[发明专利]室温固化的低粘度聚氨酯泡沫粘接剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于泡沫粘接剂及其制备方法技术领域，具体涉及一种以异氰酸酯、聚酯 多元醇、聚醚多元醇、多元醇、多元胺等为反应单体，以水为发泡剂，以吗啉类化合 物为固化催化剂，在室温下快速自动发泡固化的低密度、低粘度非溶剂型聚氨酯泡沫 粘接剂及其制备方法。

背景技术

由于航空航天事业需大量使用高强度的低密度泡沫材料用作填充或结构部件，而 一些尖端电子元件也越来越多地采用各种低密度泡沫材料，因此对这类泡沫材料的粘 接就显得十分重要。在这些特殊领域里除了要求粘接性能好，而且还要求粘接剂本身 能为泡沫型，使得泡沫材料与粘接剂形成一连续的整体，因此生产这类粘接剂也就成 为目前研究的热门课题。

现在最常使用的粘接剂聚氨酯(PU)胶粘剂是分子链中含有氨酯基(-NHCOO -)和异氰酸酯基(-NCO-)一类胶粘剂，由于其粘接力强，性能优良，品种多， 适用性广，用量大，因而在国民经济的各个领域得到了广泛应用，是八大合成胶粘剂 中最重要的品种。聚氨酯胶粘剂可分为单组分和双组分两种类型。

单组分聚氨酯粘接剂大致有以-NCO为端基预聚体的湿固化型、以封闭剂封闭(- NCO)端基的预聚体与多元醇的混合型、在聚氨酯树脂结构中引入丙烯酸酯类单体的 辐射固化型、热熔型、压敏型等五类[李永德，杨颖霞.单组分湿固化聚氨酯胶粘剂[J]. 中国胶粘剂，2003，(02)]。

双组分聚氨酯胶粘剂是由分开包装的甲乙两个组分组成，使用前按一定比例配制 即可。甲组分(主剂)一般为含羟基组分，乙组分(固化剂)为含游离异氰酸酯基团 的组分。也有的主剂为-NCO端基的聚氨酯预聚体，固化剂为低分子量多元醇或多元 胺，甲组分和乙组分按一定比例混合生成聚氨酯树脂，而成为粘接剂[李厚堂，樊利 东.新型双组分聚氨酯胶粘剂的研制与应用[J].中国胶粘剂，2005，(02)]。

由于聚氨酯胶粘剂材料本身是由高分子化合物组成，其密度都大于1.0g/cm³，当 其用于粘接密度通常都小于1.0g/cm³的泡沫材料时，往往达不到粘接要求，因而人们 开始探索采用发泡方法降低胶粘剂的密度来满足这些特殊领域的需要[马林等，泡沫 结构胶粘剂的进展[J].中国胶粘剂，1993，(03)]。

众所周知，聚氨酯胶粘剂的固化都需要添加催化剂。为了保证粘接后粘接层的低 密度，必须要解决在发泡的同时迅速固化的问题，这就对发泡胶粘剂固化反应时所用 的催化剂提出了苛刻的要求。因为催化剂选择不合适的话，可能导致-NCO与-OH 的反应过快，使得整个反应体系温度高，未来得及发泡就交联固化了，也可能导致- NCO与-OH的反应过慢，发泡需要的气体在胶粘剂本体粘度还很低时就反应产生溢 出，粘接后得不到发泡体[王静惠，聚氨酯发泡催化剂[J].上海化工，1999.(05)]。

传统的发泡胶粘剂固化反应催化剂主要有有机锡类(如二月桂酸二丁基锡、辛酸 亚锡)和叔胺基类催化剂(如三乙胺、二乙烯三胺、三亚乙基二胺)。

有机锡类化合物对NCO/OH的链增长和交联速度虽有很好的催化作用。但由于其 催化活性高，在很短时期内就可使链增长的反应快速进行，导致分子量急剧增大，粘 度迅速增加，在1～2分钟内便形成热固型网状聚合物，而且易产生暴聚，使得反应体 系温度过高，不易控制，在进行工业生产时还需要冷却装置来给反应体系降温，因而 增加了成本。此外，该催化剂加入后也不利于湿固化聚氨酯胶粘剂的贮存，对其强度 也有很大影响。

叔胺基类催化剂虽可迅速引发聚合，对链增长反应和发泡反应都有效果，并能延 长泡沫的胶凝和固化时间，但因对发泡反应的催化活性较高，如在聚醚中加入过多将 会出现乳白时间短、上升时间短、不粘时间长等现象，即发泡反应速度大于链增长反应 速度，使部分气体逸出，反应进行缓慢，不易固化，原料外流，并使保温管中出现中空 现象。[何岩等，胺锡催化剂在硬质聚氨酯泡沫塑料中的作用[J]，化学工程师，1999.(06)]。

除此之外，以上两类催化剂还需要加热才能催化固化，工业上生产耗能大，使得 成本增加。

而对于目前市售的室温湿固化泡沫胶粘剂产品例如不饱和聚酯胶、环氧胶、聚氨 酯胶系三组分或双组分胶虽可在室温下进行湿固化，但是分别存在以下一些问题：