一种高温快速固化胶水及其制备方法与流程

本发明属于胶水的，涉及一种高温快速固化胶水及其制备方法。

背景技术：

1、随着胶水应用领域的日益扩大，已经涉及到了许多特殊环境的应用，由于聚氨酯分子链中存在c-h、c-n、c-o等弱化学键多对光、热、氧等较敏感，在存储和使用的过程中会发生老化，影响聚氨酯胶水的综合性能，现有技术中常通过加入耐高温填料、抗氧剂、紫外线吸收剂等助剂提高其耐高温和耐候性。

2、近年来，随着纳米技术的飞速发展，纳米填料在聚氨酯胶水中的应用逐渐受到关注。纳米材料具有优异的物理和化学性质，如高比表面积、高活性、良好的光学性能等，这些性质使得纳米材料在提高聚氨酯胶水耐高温和耐候性方面具有巨大的潜力。但是常规耐高温填料如空心玻璃微珠，作为无机粉体材料在有机树脂中的分散性较差且相容性不理想，这会严重影响复合材料的力学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高温快速固化胶水及其制备方法，本发明通过氢氧化钠溶液处理空心玻璃微珠，降低导热系数，提高高温耐受性，并通过锌离子与山梨酸的离子相互作用，提升复合颗粒的相容性。对白炭黑进行热处理，生成si-o-si键，提升改性白炭黑的机械性能。改性复合颗粒含活性羟基，增强聚氨酯胶水体系的交联程度和分子间结合力，提高力学性能。同时，在聚氨酯胶水体系中引入聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，赋予其耐高温特性。引入改性白炭黑，发挥其耐高温性能和富马海松酸的稠合多脂环刚性结构，共同提升聚氨酯胶水体系的耐热性能和力学性能。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高温快速固化胶水，按重量份数包括以下组分：

4、

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述聚醚多元醇由聚四氢呋喃醚二醇和聚丙二醇按质量比3.0-3.6：1混合而成；所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种；所述催化剂为辛酸亚锡t-9、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或几种；所述溶剂由乙酸乙酯和乙酸丁酯按质量比1：2-3混合而成；所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076中一种或两种；所述紫外线吸收剂为uv-539。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述改性白炭黑的制备方法包括以下步骤：

7、1)将白炭黑进行预处理后，冷却至室温后，加入至无水乙醇中，调节ph后，加入硅烷偶联剂搅拌混合，研磨后进行干燥，得到预制白炭黑；

8、2)在将四丁基碘化铵、n，n-二甲基甲酰胺和富马海松酸混合之后，加入预制白炭黑并加热反应，随后进行离心、洗涤、干燥处理，得到改性白炭黑。

9、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤1)中，所述预处理为600-650℃温度下、恒温4-6h；所述调节ph为调节ph值至3-4；所述干燥为在120-140℃温度下、干燥1.0-1.5h；所述硅烷偶联剂为kh-550和kh-560中的一种或两种；所述白炭黑、无水乙醇和硅烷偶联剂的质量比为20-30：85-90：5.5-6.0。

10、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤2)中，所述加热反应为在110-130℃温度、500-600r/min转速下、搅拌2-3h；所述n，n-二甲基甲酰胺、四丁基碘化铵、预制白炭黑和富马海松酸的用量比为20ml：0.15-0.20g：8-10g：1.6-2.4g。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述改性复合颗粒的制备方法包括以下步骤：

12、s1、将空心玻璃微珠浸泡在氢氧化钠溶液中，过滤取固体，置于乙醇溶液进行超声处理，在搅拌情况下，加入三乙醇胺、醋酸锌和去离子水的混合溶液，加热反应，抽滤，洗涤，再次抽滤，干燥后，得到复合颗粒；

13、s2、在乙醇溶液中引入复合颗粒，随后加入硅烷偶联剂进行搅拌反应，反应过程结束后，通过离心方式分离固体成分，进行洗涤，经过干燥，得到改性复合颗粒。

14、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s1中，所述浸泡的时间为4.0-5.0h；所述超声处理为在200-300khz频率下、超声5-10min；所述加热反应为在80-90℃温度下、加热5-6h；所述空心玻璃微珠、氢氧化钠溶液、乙醇溶液、三乙醇胺、醋酸锌和去离子水的质量比为1：8-10：10-12：1.0-1.3：1.5-1.7：120-150；所述乙醇溶液的质量浓度为80-90％；所述氢氧化钠溶液的浓度为10-12mol/l。

15、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s2中，所述搅拌反应为在500-600r/min转速下、搅拌5-6h；所述硅烷偶联剂为kh-550和kh-560中的一种或两种；所述复合颗粒、乙醇溶液和硅烷偶联剂的用量比为5-8g：35-40ml：0.3-0.4ml；所述乙醇溶液的质量浓度为60-70％。

16、本发明公开了一种高温快速固化胶水的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

17、s11、在惰性气体气氛下，将聚醚多元醇脱水后进行加热，接着在搅拌条件下加入异氰酸酯后继续加热，加入催化剂进行反应，得到预聚体；

18、s12、向反应釜加入预聚体和山梨酸搅拌混合后，加热升温后加入改性复合颗粒、改性白炭黑、紫外线吸收剂和抗氧剂搅拌均匀，降温抽真空后，加入溶剂混合均匀，得到胶水。

19、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s11中，所述惰性气体气氛为氮气气氛；所述加热的温度为85-95℃；所述继续加热为加热至100-112℃温度；在步骤s12中，所述加热升温为升温至50-60℃温度；所述搅拌均匀为在600-700r/min转速下、搅拌5-10min；所述降温抽真空为降温至50-60℃、抽真空10-15min；所述混合均匀的时间为45-60min。

20、本发明的有益效果：

21、(1)本发明通过氢氧化钠溶液对空心玻璃微珠进行表面处理，一方面有助于降低其导热系数，提升高温耐受性能。在玻璃微珠表面形成不规则“坑状”结构，凹槽部分起到类似“锚固”效应，增加氧化锌沉积量。同时，包覆氧化锌能显著提升空心玻璃微珠的分散能力，进一步强化其高温耐受性能。另一方面，经氢氧化钠溶液处理后，玻璃微珠表面羟基含量显著提高，即更多羟基附着于微珠表面。通过复合颗粒表面的改性处理，实现复合颗粒在有机基体中的均匀分散，并增强界面结合力。

22、(2)本发明氧化锌复合空心玻璃微珠，提高空心玻璃微珠的分散剂，通过偶联剂进行改变其表面活性，配合通过利用锌离子与山梨酸之间的离子相互作用，有效提升了空心玻璃微珠/氧化锌复合颗粒与其他组分的相容性。同时，山梨酸与山梨酸锌发生自聚合反应，生成了聚山梨酸锌，这一物质进一步增强了胶水的性能，显著提升了其耐高温、拉伸强度以及断裂伸长率。

23、(3)通过对白炭黑进行热处理，在改性前使其表面部分羟基脱水反应，生成si-o-si键，保留剩余部分羟基用于后续改性反应。此举有效防止改性反应过度，实现对白炭黑改性程度的精确控制，并使最终得到的改性白炭黑机械性能得到显著提升。

24、(4)为了增强胶水的耐高温性能及力学性能，该改性复合颗粒含活性羟基，而改性白炭黑含有-si-o-si键。活性羟基既能与异氰酸酯基发生化学反应，提升聚氨酯胶水体系的交联程度，增强分子间的结合力，从而提升涂料的力学性能，又能作为锚固点，与偶联剂提供的环氧基发生开环反应，进一步增加交联度，提高聚氨酯胶水体系的力学性能。-si-o-si键的存在一方面与空心玻璃微珠、氧化锌及白炭黑共同作用，提升聚氨酯胶水体系的耐热性能和力学性能。

25、(5)在聚氨酯胶水体系中形成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，赋予聚氨酯胶水体系有机硅氧烷的耐高温特性。此外，引入改性白炭黑，既能发挥白炭黑的耐高温性能，又能利用其表面接枝的富马海松酸，该酸具有稠合多脂环刚性结构，刚性大、耐热性佳，将其纳入聚氨酯胶水体系，可与空心玻璃微珠和氧化锌协同作用，共同提升聚氨酯胶水体系的耐热性能和力学性能。