一种透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法

文档序号:3602581阅读:411来源:国知局
一种透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种胶粘剂的制备方法。所述胶粘剂的制备方法,包括如下步骤:(1)制备OH基团封端的预聚体A:将羟基单体和功能性树脂在90-100℃、真空脱水反应;调节反应温度至60-85℃,加入异氰酸酯单体和催化剂,反应1.0-3.0h;降温,加入扩链剂和交联剂;(2)制备NCO基团封端的预聚体B:将羟基单体和功能性树脂在90-100℃、真空脱水反应;调节反应温度至60-85℃,加入异氰酸酯单体和催化剂,反应1.0-3.0h;(3)交联反应:将前述制备得到的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按照R值的比例混合,该R值指的是异氰酸酯基团与羟基的摩尔比,R值为1.0-1.3。本发明所述方法制得的胶粘剂固化快、力学性能好、用胶量少、储存稳定性好。
【专利说明】一种透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于胶粘剂【技术领域】,具体地,涉及一种绿色环保型透水砖用或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]透水砖(透水路面)是一种用于预制块铺贴地面或现场铺装的功能性装饰性材料,它具有一定的透气透水性,可以减缓城市“热岛效应”、平衡了城市生态系统,减少燥热、降尘减噪、滞洪蓄雨、涵养甘霖、增加城市居住的舒适度等,是生态城市改建和城市可持续发展的必然趋势。目前,在市面上见到的透水砖从材质和生产工艺上可分为非陶瓷透水砖和陶瓷透水砖两大类。陶瓷透水砖因高温焙烧产生有害气体,会造成环境污染且成本偏高。非陶瓷透水砖以无机非金属材料为主要原料,利用有机或无机粘结剂成形、固化。非陶瓷透水砖根据其粘接材料不同,又分为水泥型透水砖及树脂型透水砖。而树脂型透水砖具有节能减排,高透水性,高孔隙率,防止噪音污染,抗压耐磨强度高,表面摩擦系数大,可消除行走时的疲劳感等优点,是透水砖未来发展的方向。现场铺装的透水路面常见为透水混凝土,以水泥作为粘结剂,主要问题是要设分割缝,养护期长、档次低。透水浙青路面用浙青作为粘结剂,浙青使用中气味大。同时此以上三种材料均不能体现石材天然色彩。
[0003]胶粘剂是树脂型透水砖或现场铺设透水路面制作的关键材料之一,目前使用的多为环氧树脂,酚醛树脂,聚氨酯等。一方面,单一的聚合物自身存在突出的缺点,如环氧树脂的韧性差,抗冲击强度低,固化后质脆;酚醛树脂的颜色较深、有一定的脆性、易龟裂;聚氨酯胶粘剂在高温,高湿下易水解而降低粘接强度。
[0004]另一方面,为施工方便这类产品多为溶剂型,其中往往含有大量的挥发性有机化合物(VOC),如苯、甲苯、甲醛、甲醇、苯酚、苯乙烯、三氯甲烷、间苯二胺、磷酸三甲酚酯、乙二胺、二甲基苯胺酯等,溶剂大部分排放到大气中,不仅带来了环境污染,而且给人们生活带来了安全隐患。在环境意识和健康意识日益提高的今天,对胶粘剂的环保问题的要求将愈加严格。
[0005]中国专利CN1524912A以热固性环氧树脂作基料,加入聚酰胺类树脂,无水乙醇,氧基硅烷偶联剂,酚类促进剂和2,4- 二叔丁基苯酚,于室温下配制的透水路面胶粘剂24小时可固化。该专利以环氧树脂为基料,脆性大,易开裂,耐冲击性较差。
[0006]中国专利CN1995257A以耐候性好的环氧树脂,聚氨酯树脂,丙烯酸树脂之一或其任意组合;其中环氧树脂中添加脂肪族多胺或脂环族多胺固化剂,聚氨酯树脂添加聚氨酯固化反应催化剂;通过选用耐候性好的树脂,并添加抗氧化剂,光稳定剂得到一种耐候性透水胶粘剂。该专利采用简单的物理共混方法,形成热力学不稳定体系,存在微相分离,物质之间的相容性差,导致产品存在一定的缺陷,如力学性能不好,贮存稳定性差等。

【发明内容】

[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种复合高分子胶粘剂的制备方法,该方法制备得到的胶粘剂固化快、力学性能好、用胶量少、储存稳定性好。
[0008]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
提供一种透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂胶粘剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备OH基团封端的预聚体A:将羟基单体和功能性树脂在90-100°C、0.09-0.1OMPa真空度下脱水1.5-2.0h ;调节反应温度至60-85°C,加入异氰酸酯单体和催化剂,反应
1.0-3.0h ;降温至25-30°C,加入扩链剂和交联剂;
(2)制备NCO基团封端的预聚体B:将羟基单体和功能性树脂在90-100 °C、
0.09-0.1OMPa真空度下脱水1.5-2.0h ;调节反应温度至60-85°C,加入异氰酸酯单体和催化剂,反应1.0-3.0h ;
(3)交联反应:将前述制备得到的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按照R值的比例混合,其中,所述R值指的是异氰酸酯基团与羟基的摩尔比,R值为1.0-1.3 ;
其中,步骤(1)中的羟基单体的添加量为46-74重量份,异氰酸酯单体的添加量为4-6重量份,功能性树脂的添加量为10-40重量份;步骤(2)中的羟基单体的添加量为8-18重量份,异氰酸酯单体的添加量为62-83重量份,功能性树脂的添加量为0-30重量份。
[0009]本发明采用共聚的方法,将功能性树脂通过接枝引入聚氨酯体系中,与聚氨酯主链形成化学键及部分网 络结构,使原料性能优势互补,产品的综合性能得到提高。分两步制备预聚体,步骤(1)制备得到OH基团封端的预聚体A,步骤(2)制备得到NCO封端的预聚体B,在步骤(1)制备预聚体时添加了扩链剂和交联剂,增加交联点,在步骤(3)中将两种预聚体按一定的比例混合,固化后形成硬度适中、力学性能良好、且具有良好耐温耐水的胶膜。
[0010]其中,本发明的制备方法中的步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A与步骤(2)制备NCO基团封端的预聚体B无先后顺序的限定,即,可以先制备OH基团封端的预聚体A,再制备NCO基团封端的预聚体B,也可以先制备NCO基团封端的预聚体B,再制备OH基团封端的预聚体A,还可以同时进行。
[0011]其中,所述羟基单体的分子量为500-3000,可以为以下物质中的至少一种--聚
醚多元醇、聚酯多元醇,进一步优选蓖麻油、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇、聚ε -己内酯二醇、聚碳酸酯-1,6-己二醇酯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚丁二烯二醇、聚四氢呋喃二醇、丙烯酸酯多元醇、聚氧化丙烯三醇等。
[0012]其中,步骤(1)中的羟基单体最优选以下物质中的至少一种:蓖麻油、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚碳酸酯-1,6-己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇。
[0013]其中,步骤(2)中的羟基单体最优选以下物质中的至少一种:聚己二酸乙二醇酯二醇、聚碳酸酯-1,6-己二醇酯二醇。
[0014]其中,所述的异氰酸酯单体包括以下物质中的至少一种:芳香族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、或脂肪族二异氰酸酯,进一步优选甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、多亚甲基多异氰酸酯等。
[0015]其中,步骤(1)中的异氰酸酯单体最优选以下物质中的至少一种:甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。[0016]其中,步骤(2)中的异氰酸酯单体最优选以下物质中的至少一种:甲苯二异氰酸酯(tdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)、多亚甲基多异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。
[0017]本发明中如无特别说明,所述功能性树脂是指带有能够与聚氨酯发生共聚反应的官能团的树脂。
[0018]其中,所述的功能性树脂优选硅烷偶联剂、端羟基硅氧烷、三氟氟碳树脂、三氟氟碳树脂、四氟氟碳树脂、酚醛树脂、或环氧树脂。
[0019]其中,步骤(1)中的功能性树脂最优选以下物质中的至少一种:硅烷偶联剂、端羟基硅氧烷、三氟氟碳树脂、四氟氟碳树脂。
[0020]其中,步骤(2)中的功能性树脂最优选酚醛树脂、或环氧树脂。
[0021]其中,步骤(2)中的功能性树脂的添加量优选5-30重量份。
[0022]本发明中将聚合物复合,发挥各自的优势,如环氧树脂具有机械强度高,粘接力高,成本低,耐氧化耐温好 的优点;酚醛树脂具有粘接强度高、耐水、耐热、耐磨的优点?’聚氨酯树脂具有耐低温、耐介质、耐老化、耐气候性能好的优点,而克服各自的缺点,可能得到综合性能较高的复合高分子胶粘剂,并且在制备及使用过程均不填加任何溶剂,将这种复合高分子胶粘剂应用于透水砖,能从根本上解决环境问题,达到节能减排,绿色环保的要求。
[0023]其中,步骤(1)和(2)中所述的催化剂包括有机金属类催化剂、叔胺类催化剂,优
选二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二辛酸二丁基锡、三亚乙基二胺、三乙胺、四甲基丁二胺、三乙烯二胺、氮乙基吗啉、或三乙醇胺;最优选二月桂酸二丁基锡。
[0024]其中,步骤(1)或者是步骤(2)中所述催化剂的添加量各自独立地为0.05-0.30重量份。
[0025]其中,步骤(1)中所述的扩链剂可以包括:1,4-丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、1,2-丙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、一缩二乙二醇等,最优选一缩二乙二醇和1,4_ 丁二醇。所述扩链剂的添加量为7.5-12.0重量份。
[0026]其中,步骤(1)中所述的交联剂可以包括:乙烯基三胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三乙烯四胺等,优选二乙烯三胺和四乙烯五胺。所述交联剂的添加量为1.0-2.5重量份。
[0027]综上,本发明的有益效果是:通过共聚合成法,将功能性共聚树脂引入聚氨酯体系,实现共聚树脂性能的优势互补,提高胶粘剂的综合性能;通过对复合高分子预聚时的分子设计,可以调节聚合物的分子量和粘度,提高胶膜的力学性能;室外性能稳定,生产工艺简单,储存稳定性好,室温固化,节能环保。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例,对本发明作进一步地的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
[0029]本发明【具体实施方式】中采用的原料均为市售商品,其中,
端羟基硅氧烷-1:牌号为107 ;
端羟基硅氧烷-2:牌号为8427 ;
多亚甲基多异氰酸酯:牌号为44V20 ;聚己二酸乙二醇酯二醇:牌号为721 ;
聚己二酸丁二醇酯二醇:牌号为2410 ;
硅烷偶联剂:牌号为KH550 ;
三氟氟碳树脂:牌号为JF-2X ;
四氟氟碳树脂:牌号为GK570 ;
酚醛树脂:牌号为2402 ;
环氧树脂:牌号为E51。
[0030]本发明所述的胶粘剂采用以下标准测试:
表干时间:根据GB/T 13477.5-2002,在室温下(25°C ),双组分混合均匀静置后,表面不粘手所经历的时间。
[0031]拉伸强度和断裂伸长率:按照GB/T1040-2006塑料拉伸性能试验方法进行测试。
[0032]硬度:按GB/T 531.1-2008 测定。
[0033]贮存稳定性:将制得的胶粘剂产品置于聚酯瓶中,密闭,放于室温内见光处,记录瓶中明显观察到分层或有凝胶沉淀物出现时止所存放的时间。
[0034]实施例1
(1)制备OH基团封端的预聚体A:室温下,将重量份为74的蓖麻油(羟基单体)和重量份为10的端羟基硅氧烷-1 (功能性树脂)加入带有搅拌装置的反应釜中,在90°C水浴条件下恒温加热,在真空度为0.1Mpa下抽真空脱水1.0h ;降温至30°C,加入重量份为6的甲苯二异氰酸酯(异氰酸酯单体)搅拌均匀,缓慢升温至75°C,再加入0.05重量份的二月桂酸二正丁基锡(催化剂)反应2h ;再降温至25°C,加入重量份为9的1,4_ 丁二醇(扩链剂)和重量份为I的二乙烯三胺(交联剂)均匀搅拌0.5h,得到黄色透明,流动性好的粘稠液体;
(2)制备NCO基团封端的预聚体B:室温下,将重量份为17的聚己二酸乙二醇酯二醇(羟基单体)加入带有搅拌装置的反应釜中,在90°C水浴条件下恒温加热,在真空度为
0.1Mpa下抽真空脱水1.0h ;降温至30°C,加入重量份为83的异佛尔酮二异氰酸酯(异氰酸酯单体)搅拌均匀,缓慢升温至85°C,再加入0.3重量份的二月桂酸二正丁基锡(催化剂)反应2.5h后,得到淡黄色、透明的液体;
(3)室温下,将制得的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按R=LI混合搅拌。
[0035]实施例2
按照与实施例1相同的方式制备胶粘剂,不同点在于:将步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A中的蓖麻油的重量份变为44,加入重量份为22的聚己二酸丁二醇酯二醇,功能性树脂替换为2重量份的端羟基硅氧烷_1、2重量份的硅烷偶联剂、8重量份的四氟氟碳树脂和8重量份的三氟氟碳树脂,甲苯二异氰酸酯(TDI)的重量份变为4.5,扩链剂替换为7.5重量份的乙二醇,交联剂替换为2重量份的三乙烯四胺,反应得到浅黄色、流动性较好、透明的粘稠液体;并将制得的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按R=L 07混合搅拌。
[0036]实施例3
按照与实施例1相同的方式制备胶粘剂,不同点在于:将步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A中的蓖麻油的重量份变为36,另外添加重量份为10.5的聚己二酸丁二醇酯二醇,异氰酸酯单体替换为5重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(iroi),功能性树脂替换为3重量份的硅烷偶联剂、20重量份的四氟氟碳树脂和17重量份的三氟氟碳树脂,催化剂的重量份变为0.05,扩链剂替换为7.5重量份的甲基丙二醇,交联剂替换为I重量份的四乙烯五胺,反应得到浅黄色、流动性较好、透明的粘稠液体;并将制得的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按R=L 3混合搅拌。
[0037]实施例4
按照与实施例1相同的方式制备胶粘剂,不同点在于:将步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A中的羟基单体替换为70重量份的聚酯多元醇(PCDL),异氰酸酯单体替换为5.5重量份的4,4’ -二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI),功能性树脂替换为2重量份的硅烷偶联剂、
2.5重量份的端羟基硅氧烷-2和5.5重量份的三氟氟碳树脂,催化剂的重量份变为0.15,扩链剂替换为12重量份的一缩二乙二醇,交联剂替换为1.5重量份的四乙烯五胺和I重量份的二乙烯三胺,反应得到无色透明、黏度较大的粘稠液体;将步骤(2)制备NCO基团封端的预聚体B中的异氰酸酯单体替换为62重量份的4,4’ - 二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI),羟基单体替换为8重量份的聚己二酸乙二醇酯二醇,催化剂的重量份变为0.05,在加入羟基单体时加入功能性树脂:10重量份的酚醛树脂和20重量份的环氧树脂,反应得到无色透明、流动性好的液体 。
[0038]实施例5
按照与实施例1相同的方式制备胶粘剂,不同点在于:将步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A中的羟基单体替换为60重量份的聚酯多元醇(PCDL),异氰酸酯单体替换为5重量份的4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI),功能性树脂替换为12重量份的四氟氟碳树脂和10重量份的三氟氟碳树脂,扩链剂替换为11重量份的一缩二丙二醇,交联剂替换为0.8重量份的二乙烯三胺和1.2重量份的三乙烯四胺,反应得到无色透明、黏度较大的粘稠液体;将步骤(2)制备NCO基团封端的预聚体B中的异氰酸酯单体替换为70重量份的4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI),羟基单体替换为10重量份的聚己二酸乙二醇酯二醇,催化剂的重量份变为0.25,在加入羟基单体时加入功能性树脂:8重量份的酚醛树脂和12重量份的环氧树脂,反应得到无色透明、流动性好的液体。
[0039]实施例6
按照与实施例1相同的方式制备胶粘剂,不同点在于:将步骤(2)制备NCO基团封端的预聚体B中的异氰酸酯单体替换为62重量份的4,4’ - 二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI),羟基单体替换为18重量份的聚己二酸乙二醇酯二醇,在加入羟基单体时加入功能性树脂:9重量份的酚醛树脂和11重量份的环氧树脂,反应得到无色透明、流动性好的液体;并将制得的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按R=L O混合搅拌。
[0040]对照例I
以100重量份的蓖麻油为OH组分,100重量份的多亚甲基多异氰酸酯(44V20)为NCO组分,并将OH组分和NCO组分按R=L 2混合搅拌。
[0041]对照例2
按照与实施例1相同的方式制备胶粘剂,不同点在于:将步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A中的异氰酸酯单体替换为4重量份的4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI),功能性树脂替换为4重量份的四氟氟碳树脂、5.5重量份的三氟氟碳树脂和4重量份的硅烷偶联剂,扩链剂替换为8重量份的I,2-丙二醇,交联剂替换为I重量份的四乙烯五胺和0.5重量份的三乙烯四胺,反应得到浅黄色、流动性较好、透明的粘稠液体;不制备NCO基团封端的预聚体B,而直接将制得的OH基团封端的预聚体A和多亚甲基多异氰酸酯,按R=L 07混合搅拌。
[0042]对上述对照例1-2和实施例1-6所制得产品的性能测试结果列于下表1。
[0043]表1
【权利要求】
1.一种透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,包括如下步骤: (1)制备OH基团封端的预聚体A:将羟基单体和功能性树脂在90-100°C、0.09-0.1OMPa真空度下脱水1.5-2.0h ;调节反应温度至60-85°C,加入异氰酸酯单体和催化剂,反应1.0-3.0h ;降温至25-30°C,加入扩链剂和交联剂; (2)制备NCO基团封端的预聚体B:将羟基单体和功能性树脂在90-100 °C、0.09-0.1OMPa真空度下脱水1.5-2.0h ;调节反应温度至60-85°C,加入异氰酸酯单体和催化剂,反应1.0-3.0h ; (3)交联反应:将前述制备得到的OH基团封端的预聚体A和NCO基团封端的预聚体B按照R值的比例混合,其中,所述R值指的是异氰酸酯基团与羟基的摩尔比,R值为1.0-1.3 ; 其中,步骤(1)中的羟基单体的添加量为46-74重量份,异氰酸酯单体的添加量为4-6重量份,功能性树脂的 添加量为10-40重量份;步骤(2)中的羟基单体的添加量为8-18重量份,异氰酸酯单体的添加量为62-83重量份,功能性树脂的添加量为0-30重量份。
2.如权利要求1所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述羟基单体为以下物质中的至少一种:聚醚多元醇、聚酯多元醇。
3.如权利要求2所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述羟基单体为以下物质中的至少一种:蓖麻油、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇、聚ε -己内酯二醇、聚碳酸酯-1,6-己二醇酯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚丁二烯二醇、聚四氢呋喃二醇、丙烯酸酯多元醇、聚氧化丙烯三醇。
4.如权利要求1或2所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述异氰酸酯单体包括以下物质中的至少一种:芳香族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、或脂肪族二异氰酸酯。
5.如权利要求4所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述异氰酸酯单体包括以下物质中的至少一种:甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、多亚甲基多异氰酸酯。
6.如权利要求1或2所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述的功能性树脂包括以下物质中的至少一种:硅烷偶联剂、端羟基硅氧烷、三氟氟碳树脂、四氟氟碳树脂、酚醛树脂、环氧树脂。
7.如权利要求1或2所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述扩链剂的添加量为7.5-12重量份,所述交联剂的添加量为1-2.5重量份,所述步骤(1)制备OH基团封端的预聚体A和步骤(2)制备NCO基团封端的预聚体B中的催化剂的添加量各自独立地为0.05-0.3重量份。
8.如权利要求1或2所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述的催化剂包括有机金属类催化剂、叔胺类催化剂。
9.如权利要求7所述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述的扩链剂包括:1,4- 丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、1,2-丙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、一缩二乙二醇。
10.如权利要求7所 述的透水砖或透水路面用复合高分子胶粘剂的制备方法,其特征在于,所述的交联剂包括:乙烯基三胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三乙烯四胺。
【文档编号】C08G18/67GK104004490SQ201410246633
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】杜郢, 王海青, 刘海宁, 陈毅然, 陈劲然 申请人:刘海宁
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