一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法，涉及复合材料技术领域。这种胶黏剂通过原料聚合反应制得，按照重量份数计，所述原料包括：水性聚氨酯65～85份、乙烯‑丙烯酸酯共聚物10～20份、碳纳米管分散体5‑10份、阻燃剂3～8份、引发剂1～3份、交联剂0.1～0.2份。该胶黏剂以水性聚氨酯为主体，绿色环保。引入碳纳米管分散体和阻燃剂，能够作为阻燃成分，有效提高胶黏剂的阻燃效果。采用乙烯‑丙烯酸酯共聚物对水性聚氨酯进行改性处理，能够进一步提高黏结剂的粘接强度，并保证产品得稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，且特别涉及一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯作为一种常见的粘接材料，具有高弹性、良好的挠曲性、较高的弹性模量以及优良的耐磨性能，被广泛应用于诸多工业领域。但水性聚氨酯胶黏剂产品强度不高，耐热、耐水、抗静电、阻燃等性能差，限制了其进一步的应用。碳纳米管是一种由碳原子构成的单层片状结构，具有强度高、比表面积大、高红外发射率、物理机械性能好以及气体阻隔性能等特性。将碳纳米管引入到水性聚氨酯的胶粘材料中，能够利用碳纳米管优良的性能来大幅度提高胶粘材料的散热、阻燃等性能。专利技术人研究发现，碳纳米管由于其高比表面积导致易于发生团聚和高导电的特性，导致其在树脂基体中容易发生沉淀，影响产品的散热效果和强度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，此胶黏剂具有良好的阻燃性，且强度高。本专利技术的另一目的在于提供一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法，此制备方法能够对碳纳米管和阻燃剂进行有效分散，界面性能佳。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂：其通过原料聚合反应制得，按照重量份数计，所述原料包括：水性聚氨酯65～85份、乙烯-丙烯酸酯共聚物10～20份、碳纳米管分散体5-10份、阻燃剂3～8份、引发剂1～3份、交联剂0.1～0.2份。本专利技术还提供上述碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：S1，将1/20-1/10的所述水性聚氨酯、全部的所述阻燃剂、以及1/3-1/2的碳纳米管分散体混合，然后置于等离子发生装置，以CF4、N2、CCl4中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到混合物；S2，将所述混合物、1/10-1/5的所述乙烯-丙烯酸酯共聚物和1/20-1/10的所述引发剂搅拌，升温至60℃-70℃进行反应得到反应物I；S3，在保温条件下，在所述反应物I中加入剩余的所述碳纳米管分散体，搅拌20～50min，得到反应物II；S4，在反应物II中加入剩余的所述水性聚氨酯、所述乙烯-丙烯酸酯共聚物和所述引发剂，升温至80-85℃反应2-3h，加入所述交联剂继续升温至90-100℃反应0.5-1h，降至室温后过滤得到所述胶黏剂。本专利技术实施例的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法的有益效果是：该胶黏剂以水性聚氨酯为主体，绿色环保。通过在水性聚氨酯中引入碳纳米管分散体和阻燃剂，能够作为胶黏剂的散热和阻燃成分，有效改变胶粘剂的阻燃性，并对胶粘的物体进行有效散热。此外，采用乙烯-丙烯酸酯共聚物对水性聚氨酯进行改性处理，能够进一步提高黏结剂的粘接强度，并且能够使得黏结剂可以接受相对较多的填充物，保证产品得稳定性。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂及其制备方法进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其通过原料聚合反应制得，按照重量份数计，所述原料包括：水性聚氨酯65～85份、乙烯-丙烯酸酯共聚物10～20份、碳纳米管分散体5-10份、阻燃剂3～8份、引发剂1～3份、交联剂0.1～0.2份。在较佳的实施例中，水性聚氨酯由45-60份多元醇、12-15份二异氰酸酯、0.3-0.5份催化剂、30-50份有机溶剂、5-8份扩链剂、2-3份中和剂和220-260份水制备得到。可以按照现有技术中的聚合方法合成水性聚氨酯，具体地，本实施中，水性聚氨酯的制备步骤为：在氮气保护下，将多元醇、二异氰酸酯、催化剂加入到有机溶剂中，在70-85℃条件下反应2-4h，然后加入扩链剂和有机溶剂，在90-95℃条件下反应2-4h，降至室温后加入中和剂，反应0.5-1h，最后加入水，搅拌分散后，减压蒸馏去除有机溶剂，得到所述水性聚氨酯。在较佳的实施例中，多元醇为质量比为4：1的聚碳酸酯二元醇和二羟甲基丙酸，有机溶剂为丁酮，催化剂为二月桂酸二丁基锡、有机铋或有机铋锌，中和剂为三乙胺。在较佳的实施例中，扩链剂为1,2-丙二醇碳酸酯和二元胺聚合反应得到的二元醇扩链剂。具体地，将质量比为1：0.7的1,2-丙二醇碳酸酯与二元胺放入烧瓶中，加入二氯甲烷作为溶剂，在50℃加热搅拌20h，减压除掉二氯甲烷，用丁醚、乙醇洗涤产物，真空干燥得到扩链剂。通过1,2-丙二醇碳酸酯和二元胺开环制备得到扩链剂，能够有效提高水性聚氨酯中氨酯键的含量，能够有效提升黏结剂的粘结强度。在较佳的实施例中，碳纳米管分散体的制备方法为：将分散剂溶解在溶剂中，加入碳纳米管和偶联剂，超声10-20min后，加入表面活性剂，继续超声30-120min得到所述碳纳米管分散体。碳纳米管中的碳原子以sp2杂化为主，其由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。碳纳米管具有强度高、比表面积大、高红外发射率的特性。单壁碳纳米管的导热系数高达6600W/m·K，多壁碳纳米管的导热系数高达3000W/m·K，导热性能极佳，能够改善黏结性的热稳定性、导热性和粘接强度。另外，碳纳米管的拉伸强度最高高达80GPa，其可以显著提高胶黏剂粘结后的强度。相比于现有技术中得直接添加碳纳米管进行改性，本专利技术选用分散性能极佳得碳纳米管分散体，能够保证碳纳米管材料得良好分散，且避免发生析出、沉淀等不良现象。在较佳的实施例中，所述碳纳米管、所述偶联剂和所述表面活性剂的质量比为1：2.0～2.5：0.1～0.2，偶联剂选用硅烷类偶联剂，表面活性剂例如可以是木质素磺酸钠、硬脂酸、柠檬酸钠等。所述分散剂选自聚乙烯醇或羟甲基纤维素中的一种，所述分散剂与所述碳纳米管的质量比为0.4-0.6：1。在较佳的实施例中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述碳纳米管在所述碳纳米管浆料中的质量分数为3-5％。采用硅烷偶联剂对碳纳米管进行改性，能够在碳纳米管发生偶联反应，产生大量的凸起，极大地改善碳纳米管的界面性能。在较佳的实施例中，所述阻燃剂选自有机磷系阻燃剂、无机磷系阻燃剂、LDHs、改性LDHs中的一种。优选地，选用改性LDHs作为阻燃剂，其制备方法为：将摩尔比为2:1:3的氯化锌、氯化铝和尿素分散于水中，滴加次膦酸铵溶液，在80～100℃条件下反应6～36h，然后经洗涤、干燥得到改性LDHs，其中次膦酸铵溶液中的次膦酸铵与氯化锌的摩尔比为0.4:1。采用次膦酸铵插层改性LDHs作为阻燃剂，具有协同阻燃的效果。本专利技术实施例还提供上述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：S1，将1/20-1/10的所述水性聚氨酯、全部的所述阻燃剂、以及1/3-1/2的碳纳米管分散体混合，然后置于等离子发生装置，以CF4、N2、CCl4中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到混合物；S2，将所述混合物、1/1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，通过原料聚合反应制得，按照重量份数计，所述原料包括：水性聚氨酯65～85份、乙烯‑丙烯酸酯共聚物10～20份、碳纳米管分散体5‑10份、阻燃剂3～8份、引发剂1～3份、交联剂0.1～0.2份。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，通过原料聚合反应制得，按照重量份数计，所述原料包括：水性聚氨酯65～85份、乙烯-丙烯酸酯共聚物10～20份、碳纳米管分散体5-10份、阻燃剂3～8份、引发剂1～3份、交联剂0.1～0.2份。2.根据权利要求1所述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，按照重量份数计，所述水性聚氨酯由45-60份多元醇、12-15份二异氰酸酯、0.3-0.5份催化剂、30-50份有机溶剂、5-8份扩链剂、2-3份中和剂和220-260份水制备得到。3.根据权利要求2所述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，所述扩链剂为1,2-丙二醇碳酸酯和二元胺聚合反应得到的二元醇扩链剂。4.根据权利要求1所述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，所述碳纳米管分散体的制备方法为：将分散剂溶解在溶剂中，加入碳纳米管和偶联剂，超声10-20min后，加入表面活性剂，继续超声30-120min得到所述碳纳米管分散体。5.根据权利要求4所述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，所述碳纳米管、所述偶联剂和所述表面活性剂的质量比为1：2.0～2.5：0.1～0.2，所述分散剂选自聚乙烯醇或羟甲基纤维素中的一种或多种，所述分散剂与所述碳纳米管的质量比为0.4-0.6：1。6.根据权利要求5所述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述碳纳米管在所述碳纳米管浆料中的质量分数为3-5％。7.根据权利要求1所述的碳纳米管改性耐阻燃的胶黏剂，其特征在于，所述阻燃剂选自有机磷系阻燃剂、无机磷系阻燃剂、LDHs、改性LDHs中的一种。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，林鸿腾，
申请(专利权)人：厦门韦尔通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35