本技術(shù)涉及功能性結(jié)構(gòu)膠的，更具體地說(shuō)，它涉及一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車輕量化需求的增加，粘接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，鋁合金、pc、abs、pvc、pet、smc、rtm、frp等輕量化材料的結(jié)構(gòu)粘接也得到更多的重視。輕量化材料的應(yīng)用使得汽車整車重量降低，油耗減少，降低排放，從而提升了燃油的經(jīng)濟(jì)性，更為環(huán)保。

2、粘接技術(shù)中通常會(huì)使用到結(jié)構(gòu)膠，結(jié)構(gòu)膠是指應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件膠接場(chǎng)合，能承受較大動(dòng)負(fù)荷、靜負(fù)荷并能長(zhǎng)期使用的膠黏劑。通俗講，結(jié)構(gòu)型膠黏劑就是代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來(lái)接合金屬、塑料、玻璃、木材等的結(jié)構(gòu)部件。

3、汽車輕量化材料常使用的結(jié)構(gòu)膠粘接劑以環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和丙烯酸酯樹脂三大類為主。其中，聚氨酯結(jié)構(gòu)膠對(duì)鋁合金具有極為優(yōu)良的粘接性能，但是其對(duì)abs樹脂、pvc樹脂、pet、碳纖維復(fù)合材料的粘接效果不佳，而且汽車輕量化材料的表面一般比較光滑，表面能相對(duì)較低，而聚氨酯結(jié)構(gòu)膠的表面能較高，因此，在對(duì)汽車輕量化材料進(jìn)行粘接時(shí)通常需要對(duì)材料表面進(jìn)行打磨粗糙化處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了改善常規(guī)聚氨酯結(jié)構(gòu)膠對(duì)汽車輕量化材料的粘接性能不足的缺陷，本技術(shù)提供一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠及其制備方法。

2、本技術(shù)提供的一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠及其制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠，采用如下的技術(shù)方案：

4、一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠，由a組份與b組份以1:1的質(zhì)量比例混合而得；

5、所述a組份包括以下質(zhì)量份的原料：

6、羥基封端預(yù)聚體?????????????????10-15份；

7、植物油多元醇???????????????????20-30份；

8、改性植物油多元醇???????????????10-15份；

9、聚合物多元醇???????????????????10-15份；

10、擴(kuò)鏈劑?????????????????????????1-3份；

11、填料???????????????????????????20-35份；

12、觸變劑一???????????????????????1-3份；

13、除水劑一???????????????????????3-5份；

14、催化劑?????????????????????????0.01-0.03份；

15、色粉???????????????????????????0.03-0.06份；

16、所述b組份包括以下質(zhì)量份的原料：

17、異氰酸預(yù)聚體???????????????????60-70份；

18、增塑劑?????????????????????????1-5份；

19、填料???????????????????????????10-20份；

20、附著力促進(jìn)劑???????????????????0.5-1份；

21、觸變劑一???????????????????????1-3份；

22、觸變劑二???????????????????????10-15份；

23、除水劑二???????????????????????0.1-0.5份。

24、申請(qǐng)?zhí)朿n102559126a的中國(guó)發(fā)明專利文件公開了一種用于結(jié)構(gòu)粘接的耐水解雙組份聚氨酯膠黏劑主要包括：a和b兩組份；a?組份包括多異氰酸酯樹脂、增塑劑、觸變劑、增量填料、除水劑；b?組份包括聚酯多元醇、植物油多元醇、聚醚多元醇、吸水性填料、觸變劑、增量填料、顏料、粘附力促進(jìn)劑、擴(kuò)鏈劑、催化劑。該申請(qǐng)的粘接體系有效提升了聚氨酯結(jié)構(gòu)膠的粘接強(qiáng)度及硬度，但是該粘接體系在粘接前仍需要對(duì)基體表面進(jìn)行粗糙化處理，而且韌性較差，耐低溫性能不足。

25、申請(qǐng)?zhí)朿n116265557a的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種聚氨酯結(jié)構(gòu)膠及其制備方法，用于與pet材料粘接包括第一組份和第二組份；第一組份包括預(yù)聚體、第一導(dǎo)熱填料和第一增粘劑；第二組份包括聚酯多元醇、第二導(dǎo)熱填料和第二增粘劑；預(yù)聚體由異氰酸酯和聚己內(nèi)酯多元醇組成，異氰酸酯由hdi三聚體與改性二苯基甲烷二異氰酸酯組成。該申請(qǐng)的粘接體系改善了聚氨酯結(jié)構(gòu)膠在使用的過程中容易脫膠的缺陷，然而該粘接體系與pet材料的剝離強(qiáng)度偏小，在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中仍會(huì)發(fā)生衰減。

26、本技術(shù)的聚氨酯結(jié)構(gòu)膠，以聚烯烴多元醇在預(yù)聚體中引入長(zhǎng)鏈的端羥基預(yù)聚體作為a組份，以植物油多元醇、聚合物多元醇為主成分；以植物油多元醇的帶有異氰酸酯端基的預(yù)聚體為b組份，輔以填料、增塑劑、除水劑等作為主要成分，促使制備得到的聚氨酯結(jié)構(gòu)膠具有良好的耐水解性能、耐高低溫性能、耐老化性能。

27、同時(shí)對(duì)基材適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)鋁合金及表面能較低的塑料及復(fù)合材料具有較大的剪切強(qiáng)度，具有良好的粘接性能，又兼顧高強(qiáng)度及高韌性，具有良好的加工性能。

28、優(yōu)選的，所述羥基封端預(yù)聚體包括以下原料：聚烯烴多元醇、聚合物多元醇及二苯基甲烷二異氰酸酯。

29、優(yōu)選的，所述聚烯烴多元醇為端羥基聚丁二烯多元醇、端羥基聚丁二烯-丙烯腈及端羥基丁苯液體橡膠的一種或幾種的混合物。

30、優(yōu)選的，所述聚合物多元醇為官能度2-3，分子量1000-3000的聚醚多元醇。

31、優(yōu)選的，所述植物油多元醇為蓖麻油、腰果殼油中的一種或幾種的混合物。

32、優(yōu)選的，所述改性植物油為改性蓖麻油。

33、優(yōu)選的，所述擴(kuò)鏈劑為小分子二元醇，具體為1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇及新戊二醇中的一種。

34、優(yōu)選的，所述除水劑一為分子篩。

35、優(yōu)選的，所述觸變劑一為氣硅、膨潤(rùn)土、聚酰胺蠟中的一種或幾種的混合物。

36、優(yōu)選的，所述催化劑為環(huán)保型有機(jī)鉍及有機(jī)鋅催化劑中的一種或幾種的混合物。

37、優(yōu)選的，所述異氰酸預(yù)聚體包括以下原料：植物油多元醇及dmi。

38、優(yōu)選的，所述增塑劑為dinp、doa、didp中的一種或幾種。

39、優(yōu)選的，所述填料為重鈣、輕鈣、高嶺土、云母粉、氫氧化鋁的一種或幾種的混合物。

40、優(yōu)選的，所述觸變劑二為納米碳酸鈣。

41、優(yōu)選的，所述除水劑二為ptsi。

42、優(yōu)選的，所述a組份中還添加有10-15份耐老化劑，所述耐老化劑包含雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪及納米二氧化鈦。

43、在紫外線的照射下，聚氨酯表面的分子會(huì)被激發(fā)，產(chǎn)生活潑自由基，而活潑自由基容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生過氧自由基，過氧自由基又會(huì)進(jìn)一步與聚氨酯分子中的氫原子發(fā)生反應(yīng)，形成氫過氧化物，氫過氧化物不穩(wěn)定，會(huì)分解產(chǎn)生更多的自由基，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致聚氨酯分子鏈的斷裂和降解，進(jìn)而導(dǎo)致聚氨酯的韌性和強(qiáng)度明顯變差。

44、雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪具有較強(qiáng)的紫外線吸收性能，其紫外線吸收性能的機(jī)理在于共軛體系及甲氧基等特定官能團(tuán)的協(xié)同作用；具體的，雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪的分子中含有多個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，這些苯環(huán)通過共軛體系相互連接，而共軛體系中的電子具有較高的離域性，能夠在整個(gè)共軛體系中自由移動(dòng)，這種離域電子的存在使得分子具有特殊的電子云分布和能量狀態(tài)，為吸收紫外線提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

45、同時(shí)，雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪的甲氧基、己氧基具有一定的給電子能力，從而影響苯環(huán)上的電子云密度分布，從而進(jìn)一步提升雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪的紫外線吸收能力。

46、而納米二氧化鈦具有較高的折射率，對(duì)光具有散射和反射作用，當(dāng)光照射到含有納米二氧化鈦的體系時(shí)，納米二氧化鈦會(huì)將一部分光散射和反射出去，使光在體系中的傳播路徑發(fā)生改變，減少了光在材料內(nèi)部的穿透深度和光能量分布，從而降低了光與材料發(fā)生光氧化反應(yīng)的幾率。

47、因此，當(dāng)雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪與納米二氧化鈦配合使用時(shí)，兩者將在紫外線屏蔽及紫外線吸收兩方面對(duì)聚氨酯進(jìn)行保護(hù)，從而有效提升聚氨酯的抗紫外線性能。

48、優(yōu)選的，所述雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪、甲苯-2,4-二異氰酸酯及納米二氧化鈦的質(zhì)量比例為（5-7）：2。

49、優(yōu)選的，所述耐老化劑采用如下步驟制得：

50、s1、首先將2g納米二氧化鈦添加至8mln,n-二甲基甲酰胺中，隨后攪拌均勻后加入3.5g甲苯-2,4-二異氰酸酯，繼續(xù)攪拌，之后添加0.3ml二月桂酸二丁基錫，在70-90℃的溫度下反應(yīng)12h，得到納米二氧化鈦改性液；

51、s2、將6g雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪添加至15mln,n-二甲基甲酰胺中，隨后與0.1ml二月桂酸二丁基錫同時(shí)添加至納米二氧化鈦改性液中，繼續(xù)反應(yīng)10-12h，之后抽濾洗滌干燥，得到耐老化劑。

52、相對(duì)于直接添加雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪與納米二氧化鈦來(lái)說(shuō)，通過上述制備方法將雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪、納米二氧化鈦與甲苯-2,4-二異氰酸酯配合添加時(shí)，甲苯-2,4-二異氰酸酯將通過雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪與納米二氧化鈦上的羥基對(duì)兩者相連，從而形成組合體系，促使紫外線屏蔽與紫外線吸收的協(xié)同效果更為密切，進(jìn)一步提升聚氨酯的抗紫外線性能。

53、第二方面，本技術(shù)提供一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

54、一種雙組份聚氨酯結(jié)構(gòu)膠的制備方法，包括以下步驟：

55、a組份制備：

56、首先將聚烯烴多元醇和聚合物多元醇置于100-140℃的溫度下真空脫水1-3h，當(dāng)反應(yīng)體系的含水量＜500ppm時(shí)，反應(yīng)體系降溫至40-60℃，向反應(yīng)體系中加入二苯基甲烷二異氰酸酯并于70-90℃下反應(yīng)1-3h，得到羥基封端預(yù)聚體；

57、其中，所述聚烯烴多元醇、聚合物多元醇與二苯基甲烷二異氰酸酯的摩爾比例為1：1：（0.05-0.2）；

58、而后將植物油多元醇、改性植物油多元醇、聚合物多元醇于100-140℃的溫度下真空脫水1-3h，而后降溫至70-90℃，加入擴(kuò)鏈劑，繼續(xù)除水1h，后降溫至40-60℃以下，加入填料、色粉、觸變劑一及除水劑一并于400-600rpm下分散2h，最后加入催化劑，繼續(xù)攪拌30min，得到a組份；

59、b組份制備：將植物油多元醇于100-140℃下真空脫水2h，當(dāng)含水量＜500ppm時(shí)，將反應(yīng)體系降溫至40-60℃，向反應(yīng)體系中加入液化二苯基甲烷二異氰酸酯，混合后于70-90℃下真空反應(yīng)2h，得到異氰酸酯預(yù)聚體；

60、其中，所述植物油多元醇與二苯基甲烷二異氰酸酯的摩爾比例為1：（2-4）；

61、而后添加預(yù)先除水的填料、觸變劑一、觸變劑二及增塑劑，于500rpm下分散2h，隨后控制溫度至50℃以下，加入除水劑二和附著力促進(jìn)劑繼續(xù)分散，最終得到b組份。

62、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

63、1、本技術(shù)的聚氨酯結(jié)構(gòu)膠，以聚烯烴多元醇在預(yù)聚體中引入長(zhǎng)鏈的端羥基預(yù)聚體作為a組份，以植物油多元醇、聚合物多元醇為主成分；以植物油多元醇的帶有異氰酸酯端基的預(yù)聚體為b組份，輔以填料、增塑劑、除水劑等作為主要成分，促使制備得到的聚氨酯結(jié)構(gòu)膠具有良好的耐水解性能、耐高低溫性能、耐老化性能；

64、同時(shí)對(duì)基材適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)鋁合金及表面能較低的塑料及復(fù)合材料具有較大的剪切強(qiáng)度，具有良好的粘接性能，又兼顧高強(qiáng)度及高韌性，具有良好的加工性能。

65、2、當(dāng)雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪與納米二氧化鈦配合使用時(shí)，兩者將在紫外線屏蔽及紫外線吸收兩方面對(duì)聚氨酯進(jìn)行保護(hù)，從而有效提升聚氨酯的抗紫外線性能。

66、3、相對(duì)于直接添加雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪與納米二氧化鈦來(lái)說(shuō)，通過上述制備方法將雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪、納米二氧化鈦與甲苯-2,4-二異氰酸酯配合添加時(shí)，甲苯-2,4-二異氰酸酯將通過雙乙基己氧基苯酚甲氧基苯基三嗪與納米二氧化鈦上的羥基對(duì)兩者相連，從而形成組合體系，促使紫外線屏蔽與紫外線吸收的協(xié)同效果更為密切，進(jìn)一步提升聚氨酯的抗紫外線性能。