[发明专利]含3,4‑二氢嘧啶‑2‑酮结构的高分子金属粘合剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子金属粘合剂领域，具体涉及一种含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂及其制备方法与应用。

背景技术

粘合剂是使相同或不同物料连接或贴合的各种应力材料总称，多以高分子物质为主体，依靠化学反应或物理作用来实现固化，达到粘合的目的。目前市面上的粘合剂主要有环氧树脂类、氰基丙烯酸酯类、酚醛树脂类和脲醛树脂类等。粘合剂的粘合原理多为在粘合剂的两个表面之间形成较强的分子间作用力、氢键或者一定的共价键从而起到将两个表面紧密粘结的作用。

对于金属粘合剂，目前市场的粘合剂多为固化时间比较长的环氧类粘合剂或者温度耐受度不太高的氰基丙烯酸酯类粘合剂，如：环氧类固化时间一般约24小时、氰基丙烯酸酯类一般会受到水的影响，不易保存。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂及其制备方法。

本发明所提供的含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂的制备方法，包括如下步骤：将含有醛基和β-二酮结构的化合物与化合物A进行比吉内利反应(Biginelli反应)，即可得到含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂，其中，所述化合物A为尿素或硫脲。

上述制备方法中，所述含有醛基和β-二酮结构的化合物中所述醛基不限于芳香醛基，也可为脂肪醛基。

上述制备方法中，所述含有醛基和β-二酮结构的化合物具体结构如式I所示：

所述式I中，1≤x≤18；1≤y≤18；R为C1-C18的烷基、C1-C18的醚链(如：聚乙二醇链)和C1-C18的芳基链中任一种或其任意结合。

上述制备方法中，所述含有醛基和β-二酮结构的化合物具体可选自如下式II所示化合物、式III所示化合物、式IV所示化合物和式V所示化合物中任一种。

所述含有醛基和β-二酮结构的化合物与化合物A的摩尔比为1:(1～3)，优选为1:2。

所述比吉内利反应(Biginelli反应)的反应温度为60℃～150℃，优选为130℃，反应时间为5min～120min，优选为20min。

本发明中，所述含有醛基和β-二酮结构的化合物合成方法多样，可合成含有不同官能度的单体，即一个单体上含有不同数目的醛基和β-二酮基团，实现固化过程中高分子链与链之间的交联从而增加粘合强度。

本发明所制备得到的含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂也属于本发明的保护范围。

本发明所得含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂的分子量范围为1000-200000。

此外，本发明所制备得到的含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂在制备金属粘合剂方面的应用也属于本发明的保护范围。

本发明的再一个目的在于提供一种金属材料间的粘合方法。

本发明所提供的粘合方法，包括如下步骤：在待粘合的两金属材料表面涂覆尿素水溶液或硫脲水溶液，并使其挥发成膜，再在所述膜上涂覆所述式I所示化合物，最后将待粘合的两金属材料表面压合，加热，即可粘合两金属材料。

上述粘合方法中，所述金属材料具体为铝片、不锈钢片和铜片中的任一种。

所述尿素水溶液或硫脲水溶液的浓度均为0.025-0.250mmol/L，具体可为0.125mmol/L。

所述加热的温度为60℃～150℃，优选为130℃，时间为5min～120min，优选为20min。

加热的过程中，所述式I所示化合物与尿素或硫脲之间会发生Biginelli反应，从而聚合固化，最后冷却实现短固化时间和宽温度适应范围，达到粘合的目的。

本发明所提供的含3,4-二氢嘧啶-2-酮结构的高分子金属粘合剂为AB型粘合剂，其主要通过含有醛基和β-二酮结构的单体与尿素或者硫脲在粘结部位加热下发生Biginelli反应聚合形成高分子，起到粘合作用。

与现有技术相比，本发明所提供的金属粘合剂具有如下突出特点：

1、制备本发明金属粘合剂所需的原料来源丰富，价格低廉。

2、本发明金属粘合剂的制备工艺简单，工艺参数较易控制。

3、本发明金属粘合剂粘合效果好，粘合剪切强度在1.2MPa以上，粘合所需时间短，材料温度耐受性好，易于实现大规模的工业生产。

附图说明

图1为实施例1中含有醛基和β-二酮结构的单体的合成路线图。