改性聚氨酯底涂剂及其制备方法与流程

本发明涉及底涂剂，尤其涉及一种改性聚氨酯底涂剂及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯粘接胶具有优良的力学性能和低温柔性等特点，广泛应用于汽车、轨道交通风挡玻璃、侧窗玻璃以及钣金的粘接与密封。目前主要以高强度单组分湿气固化聚氨酯粘接胶搭配底涂剂的方案进行，但是由于单组分聚氨酯粘接胶在低温条件下固化速度比较慢，而且常规底涂剂在低温环境下无法快速形成有效粘接，在寒冷的冬天无法满足主机厂快速流水线作业和售后市场的快速驶离。随着汽车等行业的高速发展，在面对寒冷低温条件时，许多企业采用双组份聚氨酯粘接胶来解决低温固化慢的问题，但由于双组份聚氨酯粘接胶呈整体固化，在短时间内与底涂剂形成化学粘接，而常规底涂剂在短时间内与钣金等基材无法形成有效粘接与吸附作用，这样会导致底涂剂与钣金出现脱落的风险。

2、因此，亟需一种改性聚氨酯底涂剂及其制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性聚氨酯底涂剂及其制备方法，该改性聚氨酯底涂剂在低温(0℃)条件下具有优异的初粘性能，同时具有粘接能力强、储存稳定性优良、耐久性好、基材适应性广等特点，非常适用于寒冷冬天环境下使用，进而可明显缩短主机厂夹具拆除和售后市场快速驶离时间。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供了一种改性聚氨酯底涂剂，按重量份数计，制备原料包括15～25份增粘树脂、15～25份交联树脂、5～9份色素炭黑、0.5～1.0份催化剂和50～60份溶剂，所述增粘树脂由第一聚酯二元醇、二异氰酸酯和端羟基有机硅改性松香基封端剂反应得到，所述端羟基有机硅改性松香基封端剂由环氧硅烷和松香反应得到，所述交联树脂由三异氰酸酯、第二聚酯二元醇和多氨基硅烷反应得到。

3、与现有技术相比，本发明改性聚氨酯底涂剂在低温(0℃)条件下具有优异的初粘性能，同时具有粘接能力强、储存稳定性优良、耐久性好、基材适应性广等特点，具体体现如下：

4、(1)本发明将由松香和环氧硅烷开环反应制备得到的端羟基有机硅改性松香基封端剂引入到本发明底涂剂的增粘树脂中，其中，松香分子的三环骨架结构，具有优异的低温初粘性能和粘接性能，低温条件下溶剂挥发后，迅速与被粘基材表面发生润湿和吸附，形成初步的粘接效果，随着时间延长，粘接强度逐渐增大，对于难粘基材可以有效改善底涂剂与其粘接效果，同时端基的硅烷结构(-sioch3)水解后与基材表面的-oh脱水缩合形成有效化学粘接。

5、(2)本发明通过利用聚酯二元醇和三异氰酸酯以及多氨基硅烷将胺基和有机硅引入聚氨酯分子中得到本发明的交联树脂，其中，三异氰酸酯作为交联剂与聚酯二元醇反应可以增大成膜后树脂交联程度从而提高底涂剂的强度，侧基引入的胺基具有高反应活性，在低温条件下可迅速与聚氨酯粘接胶形成化学粘接，防止出现粘接胶与底涂剂脱粘的情况，另一方面端基的硅烷与增粘树脂的协同反应进一步补强底涂剂的强度。

6、(3)本发明的改性聚氨酯底涂剂采用有机硅封端，体系中无游离的异氰酸酯基团，对施工工人的身体影响较小，同时有机硅表面张力较低，疏水能力强，具有良好的耐水性，从低温到高温均能保持优异的机械性和化学稳定性，可有效提高底涂剂的耐水、耐高温、耐高湿热以及耐老化性能，防止在恶劣的环境下出现脱粘现象。

7、较佳的，所述环氧硅烷选自3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

8、较佳的，所述松香选自氢化松香、脱氢枞酸和精制松香中的至少一种。

9、较佳的，所述二异氰酸酯选自mdi、hdi、tdi和ipdi中的至少一种。

10、较佳的，所述三异氰酸酯选自hdi三聚体、ipdi三聚体、tdi三聚体、硫代磷酸三苯基三异氰酸酯和三苯基甲烷三异氰酸酯中的至少一种。

11、较佳的，所述多氨基硅烷选自n-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、n-苄基-n'-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺盐酸盐和乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐中的至少一种。

12、较佳的，所述第一聚酯二元醇和所述第二聚酯二元醇各自独立的选自聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇和醇酸聚酯二元醇中的至少一种，所述第一聚酯二元醇和所述第二聚酯二元醇的分子量均为1000～2000。

13、较佳的，所述催化剂选自有机锡类催化剂和钛酸酯类催化剂中的至少一种。

14、较佳的，所述溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮和二甲苯中的至少一种。

15、本发明另一方面提供了一种上述改性聚氨酯底涂剂的制备方法，包括：

16、(1)制备端羟基有机硅改性松香基封端剂

17、于保护气氛下将所述松香、所述环氧硅烷、三乙胺和所述溶剂置于反应器中，并于100℃～105℃反应至反应液酸值低于5mg koh/g，经后处理得到所述端羟基有机硅改性松香基封端剂，其中，所述环氧硅烷中的环氧基与松香中的羧基的摩尔比为1:1；

18、(2)制备增粘树脂

19、将所述二异氰酸酯、所述溶剂、有机锡类催化剂和脱水后的所述第一聚酯二元醇置于反应器中，反应至nco达到理论值，再加入所述端羟基有机硅改性松香基封端剂，至nco反应完全，经后处理得到所述增粘树脂；

20、(3)制备交联树脂

21、将所述三异氰酸酯、所述溶剂、有机锡类催化剂和脱水后的所述第二聚酯二元醇置于反应器中，反应至nco达到理论值，再于0℃～5℃及保护气氛下，将所述多氨基硅烷滴入反应器中，滴加完毕后升温至25℃～30℃，至nco反应完全，经后处理得到所述交联树脂；

22、(4)制备改性聚氨酯底涂剂

23、将所述增粘树脂、所述交联树脂、所述色素炭黑、所述催化剂和所述溶剂混合均匀。

24、较佳的，在步骤(1)中，所述三乙胺的加入量为所述松香质量的0.5％；所述后处理具体为将所述反应液进行减压蒸馏以除去第一溶剂。

25、较佳的，在步骤(2)中，所述所述第一聚酯二元醇、二异氰酸酯、所述端羟基有机硅改性松香基封端剂摩尔比为1:(1.4～1.8):(0.8～1.6)，所述有机锡类催化剂加入量为所述第一聚酯二元醇质量的0.2％；所述后处理具体为将所述反应液进行减压蒸馏以除去第二溶剂；所述反应的温度为60℃～70℃，作为示例的，所述反应的温度具体但不限于为60℃、62℃、64℃、65℃、66℃、68℃、70℃，优选为65℃。

26、较佳的，在步骤(3)中，所述所述第二聚酯多元醇、三异氰酸酯、所述多氨基硅烷摩尔比为1:(2.2～2.6):(4.6～5.8)，所述有机锡类催化剂加入量为所述第二聚酯多元醇质量的0.2％；所述后处理具体为将所述反应液进行减压蒸馏以除去第三溶剂。

27、较佳的，在步骤(4)中，所述混合均匀具体为将所述增粘树脂、所述交联树脂、所述色素炭黑、所述催化剂和所述溶剂置于球磨机中研磨5h～10h，作为示例的，研磨时间具体但不限于为5h、6h、7h、8h、9h、10h，优选为8h。

28、较佳的，所述第一聚酯二元醇和第二聚酯二元醇的脱水具体可为于100℃～110℃进行减压蒸馏至水分含量小于0.03％，所述减压蒸馏过程中的真空度≤-0.098mpa。