專利名稱：一種雙組分聚氨酯膠粘劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙組分聚氨酯膠粘劑及其制備方法和應用，特別涉及一種適用于膜片含水率在10%以上的反滲透膜元件粘接以及中空超濾膜灌封的雙組份聚氨酯膠粘劑及其制備方法和應用。
背景技術：
反滲透膜是實現反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在O. 5 IOnm之間，透過性的大小與膜本身的化學結構有關。有的高分子材料對鹽的排斥性好，而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學結構具有較多親水基團，因而水的透過速度相對較快。因此一種滿足使用需要的反滲透膜應具有適當 的滲透量或脫鹽率。反滲透膜應具有以下特征(1)在高流速下應具有高效脫鹽率；(2)具有較高機械強度和使用壽命；(3)能在較低操作壓力下發揮功能；(4)能耐受化學或生化作用的影響；(5)受pH值、溫度等因素影響較小。反滲透膜的膜元件為螺旋卷式結構，簡稱卷式結構，由多葉膜袋組成，每一葉膜袋由兩片膜正面相背的膜片、置于兩片膜片間的產品水流道和放置在膜表面的湍流網格狀進水流道組成，該膜袋三邊用膠粘劑密封，第四邊開口于有孔的產水收集管上；與其它元件結構，如管式、板式和中空纖維式相比，具有水流分布均勻、耐污染程度高、更換費用低、外部管路簡單、易于清洗維護保養和設計自由度大等許多優點，成為目前主要膜元件結構形式。中空纖維膜組件的組裝是把大量(有時是幾十萬或更多)的中空纖維膜，彎成U形而裝入圓簡型耐壓容器內。纖維束的開口端用膠粘劑澆鑄成管板進行灌封。纖維束的中心軸部安裝一根原料液分布管，使原液徑向均勻流過纖維束。纖維束的外部包以網布使纖維束固定并促進原液的湍流狀態，淡水透過纖維的管壁后，沿纖維的中空內腔，經管板放出，被濃縮了的原水則在容器的另一端排掉。保證反滲透膜元件性能能否合格的關鍵除了膜片要合格以外，膠粘劑的粘接密封性能的好壞至關重要。用普通的聚氨酯或其他材料的膠粘劑進行粘接時，根本無法解決膠線完全封閉的問題，通常會在膠線處產生非常嚴重的隧道效應，這樣膜元件在運行時候會發生鹽或其他有害雜質泄漏而導致膜元件報廢。即使是適用于中空超濾膜灌封的密封性能優越的膠粘劑，當膜片的含水率超過10份以后，膠線也會出現輕微的隧道效應。目前，反滲透膜和中空超濾膜可分為干膜和濕膜兩種，其中干膜比較方便運輸和存放，但是通量比濕膜略低些；而濕膜則因為用親水劑處理而在存放時必須有大量保護液，在保存和運輸上不及干膜，但具有精度高、出水量穩定、不易堵塞的優點。因此，急需解決濕膜的粘接封閉的問題。

發明內容
本發明的目的之一在于解決現有技術中聚氨酯膠粘劑封閉性不佳的問題，提供適用于膜片含水率在10%以上的反滲透膜元件粘接以及中空超濾膜灌封的一種雙組分聚氨酯膠粘劑。本發明的目的之二在于提供上述雙組分聚氨酯膠粘劑的制備方法。本發明的目的之三在于提供上述雙組分聚氨酯膠粘劑用于膜片含水率在10%以上的反滲透膜元件粘接以及中空超濾膜灌封的應用。本發明的目的是通過如下方案實現的一種雙組分聚氨酯膠粘劑，由A組分和B組分制成，其中A組分和B組分獨立包裝，在使用時按(1.8 2. 2)(0. 8 I. 2)的質量比混合均勻后，即得該雙組分聚氨酯膠粘劑；A、B組分由以下重量份的原料組成 A 組分
精制蓮麻油 50 95份氮化蓮J#油 2 20份云_1~20份癒平麵0.1-1份
Μ劑0.1 2份
催化蘭0.01-0.1份
硬廳酸單貨_酯2 10份均苯三「P酰氯0.1 5份B 組分
異氰酸_ 40 92份 精《蓖《油 5~40份 氫化蓖麻油 I 10份 :-粋『F基丙烷1-5#
硬脂酸鹽 I 10份其中，A組分中的所述云母粉主要是指鱗片狀的絹云母粉。其中，A組分中的所述流平劑為聚醚改性有機硅、氟改性丙烯酸酯中的任一種或幾種組合；其中，A組分中的所述潤濕劑為飽和聚羧酸胺鹽。其中，A組分中的所述催化劑為胺類催化劑、有機金屬類催化劑中的任一種或幾種
組合；其中，B組分中的所述異氰酸酯為甲苯環己撐二異氰酸酯(HTDI)、4，4’ -雙(異氰酸酯環己烷)甲烷(HMDI)、二甲苯撐二異氰酸酯(XDI)、己二異氰酸酯(HDI)、2，2，4-三甲基己烷撐二異氰酸酯(TMDI)、2，6_ 二異氰酸酯甲基己酸酯(LDM)中的任一種或幾種組合。
其中，B組分中的硬脂酸鹽為硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋇中的任一種或幾種組合。具體地，前述A、B組分由以下重量份的原料組成A 組分
精制蓖麻油 50 75份氫化蓖麻油 2 11份云母粉1~10份
流平劑0.1 0.5份
潤濕劑0.1 I份·
催化劑0.01 0.05份
硬酯酸篳卄油酯2~6份 均苯三￥酰氯0.1-2.5份B 組分
酸_ 40 70份 粘制蓖麻汕 5~20份 M化蓖麻汕 I 5份 .浪1丨1坫W說I 2.5份
硬脂酸Ife 1-5#更加具體地，A、B組分由以下重量份的原料組成A 組分
精制蓖麻油75 95份氫化蓖麻油11 20份K姆粉10 20份流f劑0.5 I份
潤浞劑1~2份
催化劑0.05 0.1份
硬酯酸單貨油酯6 10份均苯ΞΞ甲*氯2.5~5 分B 組分
異氰酸酯70~92玢 精制蓖麻油20 40. 氫化蓖麻油5~10份 三羥Φ基丙烷2.5 5份 硬脂酸鹽 5 10份前述雙組分聚氨酯膠粘劑的制備方法，主要包括以下步驟(I) A組分的制備按配方將精制蓖麻油、氫化蓖麻油、云母粉、流平齊IJ、潤濕齊IJ、硬酯酸單甘油酯和均苯三甲酰氯混合均勻后，在80 IOCTC下，反應I 2h，然后加入催化齊U，攪勻制得A組分；(2) B組分的制備按配方將異氰酸酯、精制蓖麻油、氫化蓖麻油、三羥甲基丙烷和硬脂酸鹽混合均勻后，在80 140°C下，反應I 4h制得B組分；(3) A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按(I. 8 2. 2) (0. 8 I. 2)的質量比混合后充分攪拌均勻。一種雙組分聚氨酯膠粘劑用于反滲透膜特別是膜片含水率在10%以上的反滲透膜的密封粘接以及中空超濾膜的灌封的應用。在上述A組分中，精制蓖麻油和氫化蓖麻油都是重要的化工原料，可用于增塑劑，不但降低了生產成本，也可使制品性能獲得相應改善；氫化蓖麻油由于具有高熔點可制分散更均勻的產品。云母粉具有良好的彈性、韌性、絕緣性，且耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕、附著力強，尤其是具有鱗片結構的絹云母粉，鱗片云母粉能屏蔽水、氧、離子等腐蝕因子的透過，切斷膜中的毛細孔導致的泄漏；互相平行交迭的鱗片在膠膜中起到迷宮效應，延長腐蝕因子滲入漆膜的途徑，提高膠線的防腐能力；而且鱗片云母粉還能降低膠層的收縮應力，避免膠層的開裂、脫落。作為添加劑使用，可提高機械強度，抗老化，增強韌性、附著力、耐腐蝕性等。流平劑溶解性好，可增強流平性、抗縮孔性，調整揮發速度。潤濕劑可使膠粘劑在固體表面形成連續相，使膠層涂抹均勻。胺類催化劑、有機金屬類催化劑可以加快聚氨酷的最后聚合速率和固化速度。均苯三甲酰氯(TMC)與組分中的其他物質發生復雜的化學反應，可以有效提高膠的粘接力和封閉性能。硬酯酸單甘油酯(C21H42O4)與樹脂有好的相容性，除有內外潤滑作用外，還兼有發沉、消沉，防老化及控制脂肪酸凝聚的作用，可改善塑料的加工性，降低動力消耗，提高生產效率及產品質量。在上述B組分中，所述的異氰酸酯是聚氨酯樹脂合成的重要原料，是有機合成的重要中間體，反應比較溫和，不容易黃變，可用于合成一系列性能優良的膠粘劑。三羥甲基丙烷(TMP,分子式為CH3CH2C (CH2OH) 3)是一種重要的精細化工產品，它是樹脂行業常用的擴鏈劑，可作為多官能性單體加于樹脂中，經電子射線、紫外線等交聯或聚合，以起到改進樹脂性能的作用；其熔點低，分子結構中有3個羥甲基，可與有機酸反應生成單酯或多酯，與醛、酮反應生成縮醛、縮酮，與二異氰酸酯反應生成氨基甲酸酯等。硬脂酸鹽不僅具有潤滑 性和斥水性，還具有熱穩定性和熔融性，常作為脫模劑使用。B組分的各種物質混合發生反應后，可以體現出優良的滲透和密封性能，尤其是與A組分按比例混合，將進一步提高其滲透性能和密封性能，并且大大減小水對其反應的干擾，非常有利于用在比較潮濕的物體表面。A組分和B組分獨立包裝，在使用時才混合，有利于膠粘劑的長期貯存，并保證較好的膠粘質量。兩組分混合后不會快速凝膠，因而有較長的可操作時間，一旦加熱就會很快固化，固化時間可自由控制。本發明的有益效果耐腐蝕性、耐候性強,穩定性高,熔融流動性好,粘合強度高，密封性能好，不黃變，適用于反滲透膜特別是膜片含水率在10%以上的反滲透膜的密封粘接以及中空超濾膜的灌封，可以完全避免因為密封不好導致膠線出現隧道效應。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明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I
(I)A組分的制備取精制蓖麻油50g、氫化蓖麻油2g、云母粉lg、聚醚改性有機硅
0.lg、飽和聚羧酸胺鹽O. lg、硬酯酸單甘油酯2g和均苯三甲酰氯O. Ig混合均勻后,在80°C下，反應2h，然后加入有機金屬類催化劑O. Olg，攪勻制得A組分；(2)B組分的制備按配方將甲苯環己撐二異氰酸酯40g、精制蓖麻油5g、氫化蓖麻油lg、三羥甲基丙烷Ig和硬脂酸鈉Ig混合均勻后，在80°C下，反應4h制得B組分；(3) A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按
1.8:0. 8的質量比混合后充分攪拌均勻。實施例2(I)A組分的制備取精制蓖麻油60g、氫化蓖麻油5g、云母粉5g、聚醚改性有機硅
O.3g、飽和聚羧酸胺鹽O. 5g、硬酯酸單甘油酯4g和均苯三甲酰氯2g混合均勻后,在90°C下，反應I. 5h，然后加有機金屬類入催化劑O. 03份，攪勻制得A組分；(2) B組分的制備按配方將二甲苯撐二異氰酸酯50g、精制蓖麻油40g、氫化蓖麻油15g、三羥甲基丙烷2g和硬脂酸鉀3g混合均勻后，在100°C下，反應3h制得B組分；(3) A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按1.8:1. 2的質量比混合后充分攪拌均勻。實施例3(I)A組分的制備取精制蓖麻油70g、氫化蓖麻油10g、云母粉10g、氟改性丙烯酸酯O. 5g、飽和聚羧酸胺鹽lg、硬酯酸單甘油酯6g和均苯三甲酰氯3g混合均勻后,在90°C下，反應I. 5h，然后加入胺類催化劑O. 05g，攪勻制得A組分；(2)B組分的制備按配方將己二異氰酸酯70g、精制蓖麻油20g、氫化蓖麻油25g、三羥甲基丙烷3g和硬脂酸鈣5g混合均勻后，在120°C下，反應2h制得B組分；(3) A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按I 1的質量比混合后充分攪拌均勻。實施例4(I)A組分的制備取精制蓖麻油80g、氫化蓖麻油15g、云母粉15g、氟改性丙烯酸酯O. 7g、飽和聚羧酸胺鹽I. 5g、硬酯酸單甘油酯8g和均苯三甲酰氯4g混合均勻后,在100°C下，反應lh，然后加入胺類催化劑O. 07g，攪勻制得A組分；(2) B組分的制備按配方將2，2，4_三甲基己烷撐二異氰酸酯80g、精制蓖麻油35g、氫化蓖麻油5g、三羥甲基丙烷4g和硬脂酸鎂7份混合均勻后，在140°C下，反應Ih制得B組分；(3) A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按2.2:0. 8的質量比混合后充分攪拌均勻。實施例5(I)A組分的制備取精制蓖麻油95g、氫化蓖麻油20g、云母粉20g、氟改性丙烯酸酯lg、飽和聚羧酸胺鹽2g、硬酯酸單甘油酯IOg和均苯三甲酰氯5g混合均勻后,在100°C下，反應lh，然后加入胺類催化劑O. I份，攪勻制得A組分；(2) B組分的制備按配方將2，2，4_三甲基己烷撐二異氰酸酯90g、精制蓖麻油40g、氫化蓖麻油5g、三羥甲基丙烷5g和硬脂酸鎂IOg混合均勻后，在140°C下，反應Ih制得B組分；(3) A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按2.2:1. 2的質量比混合后充分攪拌均勻。實施例6雙組份聚氨酯膠粘劑的性能檢測根據中國專利ZL200810114297. 9公開的實施例4制備出無溶劑型雙組份聚氨酯膠粘劑作為對照樣。按實施例1-5所述方法制備5個試樣。各個試樣的各性能指標結果見表I。按照《卷式反滲透膜組件測試方法》HY/T 107-2008 (6. I)規定的氣密性能測試方法和標準來檢測本發明實施例各試樣與對照樣，得到的氣密性能結果見表I。表I雙組份聚氨酯膠粘劑性能
---誠樣實施實施實施實施實施對照
_性能例I 例2 例3 例4 例5 樣
粘度(mP · s / 25Γ)12000 12-170 12673 12845 12980 -Μ Λ'IiTtfSft CO150 154 156 160 165 -
2-μ、時剎離強度mmmmm
cx-iumiii)Λ 離Λ Mm
水屮放w 2i小時剎離強度 mmmmm不玷
—_(、' 'Mhim)__滿離廣!離調離Μ( MlH
約VAM;能(20eA:_(Hh)) 優優優優優 耐化‘7:藥品性能(2〖WHX0;(Hh) ) ft 優 ft 優 ft ft
rr—m性ftm由表中數據可以看出本發明實施例中雙組份聚氨酯膠粘劑試樣的最高可耐溫度范圍在150°C 165°C，具有較強的耐高溫性。
在常溫放置24小時后，本發明實施例試樣可以達到無法剝離，而對照樣達到的效果為不易剝離，可見本發明實施例試樣的粘接強度優于對照樣；再將各試樣放入水中24小時，本發明實施例試樣效果依然為無法剝離，而對照樣達到的效果為不易剝離，說明本發明實施例試樣具有較好的穩定性和耐水性，優于對照樣。本發明實施例試樣的耐化學藥品性能結果顯示，耐強堿性和耐強酸性都為優秀，而對照樣耐化學藥品性能為良，可見本發明實施例試樣的耐化學腐蝕性更好。按照《卷式反滲透膜組件測試方法》HY/T 107-2008 (6. I)標準檢測密封性能，結果顯示本發明實施例試樣均能夠達到優秀的密封性能，優于對照樣，由此可見本發明的組分及其含量范圍效果較好。綜上所述，本發明實施例試樣的粘合強度、穩定性、耐水性、耐化學藥品性能和氣密性比現有技術中的雙組份聚氨酯膠黏劑更佳。在本發明實施例試樣中，實施例I至實施例5的試樣的組分含量依次遞增，實施例 I試樣最低，實施例5試樣最高，由表I可看出本發明的高組分含量膠粘劑的效果優于低組分含量膠粘劑。
權利要求
1.一種雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于由A組分和B組分制成，其中A組分和B組分獨立包裝，在使用時按(I. 8 2. 2) (0. 8 I. 2)的質量比混合均勻后，即得該雙組分聚氨酯膠粘劑；所述A、B組分由以下重量份的原料組成 A組分精 蓖麻_ 50 95份氮化蓖麻Hl 2 20份/；·付粉I 20份流〒劑0.1 I份潤粼劑0.1 2份催化劑0.01 0.1份 硬_酸琢11·油ffi 2-10份 均苯…:屮酰氣0.1 5份 B組分 異械酸酯 40 92份 精制蓖麻汕 5 40份 氫化蓖麻油 1~10份 .-羥甲基丙烷1 5份 硬脂酸鹽 I 10份
2.根據權利要求I所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于A、B組分由以下重量份的 原料組成 A組分精制蓖麻油 50~75份氫化蓖麻油 2 11份 云付粉I 10份 流平劑0.1 0.5份 #_劑0,1 I份 催化劑αοι 0.05份 硬_酸fTM『汕Il 2 6份 均苯·:Ψ酸&C 01~2,5份 B組分異氰酸酸40~70 # 精制篦麻汕5~20份 +域化蓖麻油1-5#t11-2.5 # 硬脂酸鹽 t韻
3.根據權利要求I所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于A、B組分由以下重量份的原料組成 A組分 精制Il麻汕75 95份 鋱化座麻汕11 20份 +S母粉10~20份 流平劑0.5 I份 潤浞劑I 2份 催化劑0.05 0.1份 硬酯酸單廿油酯6 10份 均苯三『F酰氯2.5-5# B組分 異氰酸酯70 92份 精制蓖麻油20~40份 M化蓖麻油5 10份 .wvm^￡2.5 5 份 硬歷酸a 5-10 # A組分中的所述云母粉主要是指鱗片狀的絹云母粉。
4.根據權利要求I或3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述A組分中的流平劑為聚醚改性有機硅、氟改性丙烯酸酯中的任一種或幾種組合；
5.根據權利要求I或3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述A組分中的潤濕劑為飽和聚羧酸胺鹽。
6.根據權利要求I或3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述A組分中的催化劑為胺類催化劑、有機金屬類催化劑中的任一種或幾種組合；
7.根據權利要求I或3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述B組分中的異氰酸酯為甲苯環己撐二異氰酸酯(HTDI)、4，4’ -雙(異氰酸酯環己烷)甲烷(HMDI)、二甲苯撐二異氰酸酯(XDI)、己二異氰酸酯(HDI)、2，2，4-三甲基己烷撐二異氰酸酯(TMDI)、.2，6-二異氰酸酯甲基己酸酯(LDM)中的任一種或幾種組合。
8.根據權利要求I或3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述B組分中的硬脂酸鹽為硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋇中的任一種或幾種組合。
9.制備如權利要求I 3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于它主要包括以下步驟 (1)A組分的制備按配方將精制蓖麻油、氫化蓖麻油、云母粉、流平齊IJ、潤濕齊IJ、硬酯酸單甘油酯和均苯三甲酰氯混合均勻后，在80 100°C下，反應I 2h，然后加入催化劑，攪勻制得A組分； (2)B組分的制備按配方將異氰酸酯、精制蓖麻油、氫化蓖麻油、三羥甲基丙烷和硬脂酸鹽混合均勻后，在80 140°C下，反應I 4h制得B組分； (3)A組分和B組分的混合將上述制得的A組分和B組分獨立包裝，在使用時按(I. 8 2. 2) (0. 8 I. 2)的質量比混合后充分攪拌均勻。
10.權利要求I 3任一所述的雙組分聚氨酯膠粘劑用于反滲透膜特別是膜片含水率在10%以上的反滲透膜的密封粘接以及中空超濾膜的灌封的應用。
全文摘要
本發明公開了一種雙組分聚氨酯膠粘劑及其制備方法和應用，其中雙組分聚氨酯膠粘劑包括A組分和B組分，A組分和B組分獨立包裝，在使用時按(1.8～2.2)∶(0.8～1.2)的質量比混合均勻后，即得。其中A組分主要包括精制蓖麻油、氫化蓖麻油、云母粉、流平劑、潤濕劑、催化劑、硬酯酸單甘油酯和均苯三甲酰氯，B組分主要異氰酸酯、精制蓖麻油、氫化蓖麻油，三羥甲基丙烷和硬脂酸鹽。本發明的膠粘劑耐腐蝕性、耐候性強，穩定性高，熔融流動性好，粘合強度高，密封性能好，不黃變，適用于反滲透膜特別是膜片含水率在10%以上的反滲透膜的密封粘接以及中空超濾膜的灌封，可以完全避免因為密封不好導致膠線出現隧道效應。
文檔編號B01D69/08GK102911636SQ20121036383
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者吳宗策, 蔡志奇, 金焱, 梁松苗 申請人:貴陽時代沃頓科技有限公司