一种无溶剂双组分聚氨酯胶及其制备方法和应用与流程

本技术涉及聚氨酯胶领域，尤其涉及一种无溶剂双组分聚氨酯胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氨酯胶黏剂作为一类重要的高分子材料，在现代工业中扮演着至关重要的角色，其独特的优势在于其优异的粘接强度、广泛的适用基材范围、良好的耐候性、弹性和可调节性。然而，随着技术进步和市场需求的不断变化，对于聚氨酯胶黏剂的性能要求也在不断提高，特别是在环保、节能、性能多样性等方面提出了新的挑战。

2、在传统聚氨酯胶黏剂的制备过程中，常常面临诸如溶剂使用带来的环境污染问题、固化速度与操作便利性的平衡难题、以及在特定应用环境下（如高温、低温、潮湿环境）保持稳定粘接性能的挑战。因此，近年来，研究者们致力于开发新型的双组份聚氨酯胶黏剂系统，旨在通过优化胶黏剂的组分设计，从而为聚氨酯胶黏剂赋予更加优异的性能。

3、因此，本技术提供了一种无溶剂双组分聚氨酯胶及其制备方法，旨在制备一种具有优异的力学性能的同时，还能够同时具备良好的粘结性能、防水性能和耐老化性能的聚氨酯胶黏剂产品，扩展其应用领域和应用环境，提高聚氨酯胶黏剂的使用寿命，使其具有优异的市场使用前景，并且为聚氨酯胶黏剂的性能提升提供新的思路。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术第一方面提供了一种无溶剂双组分聚氨酯胶，包括a组分和b组分；所述a组分，以质量份计，包括：60~100份聚醚多元醇，催化剂0.1~1份，扩链剂0.5~2.5份，抗氧化剂1~3份，功能填料15~25份，分散剂3~6份；所述b组分，以质量份计，包括：异氰酸酯65~90份，交联剂3~8份，流平剂1~5份，消泡剂1~2份。

2、作为一种优选的方案，所述a组分和b组分的质量比为（0.9~1.3）：（1~1.1）。

3、作为一种优选的方案，所述a组分和b组分的质量比为1：1.1。

4、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇的官能度为2~3。

5、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇的重均分子量为400~1200。

6、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇为羟值250~320mgkoh/g的聚醚多元醇和羟值80~120mgkoh/g的聚醚多元醇的组合物。

7、作为一种优选的方案，所述羟值250~320mgkoh/g的聚醚多元醇和羟值80~120mgkoh/g的聚醚多元醇的质量比为（0.8~1.6）：（3~4）。

8、作为一种优选的方案，所述羟值250~320mgkoh/g的聚醚多元醇和羟值80~120mgkoh/g的聚醚多元醇的质量比为（1~1.2）：（3~3.5）。

9、本技术中通过采用上述特定复配的聚醚多元醇的组合，能够有效提高无溶剂双组分聚氨酯胶的力学性能的同时，保证其具有优异的防水和耐老化性能。不同羟值的聚醚多元醇的组合加入，能够在聚氨酯胶体系中为固化网络体系同时提供较长的聚氨酯胶主链以及用于网络结构构建的较短分子链，从而大幅度提高了聚氨酯胶交联网络体系的构建效率，并且高羟值的聚醚多元醇和异氰酸酯形成短链包括了更多的侧边基团，这些基团的存在能够大幅增加胶体内部的分子连接强度以及连接紧密性，加快使用的固化速度，还能进一步降低活性分子以及水分子在胶体内部的迁移速率，进而在长期的使用过程中避免了活性分子间的过度接触，从而降低化学反应的诱发概率，且在胶体的内部作用能够将更多的功能填料包裹在其相内部，从而促使更多聚合物含量的平整表面的形成，避免因为粗糙的表面沟谷结构帮助水分子在胶体表面的留存，大幅提高表面水合层形成的难度；另一方面，适宜含量的低羟值聚醚多元醇其形成的较长分子链能够在胶体受到外力作用时，为应力提供更多的传递路径，从而在外力形变作用下依靠长分子链的连接作用具有更好的柔韧性和弹性。

10、作为一种优选的方案，所述催化剂为n，n-二甲基环己胺、n，n-二甲基苄胺、三乙醇胺、dmea、n-甲基吗啉中的至少一种。

11、作为一种优选的方案，所述催化剂为n，n-二甲基环己胺。

12、作为一种优选的方案，所述扩链剂为1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、二乙醇胺、山梨醇、新戊二醇中的至少一种。

13、作为一种优选的方案，所述扩链剂为1,4-丁二醇和1,3-丙二醇，两者的质量比为（1~3）：（1~2）。

14、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇和扩链剂的质量比为（75~95）：（0.8~1.6）。

15、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇和扩链剂的质量比为（80~90）：（0.8~1.2）。

16、作为一种优选的方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1330中的至少一种。

17、作为一种优选的方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。

18、作为一种优选的方案，所述功能填料的制备方法包括以下步骤：s1：将二氧化硅加入去离子水搅拌均匀，加入十二烷基硫酸钙，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和羧酸加热至50~65℃保温搅拌反应1~2h，得到预处理粒子；s2：将预处理粒子和均苯三甲酸混合加入至dmf溶液当中搅拌均匀，之后将含有醋酸铜的dmf溶液加入，升温至60~70℃， 200~300r/min转速持续搅拌反应2~4h；s3：反应完成后，加入三乙醇胺，50~55℃下300~600w超声震荡1~2h，完成后将产物溶液离心过滤、真空干燥完成后即得。

19、作为一种优选的方案，所述羧酸为丁二酸。

20、作为一种优选的方案，所述二氧化硅的平均粒径为15~30nm。

21、作为一种优选的方案，所述二氧化硅，十二烷基硫酸钙，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和羧酸的质量比为（1~2）：（0.1~0.5）：（0.3~0.6）：（0.1~0.3）。

22、作为一种优选的方案，所述二氧化硅，十二烷基硫酸钙，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和羧酸的质量比为1.8：0.3：0.5：0.2。

23、作为一种优选的方案，所述预处理粒子，均苯三甲酸和醋酸铜的质量比为（1.5~2）：（0.6~1.2）：（2~3）。

24、作为一种优选的方案，所述预处理粒子和三乙醇胺的质量比为（1.5~2）：（2~2.5）。

25、本技术中通过上述改性功能填料的加入，能够大幅提高聚氨酯胶其自身的防水性能和耐老化性能，并且同时保证良好的力学和粘结性。首先，改性后的功能填料能够通过形成的混合微球结构表面多活性基团在聚氨酯胶体内部形成稳定的连接作用，从而在使用时能够固定功能填料在胶体内部的稳固性，降低在使用过程中功能填料的偏析现象；其次，改性后的功能填料能够形成较多的微细小孔，更多空洞能够促进孔径的毛细作用，进而吸收胶体内部的水分子，且其更大的吸收含量能够在限定温度下一直稳定保存水分子并不外溢，从而隔绝内部水分子和外部侵入水分子的氢键等连接作用，增强入侵阻力；最后，改性填料的具有良好的电荷吸收和传递作用，从而在特定的使用环境下避免因为环境作用的氧化和黄变现象。

26、作为一种优选的方案，所述分散剂为月桂醇聚氧乙烯醚和聚维酮。

27、作为一种优选的方案，所述月桂醇聚氧乙烯醚和聚维酮的质量比为（2~3）：（0.6~1）。

28、作为一种优选的方案，所述异氰酸酯为mdi和ipdi的组合物。

29、作为一种优选的方案，所述mdi和ipdi的质量比为（3~5）：（1~1.5）。

30、作为一种优选的方案，所述mdi和ipdi的质量比为4.5：1。

31、作为一种优选的方案，所述交联剂为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基二异氰酸酯、4,4’-甲苯二异氰酸酯、1,3-亚丁基二异氰酸酯中的至少一种。

32、作为一种优选的方案，所述交联剂为4,4’-二苯基二异氰酸酯。

33、作为一种优选的方案，所述流平剂为byk-359、byk-357、byk-380中的任一种。

34、作为一种优选的方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

35、本技术第二方面提供了一种上述无溶剂双组分聚氨酯胶的制备方法，制备方法包括以下步骤：s1：将a组分所需原料混合在25~30℃下搅拌均匀，得到a组分；s2：将b组分所需原料混合在80~100℃下真空脱水2~3h，之后降至室温搅拌均匀，得到b组分；s3：将a组分和b组分混合均匀后，即得无溶剂双组分聚氨酯胶。

36、本技术限定了上述无溶剂双组分聚氨酯胶在建筑、交通运输、电子产品、包装领域中的应用。

37、本技术具有的有益效果：

38、1、本技术中提供的一种无溶剂双组分聚氨酯胶，其具有优异的力学性能的同时，还能够同时具备良好的粘结性能、防水性能和耐老化性能，有效扩展了其应用领域和应用环境，提高了聚氨酯胶黏剂的使用寿命，具有优异的市场使用前景。

39、2、本技术中提供的一种无溶剂双组分聚氨酯胶，通过采用特定复配的聚醚多元醇的组合，能够有效提高无溶剂双组分聚氨酯胶的力学性能的同时，保证其具有优异的防水和耐老化性能；不同羟值的聚醚多元醇的组合加入，能够在聚氨酯胶体系中为固化网络体系同时提供较长的聚氨酯胶主链以及用于网络结构构建的较短分子链，从而大幅度提高了聚氨酯胶交联网络体系的构建效率，另一方面还能降低活性分子以及水分子在胶体内部的迁移速率，进而在长期的使用过程中避免了活性分子间的过度接触，从而降低化学反应的诱发概率。

40、3、本技术中提供的一种无溶剂双组分聚氨酯胶，其加入的适量低羟值聚醚多元醇其形成的较长分子链能够在胶体收到外力作用时，为应力提供更多的传递路径，从而在外力形变作用下依靠长分子链的连接作用具有更好的柔韧性和弹性。

41、4、本技术中提供的一种无溶剂双组分聚氨酯胶，其加入的改性填料，能够大幅提高聚氨酯胶其自身的防水性能和耐老化性能，并且同时保证良好的力学和粘结性。改性后的功能填料能够通过形成的混合微球结构表面多活性基团在聚氨酯胶体内部形成稳定的连接作用，从而在使用时能够固定功能填料在胶体内部的稳固性，降低在使用过程中功能填料的偏析现象；另一方面，功能填料能够形成较多的微细小孔，更多空洞能够促进孔径的毛细作用，进而吸收胶体内部的水分子，且其更大的吸收含量能够在限定温度下一直稳定保存水分子并不外溢，从而隔绝内部水分子和外部侵入水分子的氢键等连接作用。