本发明涉及胶粘剂领域，特别涉及一种用于发泡棉与铝材复合的双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
近年来，珍珠棉等发泡保温棉的应用得到了快速的发展，广泛应用于建筑行业、高档家具、各种管道保温、家用电器等，具有成本低、性能优异等特点，珍珠棉等发泡棉在应用中涉及到要与铝板进行粘接，以构成一定形状和强度的发泡复合材料。以往发泡棉与铝材的复合与粘接需使用热熔胶，但传统的热熔胶普遍存在着成本高、浸透性差、操作溶解温度高、贴合定位太快、黄变快等缺点。
近几年市场上也出现了其他一些可替代传统热熔胶的胶粘剂新品种，在适用范围与产品质量方面都有了一些改进。国内的相关产品，其主要的成分为丙烯酸树脂，具有使用方便、柔韧性好、固化速度快，易塑形等特点，但成本较高，持粘力较差，表面干燥速度过快。在日本也有粘接珍珠棉等发泡棉与铝材的胶粘剂，其基材树脂本身具有较好的韧性与初粘力，但持粘力较差，经过长时间后会出现粘接面脱层的现象；同时在上胶时会出现拉丝现象，且在发泡棉上的流平性也较差。这些新品种胶粘剂，虽然在某些特定领域的应用方面有所改进，但在珍珠棉、海绵等发泡棉与铝材复合粘接方面仍存在着不足，为了解决珍珠棉等保温复合材料在复合与粘接过程中出现的上述各种问题，亟需开发出一种成本较低、浸透性强、操作方便、可塑性强的发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂新品种。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于发泡棉与铝材复合的双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其由带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份混合而成，其优选的混合配比按重量份计为10：1~5。进一步地，所述带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计包括如下原料组分：
改性聚氨酯树脂 20～30%；
增粘树脂 45～55%；
苯乙烯系热塑性弹性体 20～30%。
所述带异氰酸根的B组份是以二异氰酸酯为原料反应而成的多聚体，或是二异氰酸酯与多元醇的加成物。具体地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。更进一步地，所述带异氰酸根的B组份的固含量为40~60%，优选为50%。实际上，B组份固含量为50%时，可以更方便调节B组份的加入量，增加A组份与B组份混合的灵活性，改善胶粘剂的流平性能。
作为上述方案的进一步改进，所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其有效成分的原料组成按重量百分比计如下：
聚酯多元醇 88~93%；
二苯基甲烷二异氰酸酯 7~12%；
具体地，按照以上重量百分比进行以二苯基甲烷二异氰酸酯为扩链剂的聚酯的扩链反应，扩链后聚合物端头带有羟基，所述聚酯多元醇的分子量为1835~3324，优选为2500。更进一步地，所述聚酯多元醇选自聚已二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-新戊二醇酯、聚已二酸-1，4-丁二醇酯中的至少一种。实际上，所述改性聚氨酯树脂的固含量为50%，以用作胶黏剂的制备。
所述改性聚氨酯树脂以二苯基甲烷二异氰酸酯为扩链剂，二苯基甲烷二异氰酸酯自身带有两个苯环以及具有良好的反应活性，以其为扩链剂能有效增加聚氨酯树脂的分子量并赋予聚氨酯树脂良好的强度性能。
作为上述方案的进一步改进，所述增粘树脂选自C5石油树脂、双环戊二烯树脂、C9石油树脂、C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂、萜烯树脂、松香树脂、达玛树脂中的至少一种。实际上，所述增粘树脂与一定量有机溶剂配制成混合溶液，其固含量为25~65%，进一步优选为50~65%，在此固含量范围内，可以改善胶粘剂本身的流平性能，增加使用的灵活性。
作为上述方案的进一步改进，所述苯乙烯系热塑性弹性体选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物中的至少一种。实际上，所述苯乙烯系热塑性弹性体与一定量有机溶剂配制成混合溶液，其固含量为25~65%，进一步优选为25~30%，苯乙烯系热塑性弹性体自身的流平性能不好，然而在此固含量范围内，却体现出了较好的流平性能，从而可辅助进一步增强胶粘剂的粘接效果。
一种如上所述的用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，其所述带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：1~5的配比混合。
作为上述方案的进一步改进，所述带羟基的A组份的制备方法包括如下步骤：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计的增粘树脂和一定量有机溶剂，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待增粘树脂完全溶解于有机溶剂当中，得到一定固含量的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计的苯乙烯系热塑性弹性体和一定量有机溶剂，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待苯乙烯系热塑性弹性体完全溶解于有机溶剂当中，得到一定固含量的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计将固含量为50%的改性聚氨酯溶液加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
作为上述方案的进一步改进，所述有机溶剂选自醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮、丁酮、环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述有机溶剂的添加量分别为按重量百分比计所得溶液总量的35~75%。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在胶粘剂A组份中加入苯乙烯系热塑性弹性体以提高胶粘剂胶体的韧性、初粘力和强度性能，加入增粘树脂以调节胶粘剂的表干速度和增加初粘力，加入改性聚氨酯树脂以增加对铝材的附着力，三者共混使得本发明胶粘剂的初粘力、对两个粘接面的附着力和胶体韧性都得到较大提高。而B组份的添加进一步增强了该双组份胶粘剂的韧性与对两粘接面的粘接力。
（2）本发明调整了增粘树脂在粘胶剂A组份中的含量，由于增粘树脂的分子量比较小，加入过量会降低胶粘剂的初粘力，从而影响发泡棉与铝材复合粘接的效果，经一系列研究发现，增粘树脂为其在有效固体成分的原料组分中的重量百分比含量为45～55%之间时，所得A组份的综合性能最好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其中带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计为改性聚氨酯树脂20%、增粘树脂50%和苯乙烯系热塑性弹性体30%。所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其中改性聚氨酯树脂的固含量为50%，其有效成分的原料组成按重量百分比计为88%的聚酯多元醇和12%的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述聚酯多元醇为按重量百分比计60%的聚已二酸-1，4-丁二醇酯二醇与40%的聚己二酸-新戊二醇酯的混合物，所述聚酯多元醇的分子量为2500；所述增粘树脂为双环戊二烯树脂；所述苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
带异氰酸根的B组份是固含量为50%的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物。
上述带羟基的A组份的制备：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计50%的双环戊二烯树脂和一定量的醋酸乙酯，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待双环戊二烯树脂完全溶解于醋酸乙酯当中，得到固含量为50%的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计30%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和一定量的醋酸乙酯，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物完全溶解于醋酸乙酯当中，得到固含量为25%的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计取20%的固含量为50%的改性聚氨酯溶液，加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
双组分聚氨酯胶粘剂的制备：将带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：1的配比混合搅拌均匀即得。
将所得双组份聚氨酯胶粘剂用于发泡棉与铝板复合，初粘力高，粘接力均匀，于室温下固化24小时后，按GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法，挠性材料对刚性材料》进行180℃剥离强度试验，发泡棉被撕破。
实施例2
一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其中带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计为改性聚氨酯树脂20%、增粘树脂55%和苯乙烯系热塑性弹性体25%。所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其中改性聚氨酯树脂的固含量为50%，其有效成分的原料组成按重量百分比计为90%的聚酯多元醇和10%的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述聚酯多元醇为聚已二酸-1，4-丁二醇酯，所述聚酯多元醇的分子量为1835；所述增粘树脂为C9加氢石油树脂与萜烯树脂的混合物；所述苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物的混合物。
带异氰酸根的B组份是固含量为50%的二苯基甲烷二异氰酸酯及1,6-己二异氰酸酯混合预聚物。
上述带羟基的A组份的制备：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计55%的C9加氢石油树脂与萜烯树脂的混合物和一定量的环乙酮，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待C9加氢石油树脂与萜烯树脂的混合物完全溶解于环乙酮当中，得到固含量为50%的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计25%的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物的混合物和一定量的环乙酮，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待嵌段共聚物混合物完全溶解于环乙酮当中，得到固含量为25%的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计取20%的固含量为50%的改性聚氨酯溶液，加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
双组分聚氨酯胶粘剂的制备：将带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：2的配比混合搅拌均匀即得。
将所得双组份聚氨酯胶粘剂用于发泡棉与铝板复合，初粘力高，粘接力均匀，于室温下固化24小时后，按GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法，挠性材料对刚性材料》进行180℃剥离强度试验，发泡棉被撕破。
实施例3
一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其中带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计为改性聚氨酯树脂25%、增粘树脂45%和苯乙烯系热塑性弹性体30%。所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其中改性聚氨酯树脂的固含量为50%，其有效成分的原料组成按重量百分比计为93%的聚酯多元醇和7%的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述聚酯多元醇为按重量百分比计30%的聚已二酸-1，4-丁二醇酯二醇、50%的聚己二酸-新戊二醇酯与20%的聚已二酸-1，4-丁二醇酯的混合物，所述聚酯多元醇的分子量为3324；所述增粘树脂为C9石油树脂、C5加氢石油树脂与松香树脂的混合物；所述苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物。
带异氰酸根的B组份是固含量为50%的甲苯二异氰酸酯及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯混合预聚物。
上述带羟基的A组份的制备：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计45%的C9石油树脂、C5加氢石油树脂与松香树脂的混合物和一定量的丙酮与丁酮混合溶液，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待树脂混合物完全溶解于丙酮与丁酮混合溶液当中，得到固含量为65%的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计30%的苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物和一定量的丙酮与丁酮混合溶液，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物完全溶解于丙酮与丁酮混合溶液当中，得到固含量为30%的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计取25%的固含量为50%的改性聚氨酯溶液，加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
双组分聚氨酯胶粘剂的制备：将带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：3的配比混合搅拌均匀即得。
将所得双组份聚氨酯胶粘剂用于发泡棉与铝板复合，初粘力高，粘接力均匀，于室温下固化24小时后，按GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法，挠性材料对刚性材料》进行180℃剥离强度试验，发泡棉被撕破。
实施例4
一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其中带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计为改性聚氨酯树脂30%、增粘树脂50%和苯乙烯系热塑性弹性体20%。所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其中改性聚氨酯树脂的固含量为50%，其有效成分的原料组成按重量百分比计为92%的聚酯多元醇和8%的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述聚酯多元醇为聚己二酸-新戊二醇酯，所述聚酯多元醇的分子量为2500；所述增粘树脂为松香树脂与达玛树脂的混合物；所述苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物。
带异氰酸根的B组份是固含量为50%的4,2’-及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物。
上述带羟基的A组份的制备：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计50%的松香树脂与达玛树脂的混合物和一定量的醋酸丁酯与丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待树脂混合物完全溶解于醋酸丁酯与丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液当中，得到固含量为50%的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计20%的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物和一定量的醋酸丁酯与丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待嵌段共聚物混合物完全溶解于醋酸丁酯与丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液当中，得到固含量为30%的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计取30%的固含量为50%的改性聚氨酯溶液，加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
双组分聚氨酯胶粘剂的制备：将带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：4的配比混合搅拌均匀即得。
将所得双组份聚氨酯胶粘剂用于发泡棉与铝板复合，初粘力高，粘接力均匀，于室温下固化24小时后，按GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法，挠性材料对刚性材料》进行180℃剥离强度试验，发泡棉被撕破。
实施例5
一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其中带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计为改性聚氨酯树脂25%、增粘树脂55%和苯乙烯系热塑性弹性体20%。所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其中改性聚氨酯树脂的固含量为50%，其有效成分的原料组成按重量百分比计为91%的聚酯多元醇和9%的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述聚酯多元醇为聚己二酸-新戊二醇酯，所述聚酯多元醇的分子量为2500；所述增粘树脂为C5石油树脂；所述苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
带异氰酸根的B组份是固含量为50%的1,6-己二异氰酸酯预聚物。
上述带羟基的A组份的制备：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计55%的C5石油树脂和一定量的丁酮，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待C5石油树脂完全溶解于丁酮当中，得到固含量为60%的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计20%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和一定量的丁酮，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物完全溶解于丁酮当中，得到固含量为30%的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计取25%的固含量为50%的改性聚氨酯溶液，加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
双组分聚氨酯胶粘剂的制备：将带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：5的配比混合搅拌均匀即得。
将所得双组份聚氨酯胶粘剂用于发泡棉与铝板复合，初粘力高，粘接力均匀，于室温下固化24小时后，按GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法，挠性材料对刚性材料》进行180℃剥离强度试验，发泡棉被撕破。
实施例6
一种用于发泡棉与铝材复合的双组份聚氨酯胶粘剂，其中带羟基的A组份中的有效固体成分按重量百分比计为改性聚氨酯树脂30%、增粘树脂45%和苯乙烯系热塑性弹性体25%。所述改性聚氨酯树脂为聚酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯预聚而成的端头带羟基的聚合物，其中改性聚氨酯树脂的固含量为50%，其有效成分的原料组成按重量百分比计为90%的聚酯多元醇和10%的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述聚酯多元醇为聚已二酸-1，4-丁二醇酯二醇，所述聚酯多元醇的分子量为2500；所述增粘树脂为C5石油树脂与松香树脂的混合物；所述苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物的混合物。
带异氰酸根的B组份是固含量为50%的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物与1,6-己二异氰酸酯预聚物的混合物。
上述带羟基的A组份的制备：
（1）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计45%的C5石油树脂与松香树脂的混合物和一定量的醋酸丁酯，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待树脂混合物完全溶解于醋酸丁酯当中，得到固含量为65%的增粘树脂溶液；
（2）在反应容器中加入有效固体成分按重量百分比计25%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物的混合物和一定量的醋酸丁酯，搅拌混合均匀，温度控制在70～80℃之间，待嵌段共聚物混合物完全溶解于醋酸丁酯当中，得到固含量为25%的苯乙烯系热塑性弹性体溶液；
（3）按有效固体成分重量百分比计取30%的固含量为50%的改性聚氨酯溶液，加入步骤（1）所得的增粘树脂溶液和步骤（2）所得的苯乙烯系热塑性弹性体溶液，升温至50～60℃，搅拌均匀，降温出料，得带羟基的A组份。
双组分聚氨酯胶粘剂的制备：将带羟基的A组份和带异氰酸根的B组份按重量份计为10：1的配比混合搅拌均匀即得。
将所得双组份聚氨酯胶粘剂用于发泡棉与铝板复合，初粘力高，粘接力均匀，于室温下固化24小时后，按GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法，挠性材料对刚性材料》进行180℃剥离强度试验，发泡棉被撕破。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。