快固型双组分聚氨酯结构胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种快固型双组分聚氨酯结构胶及其制备方法和应用。该双组分聚氨酯结构胶中的A组分采用蓖麻油、自催化多元醇、增粘树脂、偶联剂、催化剂、填料、分子筛、二氧化硅制备而成，B组分采用增韧多元醇、增塑剂、异氰酸酯、玻璃微珠、填料、分子筛、二氧化硅制备而成。该双组分聚氨酯结构不仅拥有足够的操作时间，还能够快速固化，且粘接强度高，普适性强，立面施胶不流淌，能够满足各种复杂结构的施胶工艺，非常适用于汽车内饰件的快速粘接定位。

【技术实现步骤摘要】
快固型双组分聚氨酯结构胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及双组分聚氨酯结构胶领域，尤其涉及一种快固型双组分聚氨酯结构胶及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，汽车内饰件多采用丙烯酸酯胶黏剂进行粘结。但是，丙烯酸酯胶黏剂在固化过程中会释放小分子物质，产生难闻气味，VOC含量高、韧性差等弊端也日益显现。而双组分聚氨酯含有大量的极性基团，能够满足汽车内饰件的环保要求。但是，常规双组分聚氨酯结构胶却很难达到快速粘接定位的要求。通常，双组分聚氨酯结构胶的反应速度提升可以通过增加催化剂用量来调节，但是催化剂用量过大，会引起产品爆聚，没有充足的操作时间，催化剂用量过小，产品的本体强度又上升较慢，很难达到快速定位的要求，因此仅通过调节催化剂用量很难满足实际需求。另外，虽然CN201711342366公开了一种通过添加磷酸类缓聚剂及胺类延迟催化剂达到适用期长、强度上升快的快固型双组分聚氨酯结构胶，但其适用期普遍较长，且采用缓聚剂及催化剂混用的方式会导致产品固化速度不稳定，无法达到快速定位的效果。CN110114380A公开采用聚醚胺与含Sn催化剂或含Bi催化剂的催化剂复配制备而成的双组分聚氨酯粘合剂，其虽然具有快速固化速度、良好的粘合特性和良好的耐久性，但其仍需要热压处理来获得初始搭接剪切强度，且该胶黏剂本体强度较低，依然不能满足快速定位、高强度结构粘接的要求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种快固型双组分聚氨酯结构胶及其制备方法和应用。该快固型双组分聚氨酯结构胶的操作时间为10～15min，室温固化30min后本体强度能够达到0.5MPa，VOC含量极低，能够满足汽车内饰件的快速定位、轻质和环保等需求，对铝合金及复合材料均有良好的粘结性。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种快固型双组分聚氨酯结构胶，包括使用时按照体积比(0.9～1.1):1混合的A组分和B组分：所述A组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：蓖麻油30～40％、自催化多元醇3～17％、增粘树脂5～12％、偶联剂1.8～3.2％、热敏延迟催化剂0.01～0.1％、炭黑7％～10％、第一填料23％～40％、第一除水剂2～3％以及二氧化硅1～3.5％；其中，所述自催化多元醇选自含有叔胺基团的多羟基化合物，官能度3～6，分子量200～1000；所述B组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：增韧多元醇20～30％、增塑剂5～10％、异氰酸酯35～55％、玻璃微珠1～1.5％、第二填料10％～25％、第二除水剂2～3％以及二氧化硅2～3.5％。优选地，所述的快固型双组分聚氨酯结构胶包括使用时按照体积比1:1混合的A组分和B组分：所述A组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：蓖麻油30～40％、自催化多元醇5～15％、增粘树脂6～10％、偶联剂2～3％、热敏延迟催化剂0.03～0.1％、第一填料25％～40％、第一除水剂2～3％以及二氧化硅1～3.5％；所述B组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：增韧多元醇20～30％、增塑剂7～10％、异氰酸酯35～50％、玻璃微珠1～1.5％、第二填料13％～22％、第二除水剂2～3％以及二氧化硅2～3.5％。与常规双组分聚氨酯结构胶相比，本专利技术快固型双组分聚氨酯结构胶采用自催化多元醇与热敏延迟催化剂搭配，在混合初期利用叔胺基的自催化效应(位阻胺的催化效果比较温和)来催化羟基与异氰酸酯的反应，物料温度较低，热敏延迟催化剂未发挥明显催化作用，蓖麻油活性较低，从而提供合适的操作时间。随着反应进行，体系放热逐渐增大，物料温度也随之上升，热敏延迟催化剂及其叔胺基自催化的催化效率逐步提高，且两者构成协同效应；采用单一的蓖麻油多元醇，可以获得一致的反应性。多羟基的自催化多元醇也可与异氰酸酯发生快速交联，使得胶黏剂的本体强度可在短时间内迅速上升，以此来最大限度的平衡操作时间长与初始强度上升快之间的矛盾。同时，本专利技术快固型双组分聚氨酯结构胶利用增韧多元醇改善体系的韧性及粘接性，使其具有断裂伸长率高、模量低、粘接普适性好、耐震动、耐疲劳性能佳等优势，从而适用于汽车内饰件的快速定位粘接，尤其适用于铝合金以及SMC、ABS、FRP等复合材料的粘接。在其中一些实施例中，所述热敏延迟催化剂选自赢创化学的延迟催化剂SA-1。在其中一些实施例中，所述增粘树脂选自氢化松香酚、C5系石油树脂、C9系石油树脂、萜烯酚醛树脂中的至少一种。在其中一些实施例中，所述偶联剂选自环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、异氰酸酯基硅烷偶联剂的至少一种。在其中一些实施例中，所述增韧多元醇选自聚烯烃多元醇、油脂改性聚酯多元醇的至少一种，分子量为1000～3500，羟值为0.50～0.90mmoL/g。在其中一些实施例中，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯中的至少一种。在其中一些实施例中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、烷基磺酸苯酯中的至少一种。在其中一些实施例中，所述第一填料和所述第二填料均为纳米碳酸钙。采用该填料配合较小粒径的玻璃微珠能够使结构胶的综合密度明显降低，且对本体强度影响较小，有助于降低汽车内饰件等零部件的综合密度，也使快固型双组分聚氨酯结构胶适用于对密度要求高的动力电池结构粘接。在其中一些实施例中，所述第一除水剂和所述第二除水剂均为分子筛。在其中一些实施例中，所述二氧化硅为疏水改性的气相二氧化硅。通过在快固型双组分聚氨酯结构胶中引入恰当比例的疏水改性气相二氧化硅能够使结构胶达到低粘度和高触变的良好平衡，立面施胶不流淌，且玻璃微珠起到润滑的作用，带来良好的施胶体验，可满足各种复杂结构件的施胶工艺，避免冬季配方和夏季配方切换的不便。本专利技术还提供一种快固型双组分聚氨酯结构胶的制备方法，包括如下步骤：制备A组分：按照上述所述的A组分组成称量各原料，将蓖麻油、自催化多元醇、增粘树脂混合加热至100℃～120℃，在真空状态下搅拌脱水1～2h，降温至50～60℃，再加入热敏延迟催化剂和偶联剂，在真空状态下搅拌30～60min，再加入第一填料、第一除水剂和二氧化硅，在真空状态下搅拌1～2h，得A组分；制备B组分：按照上述所述的B组分组成称量各原料，将增塑剂和增韧多元醇混合加热至100℃～120℃，并在真空状态下搅拌脱水1～2h，降温至50～60℃，加入异氰酸酯，于惰性气体保护下在70～80℃条件下继续搅拌反应2～3h，再降温至50～60℃，加入第二填料、第二除水剂和二氧化硅，在真空状态下继续搅拌1～2h，得B组分。本专利技术制备的快固型双组分聚氨酯结构胶未添加溶剂及易挥发小分子物质，VOC含量极低，无气味，粘度强度高，能够满足面积较大且结构复杂的内饰件粘结，且又能够在较短时间内使内饰件可以被移动，从而满足汽车厂商苛刻的环保要求以及汽车内饰件快速定位粘接要求，适用范围广。具体实施方式以下对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快固型双组分聚氨酯结构胶，其特征在于，包括使用时按照体积比(0.9～1.1):1混合的A组分和B组分：/n所述A组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：蓖麻油30～40％、自催化多元醇3～17％、增粘树脂5～12％、偶联剂1.8～3.2％、热敏延迟催化剂0.01～0.1％、炭黑7％～10％、第一填料23～40％、第一除水剂2～3％以及二氧化硅1～3.5％；其中，所述自催化多元醇选自含有叔胺基团的多羟基化合物；/n所述B组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：增韧多元醇20～30％、增塑剂5～10％、异氰酸酯35～55％、玻璃微珠1～1.5％、第二填料10％～25％、第二除水剂2～3％以及二氧化硅2～3.5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种快固型双组分聚氨酯结构胶，其特征在于，包括使用时按照体积比(0.9～1.1):1混合的A组分和B组分：
所述A组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：蓖麻油30～40％、自催化多元醇3～17％、增粘树脂5～12％、偶联剂1.8～3.2％、热敏延迟催化剂0.01～0.1％、炭黑7％～10％、第一填料23～40％、第一除水剂2～3％以及二氧化硅1～3.5％；其中，所述自催化多元醇选自含有叔胺基团的多羟基化合物；
所述B组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：增韧多元醇20～30％、增塑剂5～10％、异氰酸酯35～55％、玻璃微珠1～1.5％、第二填料10％～25％、第二除水剂2～3％以及二氧化硅2～3.5％。


2.根据权利要求1所述的快固型双组分聚氨酯结构胶，其特征在于，包括使用时按照体积比1:1混合的A组分和B组分：
所述A组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：蓖麻油30～40％、自催化多元醇5～15％、增粘树脂6～10％、偶联剂2～3％、热敏延迟催化剂0.03～0.1％、炭黑7％～10％、第一填料25％～40％、第一除水剂2～3％以及二氧化硅1～3.5％；
所述B组分主要由如下重量百分比的各原料制备而成：增韧多元醇20～30％、增塑剂7～10％、异氰酸酯35～50％、玻璃微珠1～1.5％、第二填料13％～22％、第二除水剂2～3％以及二氧化硅2～3.5％。


3.根据权利要求1或2所述的快固型双组分聚氨酯结构胶，其特征在于，所述自催化多元醇的官能度为3～6，分子量为200～1000。


4.根据权利要求1或2所述的快固型双组分聚氨酯结构胶，其特征在于，所述热敏延迟催化剂选自赢创化学的延迟催化剂SA-1。


5.根据权利要求1或2所述的快固型双组分聚氨酯结构胶，其特征在于，所述增粘树脂选自氢化松香酚、C5系石油树脂、C9系石油树脂、烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志星，杨足明，李建林，张洋，韩胜利，王翠花，赵勇刚，章锋，
申请(专利权)人：湖北回天新材料股份有限公司，广州回天新材料有限公司，上海回天新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42