一种基于聚氨酯的潜在反应性胶膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，包括改性水性聚氨酯乳液、增粘剂和潜伏性固化剂；所述增粘剂为含有苯环结构的长链脂肪醇或长链脂肪胺；所述潜伏性固化剂为封端型异氰酸酯固化剂。通过采用本发明专利技术的技术方案，在聚氨酯中引入纳米二氧化硅，使得聚氨酯的结构更加缜密，使聚氨酯胶膜的表面具有憎水性，提高了胶膜表面的疏水性能，可抑制胶体的流动，从而加快固化速度。从而加快固化速度。从而加快固化速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚氨酯的潜在反应性胶膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能性新材料
，具体地，涉及一种聚氨酯胶膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯，是聚氨基甲酸酯（Polyurethane，PU）的简称，是分子结构中的高分子链的主链上含有氨基甲酸酯
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NHCOO
‑
链接的高分子化合物，它是通过加聚而成的。聚氨酯自20世纪30年代在德国现世以来，因其具有良好的物理机械性能、优异的耐候性、耐疲劳性等特性，得到广泛而迅速的发展。传统的聚氨酯为溶剂型聚氨酯，与涂料、潜伏性固化剂等复配。但是有机溶剂在合成传统的溶剂型聚氨酯时，用量很大，这些有机溶剂包括苯、甲苯、氯苯、甲醇、丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺等，有机溶剂的挥发会使传统的溶剂型聚氨酯产品中的挥发性有机化合物（VOC）含量高，不仅造成环境污染，而且也会对人体的健康产生危害，同时有机溶剂的大量使用也会不可避免的产生高额的生产成本。具有不燃、无毒、无污染等特点的水性聚氨酯(WPU)逐渐受到人们的青睐。
[0003]随着科技技术的发展，水性聚氨酯胶膜的应用范围也越来越广泛。尤其是金属材料的胶粘应用上，对胶粘连接的要求变得越来越高，以至于现有技术中的胶带的承受力越来越得不到满足。因此热活化胶膜(Heat Activated Film)应运而生，热活化胶膜分为热塑性胶膜和潜在反应性胶膜，其中，潜在反应性胶膜在使用的便利性和粘结强度上均表现出了其自身的优异特性。所述的潜在反应性是指在室温中，所述层保持贮存稳定并且在之后加热时才进行对胶粘剂的活化从而将两个要粘接的部分粘接。由此潜在反应性胶粘剂在实际应用中能够实现胶膜与粘结基体之间在时间和空间上的分开，真正意义上的实现随取随用。将胶粘剂膜置于两个基材表面之间，其中使胶粘剂膜分别与两个基材表面接触，然后通过供热固化。借助于聚氨酯胶粘剂能够提供单组分体系，所述单组分体系能够直接使用，即不需要在应用前一刻混合组分以及直至最终硬化的适用期。
[0004]但是，对于水性聚氨酯本身来说，亲水基团的引入导致水性聚氨酯胶膜的力学性能变差，在例如电子产品中的铝合金或不锈钢基材上的粘接性能往往由于使用过程中的长时间受高温和压力作用下容易变形导致使用得不到满足。
[0005]中国专利技术专利CN113166602A 公开了一种基于聚氨酯的潜在反应性的胶膜，采用结晶的聚氨酯组分和/或结晶的和无定形的聚氨酯组分；和能传导的填充剂。结晶的聚氨酯组分形成干燥的膜，其具有半结晶的结构，所述半结晶的结构引起，在室温中膜不具有粘性从而能容易地重新定位。结晶的和无定形的聚氨酯组分在室温中具有轻微的粘性，即轻微的粘附性。填充剂是能导电的、能导热的或能导磁的类型。胶膜的真正的活化在温度处于50℃至120℃的范围中时进行。通过添加潜伏性固化剂异氰酸酯，通过热处理的活化附加地引起交联反应，在通过热活化推动的反应结束之后存在最终固定的连接。
[0006]另一方面，现有技术中，潜在反应性的聚氨酯胶膜的固化速度一般在70~120℃为5~30min，通常为了获得更加的粘结效果，因此提高固化速度并保持粘结性能是提高生产效率的重要途径。
[0007]显然，针对上述技术问题，提供一款兼具不易变形和高粘性强度，同时具有高固化速率的聚氨酯胶膜具有重要意义。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于聚氨酯的潜在反应性胶膜及其制备方法，通过对水性聚氨酯乳液引入纳米二氧化硅，提高胶膜的固化速度，从而提高加工效率；同时，在聚氨酯胶膜中引入同时具有苯环和柔性长链双重结构，使胶膜兼具刚性和韧性双重特点，使聚氨酯胶膜具有高的拉伸强度和剪切强度。
[0009]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，包括改性水性聚氨酯乳液、增粘剂和潜伏性固化剂；所述增粘剂为含有苯环结构的长链脂肪醇或长链脂肪胺；所述潜伏性固化剂，为封端型异氰酸酯固化剂。
[0010]进一步地，所述潜伏性固化剂与所述改性水性聚氨酯乳液的质量比分别为1:10~30；所述增粘剂与所述改性水性聚氨酯乳液的质量比为1：5~15。
[0011]进一步地，所述改性水性聚氨酯乳液为纳米二氧化硅/水性聚氨酯复合乳液。
[0012]进一步地，所述改性水性聚氨酯乳液中，纳米二氧化硅的添加量为3~10wt%。
[0013]进一步地，所述改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括将纳米二氧化硅溶解在丙酮中，超声分散形成二氧化硅分散液；将二氧化硅分散液加入到水性聚氨酯乳液中，搅拌，降温至室温后加入三乙胺中，加入去离子水，搅拌乳化后加入丙烯酸钠盐，剪切分散后得到纳米二氧化硅/水性聚氨酯复合乳液，即所述改性水性聚氨酯乳液。
[0014]进一步地，所述增粘剂的结构式为（1）；其中，R为
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OH或
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NH2，R1、R2为苯环上的取代基，为氢原子、羟基、C1~20的烷羟基中的任一种；n=12~16。
[0015]进一步地，所述增粘剂为含有苯环结构的二元或三元长链脂肪醇或长链脂肪胺。
[0016]进一步地，结构式（1）中，R1为氢原子时，R2为
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(CH2)mOH或
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(CH2)mNH2，m=12~16，且R2为对位取代；具体地，结构式为（2）。
[0017]进一步地，结构式（1）中，R1和R2为
‑
(CH2)mOH或
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(CH2)mNH2时，R1和R2为间位取代基；具体地，结构式为（3）。
[0018]为实现另一个技术目的，本专利技术还提供了上述基于聚氨酯的潜在反应性胶膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.改性水性聚氨酯乳液的制备；S2.将加入所述改性水性聚氨酯乳液中；S3.将增粘剂和潜伏性固化剂加入至所述改性水性聚氨酯乳液中搅拌混合后形成混合体系；S4.将所述混合体系涂敷在PE淋膜离型纸上，烘干即可得到所述聚氨酯的潜在反应性胶膜。烘干温度为50~60℃，时间5~20min。
[0019]使用时，将上述潜在反应性胶膜置于铝合金或不锈钢基材之间，加热加压至70~100℃、1~2kg/cm2条件下压制1~3min，潜伏性固化剂与聚氨酯中的羟基活性基团和增粘剂中的氨基或羟基进行交联反应。
[0020]本专利技术在水性聚氨酯中引入纳米二氧化硅，随着纳米二氧化硅添加量的增加，聚氨酯胶膜的热稳定性增加，同时，水性聚氨酯中的纳米二氧化硅在体系中形成一种硅石结构，为三维网络结构，与聚氨酯强烈的相互作用，使得聚氨酯的结构更加缜密，使聚氨酯胶膜的表面具有憎水性，提高了胶膜表面的疏水性能，可抑制胶体的流动，从而加快固化速度。
[0021]另一方面，本专利技术在水性聚氨酯混合体系中加入了含有苯环和长链脂肪醇的结构，兼具了刚性和柔性两种结构，使聚氨酯胶膜产品兼有剪切强度和拉伸强度，并且长链脂肪醇能够进一步与潜伏性固化剂充分地作用，从而提高胶膜的粘性。有苯环结构为聚氨酯胶膜提供纵向的刚性支撑，长链柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，其特征在于，包括
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改性水性聚氨酯乳液；
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增粘剂，为含有苯环结构的长链脂肪醇或长链脂肪胺；
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潜伏性固化剂，为封端型异氰酸酯固化剂。2.根据权利要求1所述的基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，其特征在于，所述潜伏性固化剂与所述改性水性聚氨酯乳液的质量比为1:(10~30)；所述增粘剂与所述改性水性聚氨酯乳液的质量比分别为1:(5~15)。3.根据权利要求1所述的基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，其特征在于，所述改性水性聚氨酯乳液为纳米二氧化硅/水性聚氨酯复合乳液。4.根据权利要求3所述的基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，其特征在于，所述改性水性聚氨酯乳液中，纳米二氧化硅的添加量为3~10wt%。5.根据权利要求1
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4任一项所述的基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，其特征在于，所述改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括将纳米二氧化硅溶解在丙酮中，超声分散形成二氧化硅分散液；将二氧化硅分散液加入到水性聚氨酯乳液中，搅拌，降温至室温后加入三乙胺中，加入去离子水，搅拌乳化后加入丙烯酸钠盐，剪切分散后得到纳米二氧化硅/水性聚氨酯复合乳液，即所述改性水性聚氨酯乳液。6.根据权利要求1
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4任一项所述的基于聚氨酯的潜在反应性胶膜，其特征在于，所述增粘剂的结构式为（1）；...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪义方，张文阳，
申请(专利权)人：苏州高泰电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：