本發(fā)明屬于聚氨酯膠,具體涉及一種聚氨酯灌封膠及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、粘接膠主要分為聚氨酯、硅酮、環(huán)氧樹脂和硅烷改性聚醚,在過去的幾十年中,對(duì)于一些復(fù)合基材的具有高模量、優(yōu)秀粘接性的膠粘劑的需求不斷增長(zhǎng),同時(shí)還要考慮適應(yīng)性、耐濕熱性、使用壽命和可操作性等特點(diǎn)。在灌封膠方面又主要分為環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅和聚氨酯三大類。環(huán)氧樹脂灌封膠具有優(yōu)秀的耐高溫性能和電氣絕緣能力,固化為膠體后硬度較高且較脆,很難拆掉,保密性良好,防潮能力差。有機(jī)硅灌封膠抗老化能力強(qiáng)、耐候性好、抗沖擊能力優(yōu)秀但價(jià)格高,附著力差,機(jī)械強(qiáng)度不高。聚氨酯灌封膠可通過控制分子鏈中軟段與硬段的比例和結(jié)構(gòu),使體系具備良好的柔韌性,避免容易發(fā)脆的弊端,使用基于聚氨酯膠來滿足所需性能的情況越來越多,但普通的聚氨酯灌封膠存在很多問題,不足以應(yīng)用于復(fù)雜場(chǎng)景。因此需要開發(fā)剪切粘結(jié)強(qiáng)度性能優(yōu)異的聚氨酯類灌封膠應(yīng)用于各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及汽車、航空航天和其他涉及電子裝配的行業(yè)。
2、目前,隨著市場(chǎng)電動(dòng)汽車行業(yè)的熱潮發(fā)展,對(duì)新能源汽車的開發(fā)生產(chǎn)需求越來越多,尤其在汽車用膠以及電池用膠,提出了更高的性能、環(huán)保和安全要求。需尋求高機(jī)械性滿足其粘接,還要考慮對(duì)電池充放電的散熱、以及后續(xù)老化清理和回收,另外用膠方面還要優(yōu)先重視其安全性能,提高耐熱、防腐、耐濕等性能,因此對(duì)于灌封膠的原料選擇極其重要。蓖麻油來源簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,屬于可再生資源,大大降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本,但單純的蓖麻油基聚氨酯灌封膠存在固化速度慢、粘結(jié)強(qiáng)度低以及耐濕熱性差的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種聚氨酯灌封膠及其制備方法和應(yīng)用,本發(fā)明提供的聚氨酯灌封膠能在短時(shí)間內(nèi)能快速固化,提供優(yōu)秀的剪切粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行快速粘接防止脫落,而且不會(huì)發(fā)泡,成膠均勻,能夠快速導(dǎo)熱提高電器的使用壽命,同時(shí)也擁有良好的耐濕熱性,另外,還擁有良好的觸變性能在墻面或地面施膠,滿足家裝瓷磚或地板粘接和貼合需求。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
3、本發(fā)明提供了一種聚氨酯灌封膠,包括獨(dú)立包裝的組分a和組分b;
4、所述組分a包括以下質(zhì)量份數(shù)的制備原料:改性蓖麻油聚醚多元醇10~20份、蓖麻油30~50份、雙酚a類聚醚多元醇10~25份、除水劑0.5~1.2份、納米碳酸鈣10~20份、消泡劑0.01~0.05份、催化劑0.05~0.1份;所述改性蓖麻油聚醚多元醇為蓖麻油聚氧丙烯醚依次與巰基乙醇和甘油反應(yīng)得到;
5、所述組分b包括以下質(zhì)量份數(shù)的制備原料異氰酸酯30~50份、聚丙二醇30~50份、三甲氧基硅烷0.5~2份、氣相二氧化硅5~10份、阻燃劑0.5~1份。
6、優(yōu)選的,所述組分a和組分b的質(zhì)量比為1:(1~1.2)。
7、優(yōu)選的,所述改性蓖麻油聚醚多元醇的羥值為480~500mgkoh/g;所述改性蓖麻油聚醚多元醇的制備方法包括以下步驟:
8、將蓖麻油聚氧丙烯醚、巰基乙醇和偶氮引發(fā)劑混合進(jìn)行聚合反應(yīng),得到巰基改性產(chǎn)物;
9、將所述巰基改性產(chǎn)物、甘油和無機(jī)堿化合物混合進(jìn)行酯交換反應(yīng),得到所述改性蓖麻油聚醚多元醇。
10、優(yōu)選的,所述蓖麻油聚氧丙烯醚的含水率<0.05%,所述蓖麻油聚氧丙烯醚和巰基乙醇的質(zhì)量比為5:1,所述蓖麻油聚氧丙烯醚和巰基乙醇的質(zhì)量比為(1~5):1;所述偶氮引發(fā)劑為偶氮二異丁腈,所述蓖麻油聚氧丙烯醚和偶氮引發(fā)劑的質(zhì)量比為(1~10):1;所述聚合反應(yīng)的溫度為110±5℃,時(shí)間為3±0.5h。
11、優(yōu)選的,所述蓖麻油聚氧丙烯醚和所述甘油的質(zhì)量比為(1~5):1;所述無機(jī)堿為堿金屬氫氧化物;所述酯交換反應(yīng)的溫度為150±5℃,時(shí)間為2±0.5h。
12、優(yōu)選的,所述蓖麻油的羥值為150~170mgkoh/g;
13、所述雙酚a類聚醚多元醇的羥值為223~233mgkoh/g;
14、所述除水劑包括對(duì)甲苯磺酸異氰酸酯和/或乙烯基三甲氧基硅烷;
15、所述納米碳酸鈣的粒徑d50為0.05~0.1μm,吸油值為25~35;
16、所述消泡劑包括畢克a535;
17、所述催化劑包括環(huán)狀胺類催化劑或月桂酸錫類催化劑。
18、優(yōu)選的,所述異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、十亞甲基二異氰酸酯、十二烷二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯、2,4-甲基環(huán)己烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和多次甲基多苯基異氰酸酯中的一種或多種;
19、所述聚丙二醇為ppg8000;
20、所述三甲氧基硅烷包括silquesta-link?597硅烷和/或三聚體硅烷;
21、所述氣相二氧化硅為疏水性的贏創(chuàng)aerosil?r202;
22、所述阻燃劑包括無機(jī)阻燃劑和/或有機(jī)阻燃劑;所述無機(jī)阻燃劑包括氫氧化鋁和/或氫氧化鎂:所述有機(jī)阻燃劑包括三聚氰胺和磷酸烷基酯類有機(jī)物。
23、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述的聚氨酯灌封膠的制備方法,組分a的制備方法包括以下步驟:
24、將改性蓖麻油聚醚多元醇、蓖麻油、雙酚a類聚醚多元醇、除水劑、納米碳酸鈣、消泡劑和催化劑第一混合,然后在第一真空條件下依次進(jìn)行聚合反應(yīng)和固化,得到所述組分a;
25、組分b的制備方法包括以下步驟:
26、將異氰酸酯、聚丙二醇、三甲氧基硅烷、氣相二氧化硅和阻燃劑在第二真空條件下第二混合,得到組分b。
27、優(yōu)選的,所述第一真空條件和第二真空條件的真空度≤-98kpa;所述聚合反應(yīng)和固化的溫度為室溫,時(shí)間為80~90min;
28、所述第二混合的溫度≤40℃,時(shí)間為20~30min。
29、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述的聚氨酯灌封膠或上述技術(shù)方案所述的制備方法制備得到的聚氨酯灌封膠在在電器用膠、運(yùn)輸工具用膠、電池用膠或家裝用膠領(lǐng)域中的應(yīng)用。
30、本發(fā)明提供了一種聚氨酯灌封膠,包括獨(dú)立包裝的組分a和組分b;所述組分a包括以下質(zhì)量份數(shù)的制備原料:改性蓖麻油聚醚多元醇10~20份、蓖麻油30~50份、雙酚a類聚醚多元醇10~25份、除水劑0.5~1.2份、納米碳酸鈣10~20份、消泡劑0.01~0.05份、催化劑0.05~0.1份;所述改性蓖麻油聚醚多元醇為蓖麻油聚氧丙烯醚依次與巰基乙醇和甘油反應(yīng)得到;所述組分b包括以下質(zhì)量份數(shù)的制備原料:異氰酸酯30~50份、聚丙二醇30~50份、三甲氧基硅烷0.5~2份、氣相二氧化硅5~10份、阻燃劑0.5~1份。在本發(fā)明中,組分a的制備原料中所述改性蓖麻油聚醚多元醇,結(jié)構(gòu)中含有活性的羥基(-oh)和巰基(-sh),其中活性的羥基和巰基為能夠參與化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán),-sh基團(tuán)的存在一方面使蓖麻油分子的碳碳雙鍵活性中心轉(zhuǎn)移,從而減少了蓖麻油分子與水分子反應(yīng),提高其耐濕熱性能,另一方面使得結(jié)構(gòu)中多了s元素,可以增加產(chǎn)品的阻燃性能,與此同時(shí)由甘油改性后增加改性蓖麻油聚醚多元醇鏈段中-oh個(gè)數(shù),提供了更多的反應(yīng)位點(diǎn)以提高聚合物的交聯(lián)密度,提高后續(xù)聚合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,同時(shí)通過聚醚鏈段為聚氨酯膠提供所需的柔軟度,另外因因其為蓖麻油的衍生產(chǎn)品,還能增加產(chǎn)品的耐腐性。組分a的制備原料中所述雙酚a類聚醚多元醇,為聚氨酯灌封膠提供所需的粘接性和一定的力學(xué)穩(wěn)定性,提高膠的耐濕性能。組分b的制備原料中三甲氧基硅烷,主要結(jié)構(gòu)由三甲氧基硅基和異氰脲酯結(jié)構(gòu)組成,可以有效提高對(duì)各種基材的附著力,很好地潤(rùn)濕基材,同時(shí)提供必要的耐熱性(200℃條件下依然良好)和低揮發(fā)性,提高聚氨酯灌封膠的耐濕熱性能。綜上,本發(fā)明通過控制組分a和組分b的制備原料的種類和質(zhì)量配比,得到的聚氨酯灌封膠在短時(shí)間內(nèi)能快速固化,提供優(yōu)秀的剪切粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行快速粘接防止脫落,而且不會(huì)發(fā)泡,成膠均勻,能夠快速導(dǎo)熱提高電器的使用壽命,同時(shí)也擁有良好的耐濕熱性,另外,還擁有良好的觸變性能在墻面或地面施膠,滿足家裝瓷磚或地板粘接和貼合需求。