一种改性聚酯粘合剂及其制备方法与流程

本发明涉及粘合剂，具体为一种改性聚酯粘合剂及其制备方法。

背景技术：

1、粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘合性能将两种分离的材料连接在一起，所述粘性不仅是代表内摩擦力大小的粘度，更重要的是和其他材料接触形成的界面的粘附作用大小，是日常生活中最重要的辅助材料之一，尤其在包装工业，主要有液态、膏状和固态三种类型。

2、按照粘合剂的来源可以分为天然的粘合剂和人工合成的粘合剂，其中天然粘合剂主要包括生物粘合剂和矿物粘合剂，生物粘合剂主要包括淀粉、蛋白质、糊精、动物胶、虫胶、皮胶、松香等；矿物粘合剂主要是沥青。传统天然粘合剂存在粘性差、适用范围窄且粘附强度不大等缺点。人工粘合剂主要包括水玻璃等无机粘合剂以及合成树脂、合成橡胶等有机粘合剂，但人工合成粘合剂具有成本高、不环保、不可重复使用和含有容易挥发的有机溶剂，同时难以满足粘结性好，耐低温，稳定性高多种性能的需要。

3、聚氨酯粘合剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团或异氰酸酯基的粘合剂，具有良好的柔韧性、耐磨性、耐油性、耐腐蚀性等性能，且粘接适用范围广。但是，基于聚酯多元醇的双组分聚氨酯粘合剂中含有较多极性酯键基团，容易受到环境中湿度，温度影响，导致粘合剂的稳定性差。因此，亟需提供一种具有稳定性好、粘结强度高的聚酯粘合剂。

4、专利cn202010571733.6报道了一种透气式塑胶跑道用的水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法，使用1,4-丁烯二醇辅助有机过氧化物为扩链剂，通过形成分子间交联的互穿网络结构，提高共聚物的抗拉伸性能，但机械性能的提高会导致弹性性能降低，力学综合性能较差。

5、专利cn202111256919.3报道了一种环氧改性的氯化聚丙烯粘合剂，所述粘合剂通过氯化聚丙烯、氢化双酚a型环氧树脂、聚醚环氧树脂、聚砜树脂按比例共混改性制得，可用于塑料与其他材料的室温粘合，但制得的聚丙烯粘合剂为单组分粘合剂，剥离强度差。

6、专利cn202011640292.7报道了一种聚酯胶黏剂及其制备方法，制得胶黏剂在不添加附着力促进助剂的前提下可以直接用于未经处理的pet薄膜的黏接，并且达到较高的附着力；然而聚酯类粘合剂由于存在较多极性酯键基团，长期放置条件下稳定性差，导致其对非极性或低极性基材粘接性较差，该发明并未解决稳定性差造成粘结性能降低的问题。

7、专利cn201710800815.1公开了一种水性瓷砖粘合剂及其制备方法，包括丙烯酸类软单体，硬单体以及引发剂、乳化剂，制备合成的粘合剂具有双向渗透性，可有效解决瓷砖、大理石等上墙贴合后造成空鼓、脱落的问题；但是该粘合剂耐腐蚀性能差、易黄变，长期使用导致粘合剂变质，容易造成材料脱落。

8、综上所述，现有技术中使用的粘合剂种类较多，但针对不同的使用基材，需要粘合剂满足不同的使用性能，聚酯类粘合剂具有良好的柔韧性、耐磨性应用广泛，但仍存在稳定性差，长时间使用影响粘结性能；另外丙烯酸类粘合剂耐低温性能不足，低温条件下粘结性能减弱；同时现有技术中粘合剂存在稳定性差，耐腐蚀性能差、易黄变，剥离强度低的问题，仍需要进一步解决。

9、为此，提出了一种改性聚酯粘合剂及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性聚酯粘合剂及其制备方法，通过聚酯预聚体合成反应中控制-nco基团以及-oh基团的用量比，同时控制封端反应时间与温度，制得的改性聚酯粘合剂粘度为185.8mpa·s，离心无分层现象，具有良好的性能稳定性；利用改性环氧树脂e51对聚酯预聚体进行封端处理，改变封端剂用量，制得的改性聚氨酯粘合剂拉伸剪切强度为25.8mpa，断裂伸长率为865％，具有明显提高的力学性能；利用二异氰酸酯的直链低温稳定性，以及醚键的柔顺性和si-o键的耐低温性，制得的聚酯粘合剂-80℃条件下拉伸剪切强度为17.5mpa，具有良好的耐低温性能；通过kh-792为改性剂，对环氧树脂进行改性处理，利用硅烷偶联剂具有活性氨基以及硅甲氧基水解条件下形成硅羟基，能与基材表面缩合形成更多的共价键，制得的聚酯粘合剂剥离强度为3.85n/mm，表现出明显提升的粘合性能；通过e28与聚酯主链上的极性基团在化学键合作用下发生交联，形成了致密的交联网状结构，制得的聚酯粘合剂胶膜在nacl溶液、naoh溶液、hcl溶液中的质量损失率分别为0.2％、0.3％、0.4％，表现出明显提高的耐腐蚀性能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种改性聚酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述改性聚酯粘合剂包括聚酯预聚体和改性环氧树脂；

4、所述改性聚酯粘合剂的制备方法包括以下步骤：

5、将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂在80℃真空干燥箱中干燥2h制得干燥原料；将所述多元醇5-45份、所述扩链剂5-45份加入四口烧瓶中，加入dmf搅拌溶解制得反应溶液；将所述反应溶液氮气保护，升温至50℃，滴入80-150份所述二异氰酸酯制得反应体系；将所述反应体系升温到80℃，保温反应3h制得聚酯预聚体；

6、将1-8份改性剂与10-40份环氧树脂加入三颈烧瓶中，放入搅拌装置上，于25℃转速300r/min，搅拌充分，混合均匀，50℃改性反应1h制得改性环氧树脂；

7、将所述聚酯预聚体冷却至40℃，加入丙酮降低黏度，加入所述改性环氧树脂，20-80℃条件下封端反应制得中间体；将所述中间体冷却至室温，200r/min条件下加入三乙胺中和反应体系，反应30min制得中和体系；将所述中和体系中加入200ml去离子水，500r/min条件下乳化反应1h，减压蒸馏去除丙酮制得改性聚酯粘合剂。

8、优选的，所述二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。

9、优选的，所述多元醇选自聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚丙二醇、聚醚二醇中的一种。

10、优选的，所述扩链剂选自二羟基聚二甲基硅氧烷、1,4-丁二醇、二苯基二羟基硅烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二硅氧烷、2,2-二羟甲基丙酸中的一种。

11、优选的，所述改性剂选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、(甲氧羰基氨基甲基)三甲氧基硅烷、kh-550、kh-792、异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一种。

12、优选的，所述环氧树脂选自e28、e42、e44、e51、e52、双酚f型中的一种。

13、优选的，所述二异氰酸酯的用量为90-140份。

14、优选的，所述多元醇用量为10-40份；所述扩链剂用量为10-40份；所述多元醇与所述扩链剂的用量比为1:1。

15、优选的，所述封端反应温度为30-60℃；所述封端反应时间为30-120min。

16、一种改性聚酯粘合剂，其特征在于：所述改性聚酯粘合剂包括二异氰酸酯，多元醇，扩链剂，改性环氧树脂；所述改性聚酯粘合剂通过如上任意一项所述的制备方法制备得到；所述改性聚酯粘合剂粘度为185.8mpa·s，离心无分层现象；所述改性聚氨酯粘合剂粘合的基材拉伸剪切强度为25.8mpa，断裂伸长率为865％；所述改性聚酯粘合剂粘合的基材-80℃条件下拉伸剪切强度为17.5mpa；所述改性聚酯粘合剂粘合的基材剥离强度为3.85n/mm；所述改性聚酯粘合剂制备的胶膜在nacl溶液、naoh溶液、hcl溶液中30d的质量损失率分别为0.2％、0.3％、0.4％。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1、本发明通过使用二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚二醇反应，通过二羟基聚二甲基硅氧烷扩链处理，控制-nco基团以及-oh基团的用量比，制得的聚酯预聚体通过改性环氧树脂封端反应制得聚酯粘合剂，通过封端反应时间与温度，当r值为2.4时，封端反应制得的改性聚酯粘合剂粘度为185.8mpa·s，离心无分层现象，具有良好的性能稳定性。

19、2、本发明利用改性环氧树脂对聚酯预聚体进行封端处理，制得改性聚酯粘合剂，通过不同的固化工艺将粘合剂涂布在基材表面，测定基材的力学性能，评价粘合剂的综合粘合性能，控制改性环氧树脂用量，制得的改性聚氨酯粘合剂基材拉伸剪切强度为25.8mpa，断裂伸长率为865％，具有明显提高的力学性能。

20、3、本发明使用二异氰酸酯、二醇类以及扩链剂制得聚酯预聚体，通过对异腈酸酯，醇类以及扩链剂的种类进行筛选，利用醚键的柔顺性以及si-o键的耐低温性使聚酯粘合剂具有良好的低温弹性，同时直链异氰酸酯进一步增加耐低温性质，制得的聚酯粘合剂-80℃条件下拉伸剪切强度为17.5mpa，具有良好的耐低温性能。

21、4、本发明使用kh-792为改性剂，对环氧树脂进行改性处理，制得的改性环氧树脂封端反应到聚酯主链中，利用硅烷偶联剂具有活性氨基以及硅甲氧基水解条件下形成硅羟基，能与基材表面缩合形成更多的共价键，使用5份改性剂，25份环氧树脂e51制得的聚酯粘合剂剥离强度为3.85n/mm，表现出明显提升的粘合性能。

22、5、本发明利用改性环氧树脂作为聚酯预聚体封端剂，随着环氧树脂的加入，环氧树脂与聚酯主链上的极性基团由于化学键合作用发生交联，形成了致密的交联网状结构，分子不易渗入胶膜，使用5份kh-792，25份环氧树脂e28制得的聚酯粘合剂胶膜在nacl溶液、naoh溶液、hcl溶液中的质量损失率分别为0.2％、0.35、0.4％，表现出明显提高的耐腐蚀性能。