一种适用于金属粘接的单组份聚氨酯密封胶及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种胶粘剂，具体涉及一种单组份聚氨酯密封胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯密封胶因其优良的弹性、强度及耐寒性被广泛应用于汽车、建筑等行业，在 汽车行业主要用于挡风玻璃、车门及车身等其它部件装配时的密封。
[0003]目前，聚氨酯密封胶主要分为单组份和双组份两种类型，单组份为湿气固化型，双 组份为反应固化型。双组份有固化快、性能好的特点，但使用时需配制，工艺复杂。单组份 密封胶具有施工方便、勿需调配、容易挤出的特点，适用于自动化流水作业，因此，单组份密 封胶的开发和利用备受关注。
[0004] 但单组份聚氨酯密封胶对铝、钢等金属的粘接效果差，目前都需涂覆底胶来实现 其对金属的粘接，但底胶中含有较多挥发性溶剂，毒性较大，不利于环保。
【发明内容】
[0005] 针对现有的单组份聚氨酯密封胶存在的对铝、钢等金属的粘接效果差且需涂覆底 胶，不环保等问题，本发明的目的在于提供一种无需使用底涂、操作简单且环保的适用于金 属粘接的单组份聚氨酯密封胶。
[0006] 同时针对该单组份聚氨酯密封胶，还提供一种该单组份聚氨酯密封胶的制备方 法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0008] -种适用于金属粘接的单组份聚氨酯密封胶，该单组份聚氨酯密封胶中添加粘接 促进剂，且该粘接促进剂由异氰酸酯与带有活泼氢基团的硅烷偶联剂反应制得，其中-NCO 与-HX的摩尔比3:1~I:L1。
[0009] 优选的，所述粘接促进剂为将NCO基团部分或者全部封闭，带有部分或者不带有 NCO基团且含有一个以上端硅氧烷基团的粘接促进剂。
[0010] 优选的，所述粘接促进剂的具体合成方法如下：
[0011] 首先，将异氰酸酯加热到50°c;
[0012] 接着，缓慢滴加计算量的硅烷偶联剂，在60°C~70°C下反应1~5h，制得粘接促进 剂。
[0013]优选的，所述的异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)、甲苯二异氰酸酯 (TDI)、4, 4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI)、1，6-已二异氰酸酯（HDI)、对苯二异氰酸 酯（Proi)、异佛尔酮二异氰酸酯（iroi)、TDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚体等；所述的 硅烷偶联剂包括苯氨甲基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三甲氧基硅烷、 y-巯基丙基三甲氧基硅烷、二（y-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、N-(正丁基）-y-氨丙基 三甲氧基硅烷、N-(P-氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧 基硅烷、N-环己基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等。
[0014] 优选的，所述单组份聚氨酯密封胶的各组分及重量份数如下：
[0015]
[0016] 优选的，所述增塑剂选自邻苯二甲酸酯类、脂肪族二酸酯类，其中邻苯二甲酸酯类 包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二（2-丙 基庚）酯等，脂肪族二酸酯类包括己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛脂、癸二酸二 乙酯等。
[0017] 优选的，所述吸水剂包括对甲基苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯、氧化钙中的一种 或多种。
[0018] 优选的，所述碳酸钙包括重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米碳酸钙中的一种或多种。
[0019] 优选的，所述催化剂为有机锡类催化剂及叔胺类催化剂，其中有机锡类包括二月 桂酸二正丁基锡、双（乙酰丙酮基）二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡，叔胺类包括三亚 乙基二胺、环己基甲基叔胺、双吗啉基二乙基醚。
[0020] 针对上述的单组份聚氨酯密封胶，其制备方法步骤如下：
[0021] (1)将填料于120°C条件下干燥5~24h;
[0022] (2)将增塑剂5~40份，聚氨酯预聚体35~50份，吸水剂0? 5~6份加入搅拌反 应釜中，抽真空，搅拌脱泡〇. 5h;
[0023] (3)停止搅拌，加入干燥后的碳酸钙20~40份、炭黑2~10份、气相二氧化硅 0. 5~2份，搅拌抽真空1~2h;
[0024] (4)将步骤（3)得到的混料冲入氮气，加入粘接促进剂0.6~2份；
[0025] (5)在氮气保护条件下加入催化剂0? 01~1份；
[0026] (6)抽真空，继续搅拌10~20min，混合均勾；
[0027] (7)充入氮气解除真空至常压，出料分装，即得单组份聚氨酯密封胶。
[0028] 步骤（2) (3) (4) (5) (6)所述的制胶釜为双行星混合搅拌机。
[0029] 本发明通过合成一种粘接促进剂，并将其应用在单组份聚氨酯密封胶中，提高单 组份聚氨酯密封胶在铝、钢等金属基材的粘接力，无需使用底涂，达到操作简单，环保等效 果。
[0030] 利用本发明提供的方案所形成的单组份聚氨酯密封胶，相对于普通聚氨酯密封胶 具有如下优点：
[0031] 1.用本发明制备的单组份聚氨酯密封胶，在不涂覆底涂的情况下，对金属基材，如 钢材、铝材等达到良好的粘接效果，具体结果如下表（CF代表内聚层破坏）：
[0032]
[0033] 2.使用本发明提供的方案制备的单组份聚氨酯密封胶，不涂覆底涂用钢板和铝板 做成剪切片，其剪切强度如下表所示：
[0034]
【具体实施方式】
[0035] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体实例，进一步阐述本发明。
[0036] 本发明针对现有单组份聚氨酯密封胶存在的缺陷，合成了一种新型的粘接促进 剂，将其应用在单组份聚氨酯密封胶中，能够有效提高单组份聚氨酯密封胶在铝、钢等金属 基材的粘接力，无需使用底涂，达到操作简单，环保等效果。该粘接促进剂的合成是由异 氰酸酯与一端带有活泼氢基团的硅烷偶联剂反应制得，其中-NCO与-HX的摩尔比3:1~ I:I. 1 ;且将NCO基团部分或者全部封闭，制成一种带有部分或者不带有NCO基团且含有一 个以上硅氧烷基团的粘接促进剂。
[0037] 该粘接促进剂分子一端的硅烷氧基（甲氧基或乙氧基）能够与金属基材上的微量 水发生缩合，分子另一端的异氰酸酯基或硅烷氧基，可以与密封胶中聚氨酯预聚体反应形 成化学键而连接在一起，从而形成稳定的粘接。故，该粘接促进剂可以提高密封胶与难粘基 材（铝、钢、玻璃）的粘接性能，同时提高密封胶的力学性能。
[0038] 再者，该粘接促进剂分子一端的娃烷氧基（甲氧基或乙氧基）能够与金属基材上 的微量水发生缩合，分子另一端异氰酸酯基，可以与密封胶中聚氨酯预聚体反应形成化学 键而连接在一起。故通过该粘接促进剂可有效提高单组份聚氨酯密封胶在铝、钢等金属基 材的粘接力，且实现无需使用底涂。
[0039] 针对此种粘接促进剂，本专利的具体合成方法如下：
[0040] 首先，将异氰酸酯加入烧瓶中，加热到50°C;
[0041] 接着，缓慢滴加计算量的硅烷偶联剂，在60 °C~70 °C下反应1~5h，制得粘接促进 剂。
[0042] 上述粘接促进剂的合成中，采用的异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)、甲 苯二异氰酸酯（TDI)、4, 4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI)、1，6-已二异氰酸酯（HDI)、对苯二异氰酸酯（PI3DI)、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)、TDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚 体等。
[0043]而与其配合的硅烷偶联剂包括苯氨甲基三乙氧基硅烷、苯氨丙基三乙氧基硅烷、 苯氨丙基三甲氧基硅烷、y-巯基丙基三甲氧基硅烷、二（y-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、 N-(正丁基）-y-氨丙基三甲氧基硅烷、N- (P-氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、 3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷