[发明专利]一种水性耐高温的聚氨酯胶粘剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性耐高温的聚氨酯胶粘剂及其制备方法，聚氨酯胶粘剂的组成成分及各组分的摩尔量配比为碳硼烷聚酯二元醇：二异氰酸酯：扩链剂：催化剂；亲水单体的摩尔比为n+1：n：0.1~0.9：0.002n~0.06n：0.9~0.1，其中3≤n≤10。该胶粘剂是由碳硼烷聚酯二元醇、二异氰酸酯、扩链剂等反应生成的异氰酸酯端基的氨基甲酸酯预聚体，而后与亲水单体反应、中和、分散乳化制备水性聚氨酯胶粘剂。该胶粘剂具有粘接性能好、易于涂布、耐高温等特点，在航空航天领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及耐高低温高分子材料领域，特别是涉及一种水性耐高温的聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

技术背景

聚氨酯是分子链结构中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的一大类高分子材料，其中的N-H与C＝O容易形成氢键，极性基团之间的强相互作用力限制了分子链的内旋转运动，分子链显得刚硬，为聚氨酯硬段；而其分子链中聚醚或聚酯嵌段分子链以C-O单键和C-C单键为主，分子链容易旋转运动，因而具有良好的柔顺性，构成聚氨酯软段。聚氨酯可被看作由软段和硬段相互交替组成的嵌段共聚物。在聚氨酯机体内部，由于两种链段在热力学上是不相容的，会产生微观相分离，从而形成相区或微相区。基于聚氨酯材料的结构特点，聚氨酯材料具有良好的力学性能、耐低温性、耐屈挠性、耐磨性和一定的耐化学品性，同时聚氨酯分子链中含大量强极性基团，如脲基和氨基甲酸酯基，易与各种基材形成氢键、范德尔华力等分子间作用力，而获得良好的粘结效果。聚氨酯材料还具有别的高分子材料所不具有的分子结构可裁剪性，即可根据实际需求，通过控制配方，调节软硬段的比例来控制材料的相关性能。因此，聚氨酯在胶粘剂领域应用十分广泛。

传统溶剂型聚氨酯胶粘剂是以甲苯、丙酮、二甲苯、丁酮和乙酸乙酯等作为主要溶剂，采用溶液法聚合制得。这些溶剂易燃易爆、气味大、易挥发、会污染环境，对人体具有毒性。而水性聚氨酯以水代替有机溶剂，具有无毒无害的特点。随着人们环保意识的增强，各国研究者对水性聚氨酯的开发与研究投入了很大的精力，其开发与应用是聚氨酯胶粘剂未来的发展趋势。另一方面，聚氨酯粘结剂的耐热性较差，热分解温度低，使得其应用范围受到了很大的限制。普通的聚氨酯胶粘剂，可供长期使用的温度仅为80℃，而当体系的温度高于120℃时则只能在短时间内使用；这就要求我们对聚氨酯胶粘剂进行改性，以提高其耐热性能，使之能够适应社会高速发展的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水性耐高温的聚氨酯胶粘剂，以解决针对现有聚氨酯胶粘剂无法满足环保、耐高温下的粘接需求的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种水性耐高温的聚氨酯胶粘剂，其组成成分及各组分的摩尔量配比为：碳硼烷聚酯二元醇∶二异氰酸酯∶扩链剂∶催化剂；亲水单体的摩尔比为n+1∶n∶0.1～0.9∶0.002n～0.06n∶ 0.9～0.1，其中3≤n≤10。

进一步地，本发明所述的碳硼烷聚酯二元醇优选为

中的任意一种，其中2≤m≤12。

进一步地，本发明所述的二异氰酸酯优选为中的任意一种。

进一步地，本发明所述的扩链剂可以为乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇、乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺中的任意一种。

进一步地，本发明所述的催化剂可以为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的任意一种。

进一步地，本发明所述的亲水单体可以为2，2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、2,2-二羟甲基戊酸、2,2-二羟甲基辛酸中的任意一种。

本发明还公开了一种水性耐高温聚氨酯胶粘剂的制备方法，具体制备步骤如下：