本发明属于胶黏剂的制备方法技术领域，具体涉及汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶黏剂的制备方法。
背景技术：
聚氨酯胶粘剂是目前正在迅速发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分，具有优异的性能，在许多方面得到了广泛的应用，是八大合成胶黏剂中的重要品种之一。聚氨酯胶粘剂是以多异氰酸酯和聚酯或聚醚为主体材料的胶黏剂的总称，是多元异氰酸酯和多元醇相互作用的产物。聚氨酯胶黏剂因其主体树脂分子中含有大量极性基团和活性反应基团，可对多种基材(如金属、塑料、木材、织物、玻璃等)有极好的粘接性，并具有很高的反应性，能常温固化；使用不同原料配制的聚氨酯胶黏剂，由于其配比不同，可以得到从柔软到坚硬的一系列不同硬度的胶黏剂，能满足不同基材粘接和使用条件的要求。聚氨酯胶黏剂具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，适用于各种结构性粘合领域并具备优异的柔韧特性。聚氨酯胶黏剂具备优异的橡胶特性，能适应不同膨胀系数基材的粘合，它在基材之间形成软-硬过渡层，粘接力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能。
目前汽车顶棚湿法、两步法成型工艺中，骨架与面料的粘接使用的胶黏剂主要有单组分溶剂型湿固化聚氨酯胶粘剂、双组分溶剂型湿固化聚氨酯胶粘剂、双组分水性聚氨酯胶粘剂等。其中单组分和双组分溶剂型湿固化聚氨酯胶粘剂具有成型周期短(3-5min)、施胶设备简单(简单的喷涂设备)等优点，但都存在环境污染(溶剂挥发)、耗胶量大(40-50g/m2)等不足，且双组分还需现场配制固化剂，操作复杂，胶液的保质期只有4h。双组分水性聚氨酯胶粘剂以水作为溶剂，可以达到0VOC，具有绿色环保等优点，但存在顶棚成型周期长(喷完胶后需要烘烤一段时间，一般成型工艺要8-10min)，耗胶量大(100-120g/m2)，现场配制固化剂操作复杂，配好的胶液保质期只有4h等不足。
技术实现要素：
基于背景技术中存在的问题，本发明提供了汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶黏剂的制备方法，该制备方法绿色环保、成型周期短、开放时间较长、耗胶量少、成本较低等优点。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶黏剂的制备方法，所述的胶黏剂包括A组分和B组分，所述的A组分为含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，所述的B组分为含有催化剂的水溶液，包括 如下步骤：
步骤一，所述的A组分的制备方法：按照一定的重量百分比分别称取聚酯或聚醚多元醇、扩链剂、环氧树脂，并投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，然后冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在65℃-75℃的温度条件下反应1.5-3h，冷却至30-40℃，加入偶联剂搅拌均匀即可；
步骤二，所述的B组分的制备方法：将催化剂与去离子水按照10-50:100的比例混合均匀即可；
步骤三，所述的A组分和B组分的联合使用方法：采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，然后在汽车顶棚骨架或者滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到产品。
作为优选的，所述的步骤三中A组分的胶量控制在6-10g/m2。
作为优选的，所述的步骤三中A组分与B组分的重量比为10：6-8。
作为优选的，所述的步骤二中的催化剂为乳化的二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、三亚乙基二胺、二吗啉二乙基醚、二乙基三胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
作为优选的，所述的A组分包括以下重量百分比的主要成分：
作为优选的，所述的聚酯或聚醚多元醇为官能度为2或3、分子量为500-6000的聚醚多元醇和/或官能度为2或3、分子量为500-6000聚酯多元醇。
作为优选的，所述的环氧树脂选自环氧值为0.11-0.56中的一种或多种。
作为优选的，所述的扩链剂为C、D组分的混合扩链剂，其中C组分为乙二醇、1,4丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇和三羟甲基丙烷中的一种或两种；D组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇；C组分与D组分的-OH摩尔比为0-10:1。
作为优选的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
作为优选的，所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二亚甲基苯二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI、3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
本发明的有益技术效果是：
本发明制备得到的胶粘剂不含有有机溶剂，施工过程中不会对工作环境和大气造成污染，气味≤2.5级(长安标准)，具有绿色环保，可达0VOC的优点；由于对A组分含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的配方进行了优化，并结合B组分含催化剂的水溶液一起用于汽车顶棚面料的粘接，达到了延长开放时间的效果，现有的制备工艺制得的产品开放时间为4h，采用本发明的制备工艺制备得到的A组分滚筒上的开放时间为6-10h，A组分的开放时间长，未与B组分接触时就不易反应失效，可实现连续化作业；通过环氧树脂和偶联剂改性，增强胶体硬度以及对基材的润湿附着性；通过变化A组分和B组分的比例可以实现缩短或延长反应时间，具有反应时间可调控，工艺可控性，加快反应速率；在胶黏剂分子结构中引入氧化乙烯链节，增大了后期NCO基团与水反应的机率，再配合催化剂，使后期固化速度得到很大的提高；现有技术的耗胶量最少为40-50g/m2，本发明采用滚涂的方式的耗胶量为6-10g/m2，相比耗胶量减少，进而降低了成本，再结合喷涂的方式缩短了成型周期(2-4min)；本发明制备得到的A组分的NCO含量为18％-28％，粘度为150-500mpa.s/25℃，顶棚产品的剥离强度≥20N/2.5cm。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
按照以下重量百分比称取各成分：45％聚酯或聚醚多元醇、2.0％环氧树脂、3％扩链剂、1％偶联剂、49％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚环氧乙烷-环氧丙烷二醇和聚环氧乙烷-环氧丙烷三醇的混合物，其数均分子量为3000；环氧树脂为E-44；扩链剂为C、D组分的混合扩链剂，其中C组分为乙二醇和1,4丁二醇按重量百分比1:1的混合物，D组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，C组分与D组分的-OH摩尔比为2:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；异氰酸酯为二亚甲基苯二异氰酸酯和碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI按重量百分比1:1的混合物。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在65-75℃的温度条件下反应2h，冷却至30-40℃，加入偶联剂搅拌均匀即得到含端异氰酸酯基聚氨酯预聚体称之为A组分，制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
将催化剂与去离子水按照10:100的比例混合均匀得到催化剂水溶液称之为B组分，催化剂为乳化的二月桂酸二丁基锡；采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分， 胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，A组分、B组分的重量份比例为10:7，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到顶棚产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
实施例2
按照以下重量百分比称取各成分：50％聚酯或聚醚多元醇、1.5％环氧树脂、5％扩链剂、0.5％偶联剂、43％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为聚环氧丙烷二醇、聚环氧丙烷三醇、聚环氧乙烷-环氧丙烷三醇的混合物，其数均分子量为5000；环氧树脂为E-51；扩链剂为C、D组分的混合扩链剂，其中C组分为新戊二醇和三羟甲基丙烷按重量百分比1:1的混合物，D组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，C组分与D组分的-OH摩尔比为10:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯和2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯按重量百分比1:1的混合物。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在65-75℃的温度条件下反应2h，冷却至30-40℃，加入偶联剂搅拌均匀即得到A组分。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
将催化剂与去离子水按照30:100的比例混合均匀得到B组分，催化剂为乳化的二月桂酸二丁基锡和三亚乙基二胺按重量百分比1:1的混合物；采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，A组分、B组分的重量份比例为10:6，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到顶棚产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
实施例3
按照以下重量百分比称取各成分：55％聚酯或聚醚多元醇、2.5％环氧树脂、3.3％扩链剂、1.2％偶联剂、38％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇及其共聚醚二醇的混合物，其数均分子量为1000；环氧树脂为E-55，扩链剂为C、D组分的混合扩链剂，其中C组分一缩二乙二醇，D组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，C组分与D组分的-OH摩尔比为5:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在65-75℃的温度条件下反应2h，冷却至30-40℃，加入偶联剂搅拌均匀即得到A组分。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时 间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
将催化剂与去离子水按照50:100的比例混合均匀得到B组分，催化剂为二乙醇胺和三乙醇胺按重量百分比1:1的混合物，采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，A组分、B组分的重量份比例为10:8，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到顶棚产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
实施例4
按照以下重量百分比称取各成分：46％聚酯或聚醚多元醇、1.5％环氧树脂、2％扩链剂、0.5％偶联剂、50％异氰酸酯，其中，聚酯或聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯-乙烯二醇的混合物，其数均分子量为6000；环氧树脂为E-55，扩链剂为C、D组分的混合扩链剂，其中C组分为1,4丁二醇和一缩二乙二醇的混合物按重量百分比1:1的混合物，D组分为含有氧化乙烯结构的高活性聚醚三醇，C组分与D组分的-OH摩尔比为8:1；偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯和2,4-甲苯二异氰酸酯按重量百分比1:1的混合物。
将称量好的聚酯或聚醚多元醇、环氧树脂、扩链剂投入反应釜中，升温至120℃，真空脱水2h，冷却至50-60℃，加入异氰酸酯，在65-75℃的温度条件下反应2h，冷却至30-40℃，加入偶联剂搅拌均匀即得到A组分。制备得到的A组分的端NCO含量、粘度(25℃)、开放时间(RT25℃，60％RH)见表1所示。
将催化剂与去离子水按照35:100的比例混合均匀得到B组分，催化剂为乳化的二月桂酸二丁基锡，采用滚涂的方式，在汽车顶棚面料上均匀的滚涂一层A组分，胶量控制在6-10g/m2，然后在顶棚骨架或滚涂了A组分的顶棚面料上喷涂B组分，A组分、B组分的重量份比例为10:7，然后将顶棚骨架和面料放入温度范围为90-110℃的模具中，热压25-30S即得到顶棚产品。制备得到的该顶棚产品的成型周期、上胶量、剥离强度见表2所示。
表1为实施例1-4的A组分的分析检测数据：
表1
表2为实施例1-4的样品的分析检测数据：
表2
由上述数据可以知道，本发明制备的胶粘剂无溶剂，绿色环保；含端NCO的组分A开放时间长，未与B组分接触时不易反应失效，可连续化、自动化生产；耗胶量(6-10g/m2)较少，节约了成本；成型周期包括滚涂时间、喷涂时间和热压时间，本发明的成型周期在2-4min，成型周期较短。
以上对本发明提供的汽车顶棚用无溶剂湿固化聚氨酯胶黏剂的制备方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。