產生氣泡、能夠實現快速固化的優勢。根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還能夠對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明并不局限于上述的具體實施方式，凡是本領域技術人員在本發明的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發明的保護范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。當前第1頁1 2 3