单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法，特点是包括1～30份的聚醚二元醇、1～30份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～50份的结晶型聚酯二元醇、1～30份的含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物、1～40份的异氰酸酯、0.01～4份的催化剂、0.01～3份的抗氧剂、20～120份的导热填料和0.1～6份的硅烷偶联剂。本发明专利技术先合成聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷‑无规‑烯丙基磷酸二甲酯‑无规‑丙烯酸甲酯‑无规‑甲基丙烯酸异氰基乙酯），将其添加到聚氨酯预聚体中，加入导热填料，高效分散，引入有机硅丙烯酸酯共聚物链段和反应型阻燃剂，改善聚氨酯热熔胶耐化学品、阻燃性能和导热性能。

One Component Thermal Conductive Reactive Flame Retardant Polyurethane Hot Melt Adhesive and Its Preparation Method

The invention discloses a one-component thermal conductive reactive flame retardant polyurethane hot melt adhesive and a preparation method thereof, which is characterized by 1-30 phr of polyether diols, 1-30 phr of liquid polyester diols, 1-40 phr of flame retardant polyether polyols, 1-50 phr of crystalline polyester diols, 1-30 phr of flame retardant polyorganosilic acrylate copolymer containing isocyanate and 1-40 phrates of isocyanate. 0.01-4 phr of catalyst, 0.01-3 phr of antioxidant, 20-120 phr of thermal filler and 0.1-6 phr of silane coupling agent. The invention first synthesizes poly (methacryloxypropyl single-ended dimethyl polysiloxane, random, dimethyl allyl phosphate, random, methyl methacrylate, isocyanoethyl methacrylate) and adds it to polyurethane prepolymer, adds thermal conductive filler, highly disperses, introduces silicone acrylate copolymer chain segment and reactive flame retardant, and improves the heat of polyurethane. Chemical resistance, flame retardancy and thermal conductivity of melt adhesives.

【技术实现步骤摘要】
单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法
本专利技术属于结构胶
，具体涉及一种单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法，其主要应用于电子及电器业、汽车行业、动力电池组装等结构性粘接领域。
技术介绍
聚氨酯热熔胶是新一代的能提供优异粘接性能的结构胶，它是以聚氨酯预聚物为主体材料，配以各种助剂而制得的一类热熔胶。聚氨酯热熔胶使用方便、环保，性能又可与溶剂型热熔胶相媲美。近十年来，聚氨酯热熔胶在电子及电器业、汽车行业等高端领域得到了快速发展及广泛使用。聚氨酯热熔胶按固化形式不同，可分为热塑性聚氨酯弹性体热熔胶和反应性聚氨酯热熔胶；反应性聚氨酯热熔胶按其固化原理不同，可分为反应型和封闭型；反应型聚氨酯热熔胶（PUR）是一种单组分热熔胶，加热后熔融，并流动分散涂覆于基材表面，被粘物黏合后冷却并形成优良的初粘接性能，然后由于基材表面含有微量水分或其他含活泼氢的化合物，与异氰酸根（-NCO）反应发生化学交联反应，从而生成具有高度交联网络及内聚力大的一种结构性粘接热熔胶。反应型聚氨酯热熔胶目前技术上得到了空前的发展，主要围绕高粘接强度，低熔体粘度，开放时间，返修及固化形式等进行性能优化调整。中国专利公开的“反应性热熔粘合剂”，申请号是201480080313.0，制备出一种具有返修的可移除的聚氨酯热熔粘合剂，更适合于高端电子产品领域应用。中国专利公开的“无溶剂湿气固化聚氨酯热熔粘合剂组合物”，申请号是201180047316.0，制备出一种低毒快速建立粘结性能聚丙烯酸酯和聚酯制备的聚氨酯热熔胶粘合剂。为了改善湿固化型聚氨酯热熔胶的固化形式，中国专利公开的“有机硅改性聚氨酯密封剂”，申请号是2017102717258，制备出一种有机硅改性聚氨酯密封剂，用硅烷偶联剂取代异氰酸根（-NCO），更适合高湿环境下应用。目前，反应型聚氨酯热熔胶的研发技术在快速发展，满足不同类型高端电子产品领域应用。反应型聚氨酯热熔胶虽然能在固化后形成高度交联的网络，但还存在着耐化学品腐蚀、导热、阻燃等性能不足问题。这主要原因是大多数反应型聚氨酯热熔胶为了提高其初粘性能，加入了大量的非反应性热塑性增粘树酯或多元丙烯酸共聚物。这些非反应体系增粘树酯无法参与固化生成交联网络，从而易降低聚氨脂热熔胶涂层的耐化学品腐蚀性能、耐热性能、耐老化性能等。导热胶专用于电子电器设备材料的粘接及导热作用。目前，主要有导热有机硅胶，导热环氧胶和导热聚氨酯胶。导热有机硅胶具有优良的耐热和耐老化性能，但对基材的附着力相比较弱。导热环氧胶对基材的粘接力很大，但存在固化后硬度大和脆性太强。导热聚氨酯胶具有优良的附着力和柔韧性，能达到良好的减震和导热作用。导热聚氨酯胶通常设计为双组份，使用混合过程，为了能快速消泡，加入大量硅类消泡剂进行快速消泡。消泡剂因无法参与反应，易析出涂层表面，污染产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法，由于单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶引入硅烷链段、反应型阻燃剂和无机导热填料，可进一步提升聚氨酯涂层的耐化学品腐蚀性能、阻燃性能、导热性能、耐老化性能等。为了达到上述目的，本专利技术的单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶的技术方案是这样实现的，其特征在于包括1～30份的聚醚二元醇、1～30份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～50份的结晶型聚酯二元醇、1～30份的含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物、1～40份的异氰酸酯、0.01～4份的催化剂、0.01～3份的抗氧剂、20～120份的导热填料和0.1～6份的硅烷偶联剂；以上均为质量份数；所述含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的化学结构是：聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-烯丙基磷酸二甲酯-无规-丙烯酸甲酯-无规-甲基丙烯酸异氰基乙酯）即P（MAPDMS-r-DMAP-r-MA-r-ICEMA），含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的数均分子量为1000～50000。在本技术方案中，所述聚醚二元醇为数均分子量在500～4000的聚氧化丙烯二醇PPG或聚四氢呋喃醚二醇PTMG的一种或两种的任意组合；所述液态聚酯二元醇为数均分子量在200～2000的聚己二酸乙二醇酯二醇PEA、聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇PHA或聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇PMA一种或两种以上的任意组合；所述阻燃聚醚多元醇为万华化学集团股份有限公司生产的WANOL®FR-130、WANOL®FR-212或WANOL®FR-312的一种或两种的任意组合；所述结晶型聚酯二元醇为赢创德固赛型号7320、型号7360和型号7380一种或两种以上的任意组合；所述异氰酸酯为改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯DesmodurCD-C（MDI预聚体）；所述催化剂为三乙醇胺、2,2-二吗啉基二乙基醚和磷酸的一种或两种以上的任意组合；所述抗氧剂是168和1010中的一种或两种的任意组合；所述硅烷偶联剂是苯胺甲基三乙氧基硅烷ND-42；所述导热填料是氧化铝、石墨、氢氧化铝和碳酸钙的一种或两种以上的任意组合，导热填料粒径为0.1～5μm。为了达到上述目的，本专利技术的单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶制备方法的技术方案是这样实现的，其特征在于制备步骤如下：步骤一合成含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物将1～40份的甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷MAPDMS、1～50份的烯丙基磷酸二甲酯DMAP、1～40份的丙烯酸甲酯MA和1～15份的甲基丙烯酸异氰基乙酯ICEMA溶解于50～120份的甲苯中，控制于40～110℃，在氮气保护下，加入0.1～3份的热引发剂过氧化2-乙基己酸叔戊酯，聚合反应2～50小时，旋转蒸发除去甲苯后，获得含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物，含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的数均分子量为1000～50000；甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷MAPDMS的数均分子量为1000，CAS号：146632-07-7；步骤二：合成单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶将1～30份的聚醚二元醇、1～30份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～50份的结晶型聚酯二元醇、0.01～4份的催化剂、20～120份的导热填料和0.01～3份的抗氧剂混合后，加热于120～150℃，进行机械搅拌分散，抽真空除水约1～3小时，直至混合物的水份含量低于280ppm，降温于70～100℃，在氮气保护下，加入1～40份的异氰酸酯和1～30份的含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物，进行聚合反应1～10小时，取样分析聚合产物NCO%含量达到1%～3%，100℃下测试粘度达到5000～30000mPa.s，加入0.1～6份的硅烷偶联剂，获得单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶，以上均为质量份数。在本技术方案中，用BrookfieldDV-C数字粘度计测量粘度。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点及效果：1、本专利技术合成的含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物是一种有机硅单体、阻燃单体、丙烯酸酯类单体和异氰酸酯功能单体共聚而成。有机硅单体可提升热熔胶的耐溶剂性能、耐热性能和耐老化性能。丙烯酸酯类单体可提升热熔胶初粘性。阻燃单体提升热熔胶的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶，其特征在于包括1～30份的聚醚二元醇、1～30份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～50份的结晶型聚酯二元醇、1～30份的含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物、1～40份的异氰酸酯、0.01～4份的催化剂、0.01～3份的抗氧剂、20～120份的导热填料和0.1～6份的硅烷偶联剂；以上均为质量份数；所述含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的化学结构是：聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷‑无规‑烯丙基磷酸二甲酯‑无规‑丙烯酸甲酯‑无规‑甲基丙烯酸异氰基乙酯）即P（MAPDMS‑r‑DMAP‑r‑MA‑r‑ICEMA），含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的数均分子量为1000～50000。

【技术特征摘要】
1.一种单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶，其特征在于包括1～30份的聚醚二元醇、1～30份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～50份的结晶型聚酯二元醇、1～30份的含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物、1～40份的异氰酸酯、0.01～4份的催化剂、0.01～3份的抗氧剂、20～120份的导热填料和0.1～6份的硅烷偶联剂；以上均为质量份数；所述含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的化学结构是：聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-烯丙基磷酸二甲酯-无规-丙烯酸甲酯-无规-甲基丙烯酸异氰基乙酯）即P（MAPDMS-r-DMAP-r-MA-r-ICEMA），含异氰酸酯改性聚有机硅丙烯酸酯阻燃共聚物的数均分子量为1000～50000。2.根据权利要求1所述的单组份导热反应型阻燃聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述聚醚二元醇为数均分子量在500～4000的聚氧化丙烯二醇PPG或聚四氢呋喃醚二醇PTMG的一种或两种的任意组合；所述液态聚酯二元醇为数均分子量在200～2000的聚己二酸乙二醇酯二醇PEA、聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇PHA或聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇PMA一种或两种以上的任意组合；所述阻燃聚醚多元醇为万华化学集团股份有限公司生产的WANOL®FR-130、WANOL®FR-212或WANOL®FR-312的一种或两种的任意组合；所述结晶型聚酯二元醇为赢创德固赛型号7320、型号7360和型号7380一种或两种以上的任意组合；所述异氰酸酯为改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯DesmodurCD-C（MDI预聚体）；所述催化剂为三乙醇胺、2,2-二吗啉基二乙基醚和磷酸的一种或两种以上的任意组合；所述抗氧剂是168和1010中的一种或两种的任意组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，陈燕舞，路风辉，霍应鹏，唐秋实，彭琦，洪丹，何炜，
申请(专利权)人：顺德职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44