一种双重固化反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚氨酯热熔胶领域，涉及一种双重固化反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。所述双重固化反应型聚氨酯热熔胶中含有热塑性树脂、异山梨醇基丙烯酸酯树脂、异山梨醇基聚酯二元醇、多元醇聚合物、多异氰酸酯、光引发剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、第一催化剂和第一阻聚剂，所述热塑性树脂、异山梨醇基丙烯酸酯树脂、异山梨醇基聚酯二元醇、多元醇聚合物与多异氰酸酯的质量比为1:(0.3

【技术实现步骤摘要】
一种双重固化反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯热熔胶领域，特别涉及一种双重固化反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]反应型聚氨酯(PUR)热熔胶不含有水和溶剂，固含量为100％，是一种高性能环保型胶黏剂。它兼有普通热熔胶无溶剂、初粘性高、装配时定位迅速等特性，又具有反应型液态胶黏剂粘接强度高的优点，施胶温度却又低于普通热熔胶，因此倍受现代自动化装配工业青睐。PUR热熔胶主要依赖体系中异氰酸酯官能团与空气中的湿气反应来实现交联固化，从而获得优异的粘接性能。但PUR施胶后空气中湿气渗入较慢，异氰酸酯基团与水分子的反应速度很慢，导致其初始粘接强度通常很低，完全固化往往需要数天时间。为了提升反应型聚氨酯热熔胶的初始粘接强度，目前主要采用提高组分中固体聚酯、高分子量、热塑性聚酯的比例等方法，但由于聚酯的耐水解性差，而高分子量热塑性树脂的粘度大且大多不具备反应性，采用这些方法提高初始粘接强度往往会导致PUR产品的粘度高、开放时间短、耐水解性变差、粘接效果不稳定等问题。
[0003]目前也有利用具备UV光固化活性的丙烯酸酯类化合物对反应型聚氨酯热熔胶进行改性，实现UV/湿气双重固化的性能，从而通过UV光照下快速固化的方式提高初始粘接强度。但目前的UV/湿气双固化聚氨酯热熔胶，多采用小分子改性剂的方式。例如，CN109705794A公开了一种低粘度UV/湿气双固化聚氨酯热溶胶，其将小分子羟基丙烯酸酯加入聚氨酯热熔胶体系中。CN103305174A和CN105255435A公开了采用HDI三聚体与羟基丙烯酸酯单体反应的方式引入可UV光固化的丙烯酸酯基团。然而，将这类小分子改性剂引入高粘度的热熔胶中会影响PUR热熔胶的粘结强度、韧性以及耐热性。
[0004]故，如何利用UV/湿气双重固化的机理开发一种具有良好粘接强度、韧性以及耐热性的反应型聚氨酯热熔胶已经成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述问题而提供一种兼具有良好的粘接强度、韧性以及耐热性的双重固化反应型聚氨酯热熔胶。
[0006]本专利技术的专利技术人经过深入且广泛研究之后发现，在热塑性树脂、多元醇聚合物和多异氰酸酯形成的聚氨酯热熔胶反应体系中同时加入具有特定结构的异山梨醇基丙烯酸酯树脂和异山梨醇基聚酯二元醇作为改性剂，能够有效改善聚氨酯热熔胶的粘结强度、韧性以及耐热性。推测其原因，可能是由于：一方面，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂具有通式(Ⅰ)所示的结构，该特殊结构本身能够赋予聚氨酯热熔胶良好的粘结强度、韧性以及耐热性；另一方面，现有技术中采用小分子改性剂对聚氨酯热熔胶体系进行改性，所述小分子改性剂与粘稠的热熔胶共混时经常会出现相容性差、分散不均匀以及小分子迁移等问题，从而会严重影响聚氨酯热熔胶的综合性能，而异山梨醇基丙烯酸酯树脂具有较大的分子结构
和聚酯型主链，与聚氨酯热熔胶体系的相容性好，能够在聚氨酯热熔胶体系中实现良好分散，也不存在小分子迁移的问题，也即能够克服以上小分子改性剂产生的不利影响，更有利于改性剂本身活性以及聚氨酯熔融胶性能的发挥，并且具有通式(Ⅱ)所示结构的异山梨醇基聚酯二元醇能够对异山梨醇基丙烯酸酯树脂进一步增容，在提高体系相容性的同时，还能够参与聚氨酯热熔胶的反应，交联形成网络结构，也即，异山梨醇基丙烯酸酯树脂可以在本身良好相容性以及异山梨醇基聚酯二元醇增容作用下均匀分散在聚氨酯热熔胶体系中实现“一次”固化以获得初始粘结强度、韧性和耐热性，异山梨醇基聚酯二元醇与多元醇聚合物和多异氰酸酯在“一次”固化产物的基础上实现“二次”固化，“一次”固化所形成的大分子链均匀交叉缠绕在“二次”固化所形成的网络结构中，由此能够显著改善聚氨酯热熔胶的粘结强度、韧性和耐热性；再则，该反应型聚氨酯热熔胶中包括两个固化体系，具有UV/湿气双重固化功能，这种新型热熔胶的初始粘结强度由UV光固化提供，可用于快速定位，最终粘接强度由湿气固化得以加强，这种双重固化效果确保了聚氨酯热熔胶在粘结强度上更具优势。基于此，完成了本专利技术。
[0007]具体地，本专利技术提供了一种双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其中，所述双重固化反应型聚氨酯热熔胶中含有热塑性树脂、异山梨醇基丙烯酸酯树脂、异山梨醇基聚酯二元醇、多元醇聚合物、多异氰酸酯、光引发剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、第一催化剂和第一阻聚剂，所述热塑性树脂、异山梨醇基丙烯酸酯树脂、异山梨醇基聚酯二元醇、多元醇聚合物与多异氰酸酯的质量比为1:(0.3
‑
9):(0.3
‑
7):(1
‑
20):(0.2
‑
7)，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂由通式(Ⅰ)表示，所述异山梨醇基聚酯二元醇由通式(Ⅱ)表示：
[0008][0009]所述通式(Ⅰ)中，n表示3
‑
10的正整数，R1表示氧原子或者
‑
NH
‑
，R2和R3表示氢原子或者甲基，x表示1
‑
4的正整数；
[0010][0011]所述通式(Ⅱ)中，m表示5
‑
15的正整数。
[0012]在一种优选实施方式中，所述热塑性树脂的含量为3
‑
15重量份，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂的含量为5
‑
25重量份，所述异山梨醇基聚酯二元醇的含量为5
‑
20重量份，所述多元醇聚合物的含量为15
‑
60重量份，所述多异氰酸酯的含量为4
‑
20重量份，所述光引发剂的含量为0.5
‑
3重量份，所述硅烷偶联剂的含量为0.5
‑
3重量份，所述抗氧剂的含量为0.1
‑
2重量份，所述第一催化剂的含量为0.1
‑
2重量份，所述第一阻聚剂的含量为0.1
‑
2重量份。
[0013]在一种优选实施方式中，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂按照包括以下方法制备得
到：
[0014]步骤一：在惰性气体保护下，将ε
‑
己内酯和异山梨醇在开环缩聚催化剂的存在下按照质量比(40
‑
150):10进行开环缩聚反应，得到聚己内酯二醇；
[0015]步骤二：在惰性气体保护下，将异佛尔酮二异氰酸酯和羟基丙烯酸酯单体在加成催化剂和第二阻聚剂的存在下按照摩尔比(0.9
‑
1.1):1进行一次加成反应，当反应体系内异氰酸根的质量百分含量达到≤12.4％时，加入步骤一所得聚己内酯二醇并继续进行二次加成反应，当反应体系内异氰酸根的质量百分含量达到≤0.1％时，反应结束，即得到异山梨醇基丙烯酸酯树脂。
[0016]在一种优选实施方式中，步骤一中，所述开环缩聚催化剂为辛酸亚锡；所述开环缩聚催化剂的用量为ε
‑
己内酯和异山梨醇总重量的0.1％
‑
0.5％；所述开环缩聚反应的条件包括温度为90
‑
150℃，时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述双重固化反应型聚氨酯热熔胶中含有热塑性树脂、异山梨醇基丙烯酸酯树脂、异山梨醇基聚酯二元醇、多元醇聚合物、多异氰酸酯、光引发剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、第一催化剂和第一阻聚剂，所述热塑性树脂、异山梨醇基丙烯酸酯树脂、异山梨醇基聚酯二元醇、多元醇聚合物与多异氰酸酯的质量比为1:(0.3
‑
9):(0.3
‑
7):(1
‑
20):(0.2
‑
7)，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂由通式(Ⅰ)表示，所述异山梨醇基聚酯二元醇由通式(Ⅱ)表示：所述通式(Ⅰ)中，n表示3
‑
10的正整数，R1表示氧原子或者
‑
NH
‑
，R2和R3表示氢原子或者甲基，x表示1
‑
4的正整数；所述通式(Ⅱ)中，m表示5
‑
15的正整数。2.如权利要求1所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述热塑性树脂的含量为3
‑
15重量份，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂的含量为5
‑
25重量份，所述异山梨醇基聚酯二元醇的含量为5
‑
20重量份，所述多元醇聚合物的含量为15
‑
60重量份，所述多异氰酸酯的含量为4
‑
20重量份，所述光引发剂的含量为0.5
‑
3重量份，所述硅烷偶联剂的含量为0.5
‑
3重量份，所述抗氧剂的含量为0.1
‑
2重量份，所述第一催化剂的含量为0.1
‑
2重量份，所述第一阻聚剂的含量为0.1
‑
2重量份。3.根据权利要求1或2所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异山梨醇基丙烯酸酯树脂按照包括以下步骤的方法制备得到：步骤一：在惰性气体保护下，将ε
‑
己内酯和异山梨醇在开环缩聚催化剂的存在下按照质量比(40
‑
150):10进行开环缩聚反应，得到聚己内酯二醇；步骤二：在惰性气体保护下，将异佛尔酮二异氰酸酯和羟基丙烯酸酯单体在加成催化剂和第二阻聚剂的存在下按照摩尔比(0.9
‑
1.1):1进行一次加成反应，当反应体系内异氰酸根的质量百分含量达到≤12.4％时，加入步骤一所得聚己内酯二醇并继续进行二次加成反应，当反应体系内异氰酸根的质量百分含量达到≤0.1％时，反应结束，即得到异山梨醇基丙烯酸酯树脂。4.根据权利要求3所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，步骤一中，所述开环缩聚催化剂为辛酸亚锡；所述开环缩聚催化剂的用量为ε
‑
己内酯和异山梨醇总重量的0.1％
‑
0.5％；所述开环缩聚反应的条件包括温度为90
‑
150℃，时间为12
‑
24小时。5.根据权利要求3所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，步骤二中，所述加成催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述加成催化剂的用量与异佛尔酮二异氰酸酯用量的质
量比为1:(125
‑
150)；所述羟基丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、羟乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯以及丙烯酸羟丙酯中的至少一种；所述一次加成反应的条件包括温度为50
‑
100℃，时间为2
‑
6小时；所述二次加成反应的条件包括温度为50
‑
100℃，时间为2
‑
6小时。6.根据权利要求1或2所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异山梨醇基聚酯二元醇按照以下方法制备得到：在惰性气体保护下，将ε
‑
己内酯和异山梨醇在开环聚合催化剂的存在下按照质量比(4
‑
24):1进行开环聚合反应，即得到异山梨醇基聚酯二元醇。7.根据权利要求6所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述开环聚合催化剂为辛酸亚锡；所述开环聚合催化剂的用量为ε
‑
己内酯和异山梨醇总重量的0.1％
‑
0.5％；所述开环聚合反应的条件包括温度为90
‑
150℃，时间为12
‑
24小时。8.根据权利要求1或2所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述热塑性树脂选自聚氨酯弹性体、丙烯酸树脂、松香树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、碳五石油树脂、碳九石油树脂、EVA树脂、古马隆树脂、双环戊二烯树脂以及苯乙烯树脂中的至少一种。9.根据权利要求1或2所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述多元醇聚合物选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、蓖麻油多元醇以及聚丁二烯多元醇中的至少一种；所述多元醇聚合物的重均分子量为1000
‑
5000。10.根据权利要求1或2所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述多异氰酸酯为分子链终端带有两个及以上异氰酸酯基团的化合物。11.根据权利要求1或2所述的双重固化反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述光引发剂为自由基型光引发剂，所述自由基型光引发剂选自2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、1
‑
羟基环己基苯基甲酮、2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、双(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、2
‑
甲基
‑1‑
[4
‑
(甲基硫代)苯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀琴，曹阳，林鸿腾，
申请(专利权)人：韦尔通厦门科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：