一种高粘接性反应型聚氨酯热熔胶及制备方法与流程

本发明属于胶黏剂，尤其涉及一种高粘接性反应型聚氨酯热熔胶及制备方法。

背景技术：

1、热熔胶粘剂通常指在室温下呈固态，加热熔融成液态，涂布、润湿被粘物后，经压合、冷却，在几秒钟内完成胶接的胶粘剂。

2、普通聚氨酯热熔胶加热后可流动，很容易被涂覆于被粘体上，一旦冷却，立即固化产生凝聚力，使两被粘体胶接，其低污染性、高初粘性和速粘性倍受现代自动化装配工业的欢迎，发展很快。但是，由于其主体树脂自身的热塑性，受热易蠕变，耐热性有限；受冷易发脆，影响机械强度和性能；其熔融温度高，不适用于热敏性被粘体；使其在现代工业中的应用受到一定限制。

3、反应型聚氨酯热熔胶在聚氨酯体系中引入可反应的活性基团，加热涂覆后，经过冷却，固化产生凝聚力，使两被粘体胶接产生粘接力，然后通过活性基团的反应使之进一步地交联固化，形成热固性树脂，从而提高了粘接强度、耐热、耐溶剂和药品以及耐蠕变等性能。因此，反应型聚氨脂热熔胶粘剂除具有热熔胶的特性外，兼具反应性。

4、随着电子行业的飞速发展，反应型聚氨酯热熔胶的应用也得到了飞速的发展，应用于各种基材，非金属基材如聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、热塑性聚氨酯弹性体(tpu)等，还应用于一些金属基材，如不锈钢、铸铁、铝、铜等。

5、虽然现有的反应型聚氨酯热熔胶对大多数基材的粘接性能够满足要求，但是对于一些特殊基材，如聚酰亚胺(pi)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、尼龙(pa)等，粘接密封性往往达不到使用要求，尤其是在经历了高温、高温高湿以及高低温循环等老化测试后，会出现粘接密封性变差甚至失效的风险。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种高粘接性反应型聚氨酯热熔胶及制备方法。

2、具体技术方案如下：

3、本发明的目的之一是提供一种高粘接性反应型聚氨酯热熔胶，其以重量份计，包括如下组分：

4、液体聚酯多元醇20-30份、结晶型聚酯多元醇15-30份、含有烷氧基聚己内酯多元醇10-20份、热塑性树脂15-20份、异氰酸酯15-25份、偶联剂0.5-2.0份、催化剂0.1-0.5份。

5、进一步地，所述液体聚酯多元醇为分子量为2000的聚己二酸新戊二醇酯(npg/aa)或分子量为2000的3-甲基-1,5戊二醇己二酸二醇酯(mpd/aa)，优选聚己二酸新戊二醇酯(npg/aa)。

6、采取上述进一步方案的有益效果：

7、本发明的多元醇之一是液体聚酯多元醇，呈液体而且低粘度，操作工艺方便，侧链甲基的存在，提高了体系对各种塑料基材的粘接性，其疏水性提升了体系的耐湿热的特性。

8、进一步地，所述结晶性聚酯多元醇为分子量为3500的1,6-己二醇己二酸二醇酯(hdo/aa)。

9、采取上述进一步方案的有益效果：

10、本发明的多元醇之二是结晶性聚酯多元醇，其结晶聚酯的存在，提高了体系的初始粘接强度，而且结晶使体系固化后的致密性提高，从而提升了产品的最终粘接强度。

11、进一步地，所述含有烷氧基聚己内酯多元醇由聚己内酯多元醇和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷制备而成，所述聚己内酯多元醇和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷摩尔比为1：(1.0–1.5)。

12、采取上述进一步方案的有益效果：

13、本发明的多元醇之三是含有烷氧基聚己内酯多元醇，其烷氧基存在于聚己内酯多元醇的结构中，这种含有烷氧基聚己内酯多元醇加入反应型聚氨酯热熔胶的配方内，烷氧基的大量存在提升了体系的对基材的粘接性。

14、进一步地，所述含有烷氧基聚己内酯多元醇的合成方法如下：

15、向反应容器中加入聚己内酯多元醇，加热至130℃开始抽真空，在低于-0.09mpa真空度下脱水2h，真空下冷却至100℃，氮气保护下加入3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，反应10min后加入有机铋催化剂，继续在氮气保护下反应1h，出料密封保存。

16、采取上述进一步方案的有益效果：

17、在上述的反应中，3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷可能与聚己内酯多元醇结构中的一个或两个及以上的羟基反应，所以烷氧基会以不同的分子结构存在于聚己内酯多元醇的结构中，由于烷氧基的大量存在，这种含有烷氧基聚己内酯多元醇无论以哪种分子结构形式的存在，其加入反应型聚氨酯热熔胶的配方内都可提升体系的对基材的粘接性；反应时加入的有机铋催化剂对最终反应型聚氨酯热熔胶中烷氧基固化反应也起到了催化的作用，促进了对基材的粘接性。

18、进一步地，所述聚己内酯多元醇为分子量530的聚己内酯二元醇，结构式如式(1)所示：

19、

20、其中，r的结构为(ch2)重复结构，重复单元数量为1～18，m值的范围1～4，n值的范围为1～4。

21、进一步地，所述聚己内酯多元醇为分子量550的聚己内酯三元醇，结构式如式(2)所示：

22、

23、其中，r的结构为(ch2)重复结构，重复单元数量为1～12，l值的范围为1～3，m值的范围1～3，n值的范围为1～3。

24、其中，主要结构是3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷可能与聚己内酯三元醇的一个羟基反应，结构式如式(3)所示：

25、

26、其中，r的结构为(ch2)重复结构，重复单元数量为1～12，l值的范围为1～3，m值的范围1～3，n值的范围为1～3。

27、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷可能与聚己内酯三元醇的两个羟基反应，结构式如式(4)所示：

28、

29、其中，r的结构为(ch2)重复结构，重复单元数量为1～12，l值的范围为1～3，m值的范围1～3，n值的范围为1～3。

30、可能有极少数3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷与聚己内酯三元醇的三个羟基反应，结构式如式(5)所示：

31、

32、其中，r的结构为(ch2)重复结构，重复单元数量为1～12，l值的范围为1～3，m值的范围1～3，n值的范围为1～3。

33、极少数的未参与反应的聚己内酯三元醇，结构结构式如式(2)所示。

34、进一步地，所述热塑性树脂为丙烯酸树脂br-113。

35、采取上述进一步方案的有益效果：热塑性聚酯具有高的初粘力，提升了对多种基材的附着力。

36、进一步地，所述异氰酸酯为对苯二异氰酸酯(ppdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(mdi)中的一种，优选二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(mdi)。

37、采取上述进一步方案的有益效果：二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯结构相对规整，极性强，苯环含量高，交联密度高，因此可进一步地提高体系的粘接强度。

38、进一步地，所述偶联剂为巯基丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，优选巯基丙基三甲氧基硅烷。

39、采用上述进一步方案的有益效果：偶联剂的加入大大提高了各种基材的附着力。

40、进一步地，所述催化剂为有机铋或双吗啉二乙基醚，优选双吗啉二乙基醚。

41、采用上述进一步方案的有益效果：胺类催化剂提高了体系中异氰酸酯基与湿气的反应速率。

42、本发明的目的之二是提供上述反应型聚氨酯热熔胶的制备方法，包括如下步骤：

43、向反应容器中加入液体聚酯多元醇、结晶型聚酯多元醇，加热至结晶型聚酯多元醇溶解后开始搅拌，边搅拌边加入热塑性树脂，温度升至为145℃时开始抽真空，真空度低于-0.09mpa，并保持大于90分钟，降温至80℃，氮气保护下加入含有烷氧基聚己内酯多元醇，搅拌20min，氮气保护下加入异氰酸酯，加热至100℃，并在真空低于-0.09mpa下反应1小时后，氮气保护下加入偶联剂、催化剂，继续在100℃，真空度低于-0.09mpa下搅拌30min，然后氮气保护下出料，真空烘箱110℃下真空排泡20min，最后密封封装。

44、本发明的有益效果：

45、本发明提供的高粘接性反应型聚氨酯热熔胶提升了对各种基材的粘结力及粘接密封性；其液体聚酯多元醇呈液体粘度低，操作方便，其含有侧链甲基的液体聚酯多元醇提高了体系对各种塑料基材的粘接性，其疏水性提升了体系的耐湿热的特性；结晶性聚酯多元醇中结晶聚酯的存在提高了体系的初始粘接强度，而且结晶使体系固化后的致密性提高，从而提升了产品的最终粘接强度；合成的含有烷氧基聚己内酯多元醇结构中含有大量的烷氧基，提升了体系基材的粘接力；热塑性树脂、偶联剂提升了对多种基材的附着力；异氰酸酯进一步地提高体系的粘接强度；催化剂提高了体系中异氰酸酯基与湿气的反应速率；促进烷氧基固化反应，促进对基材的粘接性。而且本发明提供的高粘接性反应型聚氨酯热熔胶制备方法，操作简单，适合工业生产。