一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及单组分密封胶技术领域，具体涉及一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物及其制备方法。该高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，包括：枝状硅烷改性聚氨酯树脂、填料、增塑剂、粘接促进剂和催化剂；该枝状硅烷改性聚氨酯树脂包括聚醚二元醇、二异氰酸酯单体、含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ和含有一个活性氢原子的硅烷；该中间体硅烷Ⅰ由含有一个活性氢原子的硅烷和含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯制成。该高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，与现有技术相比，具有剪切强度高、操作时间长和固化速度快的优点。

High shear strength branch silane modified polyurethane composition and preparation method thereof

The invention relates to the technical field of one-component sealant, in particular to a dendritic silane modified polyurethane composition with high shear strength and a preparation method thereof. The high shear strength dendritic silane modified polyurethane composition comprises a dendritic silane modified polyurethane resin, a filler, a plasticizer, a adhesion promoter and a catalyst; the dendritic silane modified polyurethane resin comprises a polyether diol, a diisocyanate monomer, an intermediate silane I containing at least two isocyanate groups, and an intermediate silane I containing at least two isocyanate groups. Silane with one active hydrogen atom; intermediate silane I is made from silane with one active hydrogen atom and isocyanate with at least three isocyanate groups. Compared with the prior art, the dendritic silane modified polyurethane composite with high shear strength has the advantages of high shear strength, long operation time and fast curing speed.

【技术实现步骤摘要】
一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物及其制备方法
本专利技术涉及单组分密封胶
，具体涉及一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物及其制备方法。
技术介绍
汽车风挡玻璃的安装维修，目前主要使用单组分聚氨酯胶进行粘接，为了保证粘接的有效性，绝大多数聚氨酯密封胶在施胶前需先刷活化剂处理基材，然后刷底涂，最后施胶。这样的工序常常会影响主机厂风挡玻璃的组装速度；在售后市场由于安装人员的忽视或者培训不足常不进行基材处理直接施胶，导致后期车辆发生漏水事件，这些是人们不愿看到的。为了解决胶和基材的粘接问题，很多研究者将聚氨酯聚体与氨基硅烷反应制备硅烷改性聚氨酯树脂，或者聚醚多元醇与异氰酸酯硅烷进行反应制备硅烷改性聚醚多元醇树脂，以及钟渊化学(kaneka)硅烷改性聚醚“MS”，以上述树脂制备的粘接胶能够实现免活化剂和底涂进行粘接，但其中主要的问题有两个：一是胶的剪切强度低，二是固化速度慢，剪切强度低不能有效保证车辆结构粘接的安全，使用方一方面要求胶对玻璃粘接强度大，另一方面又希望能快速固化，以便在车厂能快速移动到下一道工序而玻璃不发生位移或者掉落。现有技术中的硅烷改性聚氨酯的交联点只存在于分子末端，且分子间氢键弱，进而导致胶的剪切强度弱，且固化速度慢。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，该高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物具有固化速度快的优点。本专利技术的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物的制备方法。为了实现上述目的之一，本专利技术采用如下技术方案：提供一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，包括以下重量份数的组份：所述枝状硅烷改性聚氨酯树脂的制成组份包括以下重量份数的组份：其中，所述含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ含有脲基甲酸酯或氨基甲酸酯基的基团；所述至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ由以下重量份数的组份制成：含有一个活性氢原子的硅烷2份～8份含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯80份～98份。所述高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物还包括稳定剂0.1份～4份。所述枝状硅烷改性聚氨酯树脂的制成组分还可包括非反应性稀释剂和催化剂。所述含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯为1,3,5-三(3-异氰酸酯基甲苯基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮(TDI三聚体)、甲苯二异氰酸酯与三羟甲丙烷的加成物、1,6-六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI三聚体、HDI缩二脲)、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体(IPDI三聚体)、三苯基甲烷三异氰酸酯、硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)或二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯中的一种或任意两种以上的组合物。所述二异氰酸酯单体为甲苯2，4-二异氰酸酯、甲苯2，6-二异氰酸酯以及二者异构体的混合物、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基甲烷多异氰酸酯(聚MDI)、萘1，5-二异氰酸酯、1，3和1，4-苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、2，2，4-三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯、二(异氰酸酯)环己烷、1，4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、丙二异氰酸酯、1，12-十二碳二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或任意两种以上的组合物；所述含有一个活性氢原子的硅烷为巯基硅烷、巯丙基硅氧烷、仲氨基硅烷、N-丁基-3-胺丙基硅烷、N-乙基-3-胺丙基硅烷、双-[3-(三乙氧基硅)-丙基]胺，双-[3-(三甲氧基硅)-丙基]胺，氨基硅烷、或马来酸酯与丙烯酸酯共轭化合物的加成物中的一种。所述聚醚二元醇的不饱和度小于0.04meq/g，所述聚醚二元醇的数均分子量3000g/mol～20000g/mol；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯异辛酯或烷基磺酸酯类增塑剂中的一种或任意两种以上的组合物；所述填料为轻质碳酸钙、脂肪酸或脂肪酸盐改性的碳酸钙、煅烧高岭土、二氧化硅、PVC粉、滑石粉、有机蒙脱土、硅藻土、二氧化钛、空心球或炭黑中的一种或任意两种以上的组合物；所述粘接促进剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-胺丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷或γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的一种或任意两种以上的组合物；所述催化剂为有机锡、螯合锡或胺类中的一种或任意两种以上的组合物。所述稳定剂为光稳定剂或抗氧剂中的一种或者两种的组合物；所述光稳定剂为苯并三唑类的紫外光吸收剂Tinuvin213、苯并三唑类的紫外光吸收剂UV-320、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶中的一种或任意两种以上的组合物；所述抗氧剂为IrgastabPUR68、抗氧剂1010或Irganox5057中的一种或任意两种以上的组合物。为了实现上述目的之二，本专利技术采用如下技术方案：提供一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物的制备方法，它包括以下步骤：步骤一，制备含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ：将配方量的含有一个活性氢原子的硅烷与含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯于一定温度下反应一定时间，即制得所述含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ；步骤二，制备枝状硅烷改性聚氨酯树脂：将配方量的聚醚二元醇、二异氰酸酯单体和步骤一制得的含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ置于反应釜中于一定温度下反应一定时间，再加入配方量的含有一个活性氢原子的硅烷进行封端，即制得所述枝状硅烷改性聚氨酯树脂；步骤三，制备高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物：在搅拌釜中加入配方量的枝状硅烷改性聚氨酯树脂和增塑剂，然后加热至一定温度，脱气一定时间，然后加入配方量的填料，混合一定时间后，再加入配方量的粘接促进剂和催化剂，然后真空混合一定时间，即制得所述高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物。上述技术方案中，所述步骤一，将配方量的含有一个活性氢原子的硅烷与含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯于40℃～60℃反应0.5h～2h，即制得所述含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ；所述步骤二，将配方量的聚醚二元醇、二异氰酸酯单体和步骤一制得的含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ置于反应釜中于60℃～90℃反应3h～5h，再加入配方量的含有一个活性氢原子的硅烷进行封端，即制得所述枝状硅烷改性聚氨酯树脂。上述技术方案中，所述步骤三，在搅拌釜中加入配方量的枝状硅烷改性聚氨酯树脂和增塑剂，然后加热至50℃～60℃，脱气15min～25min，然后加入配方量的填料，混合20min～40min后，再加入配方量的粘接促进剂和催化剂，然后真空混合10min～15min，即制得所述高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物。本专利技术与现有技术相比较，有益效果在于：(1)本专利技术提供的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，与现有技术的硅烷改性聚氨酯密封胶相比，由于分子链中带有硅氧烷，增加了固化时的交联密度，同时由于脲基甲酸酯、氨基甲酸酯基的引入增加了整个分子间的氢键作用，这两个因素都大幅度提高了胶的剪切强度，令人惊奇的是，该高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物具有操作时间长和固化速度快的优点。(2)本专利技术提供的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：包括以下重量份数的组份：

【技术特征摘要】
1.一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：包括以下重量份数的组份：所述枝状硅烷改性聚氨酯树脂的制成组份包括以下重量份数的组份：其中，所述含至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ含有脲基甲酸酯或氨基甲酸酯基的基团；所述至少2个异氰酸酯基团的中间体硅烷Ⅰ由以下重量份数的组份制成：含有一个活性氢原子的硅烷2份～8份含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯80份～98份。2.根据权利要求1所述的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：所述高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物还包括稳定剂0.1份～4份。3.根据权利要求1所述的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：所述枝状硅烷改性聚氨酯树脂的制成组分还可包括非反应性稀释剂和催化剂。4.根据权利要求1所述的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：所述含至少3个异氰酸酯基团的异氰酸酯为1,3,5-三(3-异氰酸酯基甲苯基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮(TDI三聚体)、甲苯二异氰酸酯与三羟甲丙烷的加成物、1,6-六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI三聚体、HDI缩二脲)、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体(IPDI三聚体)、三苯基甲烷三异氰酸酯、硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)或二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯中的一种或任意两种以上的组合物。5.根据权利要求1所述的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：所述二异氰酸酯单体为甲苯2，4-二异氰酸酯、甲苯2，6-二异氰酸酯以及二者异构体的混合物、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基甲烷多异氰酸酯(聚MDI)、萘1，5-二异氰酸酯、1，3和1，4-苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、2，2，4-三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯、二(异氰酸酯)环己烷、1，4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、丙二异氰酸酯、1，12-十二碳二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或任意两种以上的组合物；所述含有一个活性氢原子的硅烷为巯基硅烷、巯丙基硅氧烷、仲氨基硅烷、N-丁基-3-胺丙基硅烷、N-乙基-3-胺丙基硅烷、双-[3-(三乙氧基硅)-丙基]胺，双-[3-(三甲氧基硅)-丙基]胺，氨基硅烷、或马来酸酯与丙烯酸酯共轭化合物的加成物中的一种。6.根据权利要求1所述的一种高剪切强度枝状硅烷改性聚氨酯组合物，其特征在于：所述聚醚二元醇的不饱和度小于0.04meq/g，所述聚醚二元醇的数均分子量3000g/mol～20000g/mol；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯异辛酯或烷基磺酸酯类增塑剂中的一种或任意两种以上的组合物；所述填料为轻质碳酸钙、脂肪酸或脂肪酸盐改性的碳酸钙、煅烧高岭土、二氧化硅、PVC粉、滑石粉、有机蒙脱土、硅藻土、二氧化钛、空心球或炭黑中的一种或任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志文，陈海桂，黄华，郭盟，
申请(专利权)人：广东普赛达密封粘胶有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44