一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂由A、B双组分组成。其中，聚氨酯胶黏剂A组分由聚醚二元醇、聚醚三元醇、扩链剂A、无机填料、除水稳定剂、粘接促进剂混合而成；聚氨酯胶黏剂B组分由聚醚二元醇、聚醚三元醇、二异氰酸酯、异氰酸酯改性氧化石墨烯、扩链剂B、抗氧剂、催化剂反应得到低聚物组合物。本发明专利技术所述的聚氨酯胶粘剂A组分和B组分按一定重量比例混合后，在室温或加热条件下可交联固化，具有免底涂剂，粘接强度和硬度高，耐磨性好的特点，可用于金属、复合材料及高分子材料之间的界面粘接及表面防护。材料之间的界面粘接及表面防护。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及胶黏剂
，具体涉及一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯胶黏剂具有较好的弹性、粘接强度和耐腐蚀性，在工程上获得广泛应用。但是目前国内所研制的聚氨酯胶黏剂强度、耐磨性、耐候性等性能偏低，大多数用于建筑、服装等领域。但是，对于粘接强度、耐磨、耐疲劳和耐候性要求比较高的航空、机械、交通等领域，主要以环氧等结构胶黏剂为主，聚氨酯胶黏剂的研究和应用相对较少。采用高性能纳米材料改性聚氨酯是提高性能的有效方法之一，常用的二氧化硅、碳纳米管、石墨烯等纳米材料，但由于纳米材料易团聚、分散困难，与聚氨酯胶粘剂混合后虽然一定程度上提高了聚氨酯的部分性能，但改性后的胶粘剂稳定性差，难以实现工业化制备及应用。

技术实现思路

[0003]为了克服现有聚氨酯胶黏剂的不足，本专利技术的目的在于提供一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂，通过氧化石墨烯的表面化学反应及原位聚合反应，改善氧化石墨烯在胶黏剂中不易分散、稳定性差的问题，制备的胶黏剂具有免底涂剂、粘接强度高、耐磨性优异等优点。
[0004]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0005]本专利技术提供一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂，所述的胶黏剂包括A、B两组分，其中，A组分是由以下重量份数的原料混合而成：聚醚二元醇5
‑
15份，聚醚三元醇30
‑
60份，无机填料10
‑
30份，扩链剂A 0.01
‑
20份，粘接促进剂0.01
‑
10份，除水稳定剂0.01
‑
5份；B组分是由以下重量份数的聚合反应而成：聚醚二元醇10
‑
60份，聚醚三元醇5
‑
20份，二异氰酸酯10
‑
45份，异氰酸酯改性石墨烯0.01
‑
10份，扩链剂B 0.01
‑
20份，抗氧剂0.01
‑
2份，催化剂 0.01
‑
5份。
[0006]进一步的，所述的A组分中，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇为平均分子量为500
‑
2000的聚氧化丙烯二元醇；所述聚醚三元醇为平均分子量在3000
‑
6000 的聚氧化丙烯三元醇；所述的无机填料为纳米碳酸钙、高岭土、硅微粉、炭黑、气相二氧化硅中的至少一种；所述的扩链剂A为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、1,6己二醇、三羟甲基丙烷、3,5
‑
二甲硫基甲苯二胺、3,5
‑
二乙基甲苯二胺、三乙醇胺中的至少一种；所述粘接促进剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂中的至少一种；所述除水稳定剂为噁唑烷类除水剂、对甲基苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯、氧化钙中的至少一种。
[0007]进一步的，所述的B组分中，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇为平均分子量为500
‑
2000的聚氧化丙烯二元醇；聚醚三元醇为平均分子量在3000
‑
6000的聚氧化丙烯三元醇；二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
二异氰酸酯、六亚甲基二氰酸酯中的至少一种；扩链剂B为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、1,6己二醇、三羟甲基丙烷、 3,5
‑
二甲硫基甲苯二胺、3,5
‑
二乙基甲苯二胺、三乙醇胺中的至少一种；催化剂为有机锡类催化剂、叔胺类催化剂、有机锌类催化剂和有机铋类催化剂中的至少一种；所述的抗氧剂为2,6
‑
二叔丁基对甲酚(抗氧剂264)、β(3,5二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
‑‑
丙酸十八醇酯(又称抗氧剂1076)、四[β
‑
(3
‑5‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(壬基代苯基)亚磷酸酯(简称TNP)、三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯(简称TBP)、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯(简称DPD)、四 (2,4
‑
二叔丁基苯基)4,4'
‑
联苯撑二磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酸酯(简DLTDP)中的至少一种；粘接促进剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂中的至少一种。
[0008]进一步的，所述的B组分中，异氰酸酯改性石墨烯由氧化石墨烯与异氰酸酯反应制备而成。
[0009]本专利技术还提供了一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0010](1)A组分的制备：按照重量份数计，将聚醚三元醇、聚醚二元醇加入反应器混合，升温至100
‑
120℃，抽真空除水2h，然后降温至室温，加入扩链剂A、无机填料、粘接促进剂、除水稳定剂，在压力为
‑
0.095～0.1Mpa的真空状态下脱除气泡，搅拌均匀后，用干燥的氩气解除真空，将制的混合物放入到密闭容器，即制得聚氨酯胶黏剂A组分.
[0011](2)制备异氰酸酯改性石墨烯：将10份氧化石墨烯与30
‑
50份四氢呋喃混合，密封条件下在细胞破碎机中超声分散2h；加入10
‑
20份二环己基甲烷二异氰酸酯和0.01
‑
10份催化剂，30℃继续超声反应2h；将产物用四氢呋喃溶液离心洗涤多次，去除未反应的异氰酸酯；将沉淀物转入70℃真空烘箱中干燥24h，即得到异氰酸酯改性石墨烯，转入密闭容器中隔绝空气和湿气留存待用；
[0012](3)B组分的制备:按照重量份数计，将聚醚二元醇、聚醚三元醇、抗氧剂混合，升温至100
‑
120℃，抽真空除水2h，然后降温至60
‑
80℃，再加入二异氰酸酯和催化剂反应，在氩气保护下70
‑
80℃反应3h后；加入异氰酸酯改性石墨烯反应2h，再加入扩链剂B，反应1.5h后；用红外光谱仪测试，直至NCO值无变化时反应结束，降至室温，制得石墨烯原位聚合改性聚氨酯胶黏剂B组分，转入密闭容器中隔绝空气和湿气密封保存。
[0013]本专利技术所述氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂，其使用时将A 组分和B组分按照1:0.8
‑
1.2重量比例室温混合均匀后，均匀涂于清洁后的金属、复合材料、高分子材料等表面后，必要时施加一定的压力确保胶粘剂与粘接界面充分接触后，24
‑
48小时可完全固化达到最佳的粘接强度。
[0014]本专利技术有益效果在于：本专利技术采用氧化石墨烯原位聚合改性聚氨酯胶黏剂具有提高的力学强度、耐磨性和耐候性等综合性能。由于本专利技术创新性采用二环己基甲烷二异氰酸酯与氧化石墨烯表面极性基团反应，在石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂，其特征在于，该胶黏剂包括A、B两组分，其中，A组分由以下重量份数的原料混合而成：聚醚二元醇5
‑
15份，聚醚三元醇30
‑
60份，无机填料10
‑
30份，扩链剂A0.01
‑
20份，粘接促进剂0.01
‑
10份，除水稳定剂0.01
‑
5份；B组分由以下重量份数的聚合反应而成：聚醚二元醇10
‑
60份，聚醚三元醇5
‑
20份，二异氰酸酯10
‑
45份，异氰酸酯改性石墨烯0.01
‑
10份，扩链剂B 0.01
‑
20份，抗氧剂0.01
‑
2份，催化剂0.01
‑
5份。2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述的A组分中，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇为平均分子量为500
‑
2000的聚氧化丙烯二元醇；所述聚醚三元醇为平均分子量在3000
‑
6000的聚氧化丙烯三元醇；所述的无机填料为纳米碳酸钙、高岭土、硅微粉、炭黑、气相二氧化硅中的至少一种；所述的扩链剂A为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、1,6己二醇、三羟甲基丙烷、3,5
‑
二甲硫基甲苯二胺、3,5
‑
二乙基甲苯二胺、三乙醇胺中的至少一种；所述粘接促进剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂中的至少一种；所述除水稳定剂为噁唑烷类除水剂、对甲基苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯、氧化钙中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯原位聚合改性双组分聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述的B组分中，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇为平均分子量为500
‑
2000的聚氧化丙烯二元醇；聚醚三元醇为平均分子量在3000
‑
6000的聚氧化丙烯三元醇；二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二氰酸酯中的至少一种；扩链剂B为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、1,6己二醇、三羟甲基丙烷、3,5
‑
二甲硫基甲苯二胺、3,5
‑
二乙基甲苯二胺、三乙醇胺中的至少一种；催化剂为有机锡类催化剂、叔胺类催化剂、有机锌类催化剂和有机铋类催化剂中的至少一种；所述的抗氧剂为2,6
‑
二叔丁基对甲酚(抗氧剂264)、β(3,5二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
‑‑
丙酸十...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，朱永政，耿燕斐，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：