本发明属于粘合剂
技术领域：
，尤其涉及一种单组份湿气固化型弹性粘合剂。
背景技术：
：目前，在电子产品生产制造、工艺品制造、工业制造、建筑修饰以及日常生活中都需要有快速固化、固化方式简单、操作便捷，同时还要有粘接强度高、耐高低温，抗紫外线老化等功能的粘合剂。现在人们通常使用的粘合剂有室温固化的有机硅粘合剂、湿气固化的聚氨酯粘合剂和硅烷封端聚醚粘合剂。其中，有机硅粘合剂耐温性和耐候性优异，但是粘结强度较低，并且残留小分子易产生表面污染物，装饰性差；而聚氨酯粘合剂粘结强度高、弹性好、耐低温、耐油并且抗震动但是在固化时会放出二氧化碳，极易起泡甚至产生裂纹，阻燃性、耐温性、耐湿热较差，并且对铝和玻璃等材料的粘接需要使用底涂剂，否则粘接性能较差。硅烷封端聚醚粘合剂作为新型的粘合剂种类，综合了有机硅粘合剂和聚氨酯粘合剂的优点，但是现有的硅烷封端聚醚粘合剂由于选用的聚醚、封端改性材料和合成工艺的不同，其主体结构导致其可漆性差。但综合生产成本和使用效果来考虑，目前应用更为广泛的是单组份湿固化聚氨酯粘合剂，其通常采用2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)或4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与聚醚多元醇反应制成。这种粘合剂含有的异氰酸酯端基(NCO端基)，与空气中的水气反应形成脲键达到固化粘结目的。然而，聚氨酯粘合剂的粘合效果受外界湿度影响较大；即空气中水分如果不足，那么水分透入胶体中的数量减少，固化速度就慢；如果湿度太大，固化时会产生太多的气泡，使粘合部分产生裂纹缺陷，影响粘合剂的粘接强度。技术实现要素：本发明的目的在于：针对现有湿气固化型粘合剂固化速度慢，耐热性能差，粘接效果不佳，粘接材料范围小的缺陷，而提供一种具有耐高低温，抗紫外线老化，粘接强度高，粘接材料范围广泛且能够实现快速固化的单组份湿气固化型弹性粘合剂。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种单组份湿气固化型弹性粘合剂，包括如下质量百分比的组分：所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为1000～6000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为1500～9000的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到80～90℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为2.5～5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为(0.5～2)：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在30～50℃下保温0.5～3h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。现有聚氨酯粘合剂固化时，其异氰酸酯基(NCO)与空气中的水以及基材上的活性氢反应，会释放出CO2等气体，这些气体聚集生成气泡，导致粘合剂的粘接强度降低。而本发明通过在聚氨酯预聚体中加入烯胺对其进行改性；得到烯胺改性的聚氨酯预聚体，该改性预聚体遇到湿气时，立即水解，产生游离的伯胺，由于其活性比水高得多，优先与预聚物中的异氰酸酯基反应，因而固化快且不会产生气泡。其中，由聚氧化丙烯二元醇与对甲苯二异氰酸酯发生反应生成的两端带异氰酸酯基的聚氨酯预聚体可以看做是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物，软链段是由二醇组成，硬链段是由异氰酸酯基组成。因此，异氰酸酯基/羟基(NCO/OH)值的大小直接关系到聚氨酯分子链中硬软链段比例、平均分子量的大小，影响着粘合剂的黏度和粘接强度等。异氰酸酯基和羟基比值越低，预聚物的平均分子量越大，合成的粘合剂黏度越大，胶液流动性差，施胶困难，最终粘接强度不高，但其定位时间短，初始粘接力强；异氰酸酯基和羟基比值越高，生成的预聚物的平均分子量较小，硬链段比例较大，粘合剂的黏度下降，有利于提高其在粘接基材表面的润湿性，但定位时间长，初始粘接强度也会因为粘合剂过小的平均分子量而变低，但粘合剂对基材的润湿较充分，同时异氰酸酯基和羟基比高，能形成更多的交联网状结构，提高了粘合剂的力学性能和最终粘接强度。为了均衡粘合剂的初粘强度和施胶性能，本发明选择异氰酸酯基和羟基比值在2.5～5范围内。其中，硅烷封端聚醚树脂其主链为聚醚，端基为可水解的硅烷，固化时不起泡，不含异氰酸基团，同时其弹性好，具有优良的复原性，可吸收和补偿动态载荷，均匀传递受力，防止材料过早疲劳；因此，硅烷封端聚醚树脂的加入可有效解决现有聚氨酯或聚醚粘合剂固化后可漆性较差的问题。而且，在湿气存在下，硅氧烷基水解，得到不稳定的硅醇，该不稳定的硅醇通过分子间脱水缩合或与粘接基材表面羟基脱水缩合生成稳定的聚醚硅-氧-硅交联网状结构，从而大大提高了粘合剂对玻璃、金属和塑料等基材的粘接力，而且由于Si-O键的键能比C-C键的键能高，因而加入硅烷封端聚醚树脂后可以进一步提高粘合剂的耐热性。此外，一般的粘合剂对材料的粘接具有选择性，如对PC料、ABS料、聚四氟乙烯、木质、电镀材料等难粘接材料的粘接效果较差，而本申请粘合剂对上述难粘接材料均具有较好的粘接效果，因此本发明的粘合剂的粘接范围更广泛。其中，增粘树脂能降低粘合剂的粘度，改善聚氨酯粘合剂对被粘物的润湿性，从而增加了聚氨酯粘合剂的粘接性能；催化剂可以加快聚氨酯粘合剂在施胶后的固化交联，从而缩短固化时间；紫外吸收剂可以提高粘合剂的抗老化性能；填料的加入可以降低粘合剂的成本，而且能够减小粘合剂的固化收缩率和热膨胀系数。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，其包括如下质量百分比的组分：作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述硅烷封端聚醚树脂为端基为三甲氧基、分子量30000～50000的硅烷封端聚醚树脂。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述增粘树脂选自松香甘油脂、松香季戊四醇、歧化松香、聚合松香和香豆酮-茚增粘树脂中的至少一种。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述催化剂选自有机锡类催化剂、有机钛酸盐催化剂和有机铋类催化剂中的至少一种，其中，有机锡类催化剂如二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡和二(十二烷基硫)二丁基锡，有机钛酸盐催化剂如钛酸四丁酯，有机铋类催化剂如异辛酸铋，二月桂酸铋和新癸酸铋等；所述触变剂选自气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油和聚酰胺蜡中的至少一种。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述填料选自碳酸钙、滑石粉、热解硅石、碳黑、沸石、膨润土和云母中的至少一种。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述紫外吸收剂选自2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2，4-二羟基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述粘合剂还包括质量百分比为0.5％～2％的固化促进剂，所述固化促进剂为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种。其中，固化促进剂的选用以满足储存期和固化条件的要求为前提。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述粘合剂还包括质量百分比为0.5％～2％的色粉，所述色粉选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、永固黄、永固紫、钛白粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的至少一种。作为本发明单组份湿气固化型弹性粘合剂的一种改进，所述单组份湿气固化型弹性粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、增粘树脂、催化剂、填料、触变剂和紫外吸收剂并分别加入反应釜中，在真空度为-0.1MPa～-0.02MPa，温度为20℃～80℃的环境下以2000r/min～2800r/min的速度搅拌1h～3h，即得产品。本发明的有益效果在于：相对于现有技术，本发明采用聚氧化丙烯二元醇与对甲苯二异氰酸酯发生反应得到聚氨酯预聚体，大大提高了整个粘合剂的初粘强度；同时，本发明通过3-环戊烯胺这种含有较多的活泼氢的烯胺与预聚物中的异氰酸酯基团反应，得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。在湿气存在下，该改性预聚体立即水解，产生含活泼氢的化合物，然后这种含活泼氢的化合物和NCO基团反应，实现快速固化并避免产生气泡，提高粘接强度；此外，本发明通过硅烷封端聚醚树脂的加入，有效提高了粘合剂的弹性和耐热性。具体实施方式下面结合实施例，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1本实施例提供的一种单组份湿气固化型弹性粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：其中，硅烷封端聚醚树脂为端基为三甲氧基、分子量30000的硅烷封端聚醚树脂。所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为1000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为1500的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到80℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为2.5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为0.5：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在30℃下保温0.5h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。该粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、松香甘油脂、二丁基锡二月桂酸酯、碳酸钙、气相二氧化硅和2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑并分别加入反应釜中，在真空度为-0.1MPa，温度为20℃的环境下以2000r/min的速度搅拌2h，即得产品。实施例2本实施例提供的一种单组份湿气固化型弹性粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：其中，硅烷封端聚醚树脂为端基为三甲氧基、分子量50000的硅烷封端聚醚树脂。所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为6000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为9000的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到90℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为2：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在50℃下保温3h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。该粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、松香季戊四醇、辛酸亚锡、滑石粉、有机膨润土和2，4-二羟基二苯甲酮并分别加入反应釜中，在真空度为-0.02MPa，温度为80℃的环境下以2800r/min的速度搅拌3h，即得产品。实施例3本实施例提供的一种单组份湿气固化型弹性粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：其中，硅烷封端聚醚树脂为端基为三甲氧基、分子量35000的硅烷封端聚醚树脂。所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为3000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为5000的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到85℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为3.5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为1：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在40℃下保温2h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。该粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、歧化松香、二醋酸二丁基锡、热解硅石、氢化蓖麻油、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-乙基-4-甲基咪唑和酞菁红并分别加入反应釜中，在真空度为-0.06MPa，温度为50℃的环境下以2400r/min的速度搅拌1h，即得产品。实施例4本实施例提供的一种单组份湿气固化型弹性粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：其中，硅烷封端聚醚树脂为端基为三甲氧基、分子量38000的硅烷封端聚醚树脂。所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为5000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为7000的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到85℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为4.5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为0.8：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在45℃下保温2h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。该粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、聚合松香、钛酸四丁酯、碳黑、聚酰胺蜡、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-苯基咪唑和永固黄并分别加入反应釜中，在真空度为-0.08MPa，温度为50℃的环境下以2600r/min的速度搅拌1.5h，即得产品。实施例5本实施例提供的一种单组份湿气固化型弹性粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：其中，硅烷封端聚醚树脂为端基为三甲氧基、分子量32000的硅烷封端聚醚树脂。所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为4000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为8000的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到85℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为3，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为2：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在45℃下保温0.5h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。该粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、香豆酮-茚增粘树脂、二月桂酸铋、云母、气相二氧化硅、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、3-苯基-1，1-二甲基脲和钛白粉并分别加入反应釜中，在真空度为-0.04MPa，温度为50℃的环境下以2200r/min的速度搅拌2.5h，即得产品。对比例1本对比例提供的一种聚氨酯粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：所述聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：将平均分子量为1000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为1500的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到80℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为2.5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为0.5：1。聚氨酯粘合剂的制备方法为：按比例称取聚氨酯预聚体、硅烷封端聚醚树脂、松香甘油脂、二丁基锡二月桂酸酯、碳酸钙、气相二氧化硅和2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑并分别加入反应釜中，在真空度为-0.1MPa，温度为20℃的环境下以2000r/min的速度搅拌2h，即得产品。对比例2本对比例提供的一种聚氨酯粘合剂，其包括如下质量百分比的组分：所述烯胺改性的聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：第一步，将平均分子量为6000的聚氧化丙烯二元醇和平均分子量为9000的对甲苯二异氰酸酯加入到反应容器中，同时加入辛酸亚锡进行催化，抽真空充入干燥氮气，并加热到90℃进行保温反应，直至异氰酸酯基和羟基的比值为5，降温到60℃以下，得到聚氨酯预聚体；其中，聚氧化丙烯二元醇和对甲苯二异氰酸酯的质量比为2：1；第二步，向反应容器中加入3-环戊烯胺，混合后抽真空，并在50℃下保温3h，即得到烯胺改性的聚氨酯预聚体。聚氨酯粘合剂的制备方法为：按比例称取烯胺改性的聚氨酯预聚体、松香季戊四醇、辛酸亚锡、滑石粉、有机膨润土和2，4-二羟基二苯甲酮并分别加入反应釜中，在真空度为-0.02MPa，温度为80℃的环境下以2800r/min的速度搅拌3h，即得产品。对上述实施例1～5及对比例1～2的聚氨酯粘合剂的各项性能指标进行测试，测试结果参见表1。表1实施例1～5和对比例1～2的粘合剂的性能测试结果检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2实干时间/23℃，h1.51.40.81.01.2282.2拉伸强度/Mpa2.82.923.03.153.182.401.42延展率/％305310322328330182150弹性恢复率/％92939394967862是否有气泡否否否否否是否最高耐热温度/℃220240256254260120102由表1测试结果可知，相比于对比例1，本发明的单组份湿气固化型粘合剂，经过烯胺改性处理后产品实干速度很快，且不会产生气泡，还具有优异的耐高温性能、延展性能和弹性性能。相比于对比例2，本发明的单组份湿气固化型粘合剂，加入硅烷封端聚醚树脂后，耐热性能和弹性性能均得到较大的提高。因此，本发明通过烯胺改性聚氨酯预聚体以及硅烷封端聚醚树脂的加入，使得产品具有高弹性、耐热性能好、不产生气泡、能够实现快速固化的优势。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。当前第1页1 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