CN1091129C - 高强度柔性结构胶 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚氨酯粘合剂领域。为克服现有技术中冷粘胶强度低，热粘胶使被粘化纤物受损的问题，本发明提供一种改性聚氨酯结构胶。该胶是以聚氨酯预聚体、环氧树脂和聚酰胺等组成的共混固化体系，具有粘附力强、抗剪力大、剥离强度高、固化温度低、固化时间短和曲挠寿命长等优点，适用于矿用6级以上高强阻燃整芯输送带的胶接，以及各种输送带、传动带的胶接，也适用于其它既须高强度又须柔变性的金属和非金属结构件的粘接。
Description
本发明属于改性聚氨酯粘合剂领域。
目前国内用于矿用阻燃整芯输送带或其它类型输送带胶粘连接的胶种基本上仍为氯丁-叔丁酚醛-列克那体系、氯丁-PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)-列克那体系，以及热粘的采用与被粘物相同或相似的胶料熔融粘接两大类方法。采用氯丁-叔丁酚醛-列克那、氯丁-PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)-列克那体系进行冷粘，主要缺点是抗剪力不大，基本上在10MPa以下，不能承受6级以上高强度整芯输送带的负荷强度。例如，目前市售的上海新光化工厂生产的802强力胶，主要成分为氯丁橡胶与叔丁酚醛树脂，主要用于需要阻燃的橡胶、皮革、织物、金属的粘接。沈阳工业学院生产的861高强胶主要成分为氯丁橡胶、叔丁酚醛树脂和异氰酸酯，主要用于粘接输送带和金属板。这两种胶均可在室温或低温固化，一般在45℃下固化72小时，剥离强度大致为50N/cm，剪切强度为4MPa；采用″相似相容″机理进行的熔融热接，虽然静强度较高，但由于被粘物在熔胶过程中长时间承受高温作用(170-250℃，固化时间4-6小时)，整体带芯的编织体在从近乎熔融态冷却到常温的过程中会部分地出现树脂化现象，甚至在纤维的表面会部分地热老化，使带芯编织体变硬变脆，曲挠寿命大为降低，也就是说，热接的方法在一定的程度上损伤了整体带芯，降低了其固有强度和使用寿命。
为克服现有技术的不足，寻求一种橡塑结合的结构胶，该结构胶具有低的表面能，不但对于高能表面，而且对难粘的聚烯烃类、含卤素的高聚物表面，如PVC，对于锦纶、涤纶等化纤类均有理想的接着力；该结构胶还具有优异的内聚强度，表现为接着后的抗拉抗剪力强；该结构胶在固化交联后具有良好的粘弹性和曲挠强度，以适应被粘物运动时的形态变化；该结构胶还具有较低的固化温度，以利于在接着高聚物时不因固化温度过高而使之受损。因而，这种结构胶特别适用于矿用6级以上高强度阻燃整芯输送带的胶接，以及其它高强度输送带、传动带的胶接，也适用于金属及非金属结构的粘接，特别是动态结构的粘接。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，它是由聚氨酯预聚体、环氧树脂和聚酰胺组成，其中，聚氨酯预聚体∶环氧树脂∶聚酰胺＝30-300∶5-100∶10-500。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶是依据互穿网络增强原理，将聚氨酯预聚体与环氧树脂预先结合，然后混入聚酰胺，当将上述三元共混物加热到150℃时，聚酰胺起到同时固化环氧树脂和聚氨酯的作用，从而，具有柔性的聚氨酯分子链与刚性的环氧树脂分子链通过韧性的聚酰胺分子链相互穿插缠绕，因而使得本发明的结构胶同时具有高强度和柔顺性的特点。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，所述的聚氨酯预聚体，可以是异氰酸酯端基或羟基端基的聚酯型聚氨酯预聚体，也可以是异氰酸酯端基或羟基端基的聚醚型聚氨酯预聚体。其中，以异氰酸酯端基的聚酯型聚氨酯预聚体为佳。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，所述的环氧树脂，其中，以双酚A环氧树脂为佳。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，所述的聚酰胺，包括醇溶性聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610的共聚物或共混物，以及低分子聚酰胺。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有伯胺类固化剂，其用量为，以权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶(简称结构胶1，以下同)为100(重量份)计，则结构胶1∶固化剂＝100∶0-20(重量份)。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，所述的伯胺类固化剂为亚甲基双邻氯苯胺(MOCA)或双氰胺。加入伯胺类固化剂后，可以有效地降低固化温度，增强交联度。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有胍类或咪唑类或有机锡类或叔胺类化合物促进剂，其用量为，结构胶1∶促进剂＝100∶0-10(重量份)。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，所述的胍类促进剂为四甲基胍，丁基酰胍；所述的咪唑类促进剂为2-乙基4-甲基咪唑；所述的有机锡类化合物促进剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；所述的叔胺类促进剂为环氧促进剂(DMP-30)。加入促进剂后，可以成倍地缩短固化时间。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有钛酸酯偶联剂或者硅烷偶联剂，其用量为，结构胶1∶偶联剂＝100∶0.1-5(重量份)。加入偶联剂的目的是增强粘合剂的粘附力，同时对粘合剂各组分之间的交联也起到增强作用。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有溶剂，溶剂是选自乙酸乙酯、丁酮、丙酮、二硫化碳、甲醇、三氯乙烯、二氯乙烷中的一种或一种以上的组分。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，其结构胶中的溶剂的用量为，结构胶1∶溶剂＝100∶0-500(重量份)。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，一般选用乙酸乙酯，丁酮和三氯乙烯，三者的用量(重量)比例为：60∶40∶100。
在本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶中，如果同时使用固化剂、促进剂、偶联剂、溶剂，则本发明的结构胶的施工性能更佳。
本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶的制备方法是：先将聚氨酯预聚体置入反应器中，在加温搅拌条件下缓缓加入按配方所需量的液体环氧树脂，保温1-8小时，待反应完毕，冷却到常温，以下简称该混合物为A组分，液体聚酰胺为B组分。使用时，按A∶B＝1∶0.5-5(重量份)的比例混匀即可；如果需要较快的固化时间和较低的固化温度，则先将所需辅料烘干，按配方需要量称重，然后将所需的固化促进剂、溶剂加入环氧树脂改性的聚氨酯预聚体中作为A组分，将所需的固化剂、偶联剂、溶剂等混入聚酰胺中作为B组分，使用时将A、B两组分按A∶B＝1∶0.5-5的比例搅拌均匀即可。A、B两组分未混合前可存放一年，在室温下混合后，使用期为5小时。
与现有技术相比，本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶的优点是：抗剪力增强几倍(15-35MPa∶4MPa)，90度剥离强度提高十几倍(700N/cm∶50N/cm)，固化温度范围宽(通过对配方的调节，可使固化温度在室温--150℃的区域内进行变化)，固化时间较短(通过对配方的调节，可控制在30--240分钟范围内)，抗曲挠性较强(曲挠寿命≥20万次)。所以本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶适用于矿用6级以上高强度阻燃整芯输送带的胶接，以及各种高强度输送带、传动带的胶接，也适用于其它金属及非金属结构的粘接，特别是动态结构的粘接。
实施例：下面是本发明的实施例，用来不加限制地说明本发明。
实施例1：按以下的重量份数配比制备本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其中，液体聚氨酯预聚体100重量份，液体环氧树脂E44 35重量份，液体环氧树脂E51 35重量份，液体共聚尼龙(聚酰胺)200重量份。固化条件：接触压力，100℃/2小时，150℃/1小时。测试结果：抗剪强度30MPa，90度剥离强度400N/cm。
实施例2：按以下的重量份数配比制备本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其中，液体聚氨酯预聚体100重量份，液体环氧树脂E44 3重量份，液体环氧树脂E51 2重量份，液体共聚尼龙(聚酰胺)30重量份。固化条件：接触压力，100℃/2小时，150℃/1小时。测试结果：抗剪强度18MPa，90度剥离强度700N/cm。
实施例3：按以下的重量份数配比制备本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其中，液体聚氨酯预聚体100重量份，液体环氧树脂E51 50重量份，液体共聚尼龙(聚酰胺)150重量份。固化条件：接触压力，100℃/2小时，150℃/1小时。测试结果：抗剪强度22MPa，90度剥离强度600N/cm。
实施例4：按以下的重量份数配比制备本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其中，聚氨酯预聚体100重量份，环氧树脂E44 35重量份，环氧树脂E51 35重量份，液体共聚尼龙(聚酰胺)200重量份。混合溶剂200重量份，其中：乙酸乙酯∶丁酮∶三氯乙烯＝60∶40∶100。固化条件：接触压力，100℃/2小时，150℃/1小时。测试结果：抗剪强度30MPa，90度剥离强度400N/cm。
实施例5：按以下的重量份数配比制备本发明的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其中，聚氨酯预聚体100重量份，环氧树脂E44 35重量份，环氧树脂E51 35重量份，低分子聚酰胺200重量份，双氰胺12重量份，四甲基胍3重量份，钛酸酯偶联剂2重量份。混合溶剂200重量份，其中：乙酸乙酯∶丁酮∶三氯乙烯＝60∶40∶100。固化条件：接触压力，80℃/1小时，120℃/0.5小时。测试结果：抗剪强度28MPa，90度剥离强度580N/cm。
本发明的矿用阻燃运输带高强度柔性结构胶适用于各种运输带、传动带的胶粘连接，特别是6级以上高强度阻燃整芯运输带的胶粘连接，也适用于其它金属及非金属结构的粘接，特别是动态结构的粘接。
Claims (9)
1、一种改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，它是由聚氨酯预聚体、环氧树脂和聚酰胺组成，其中，聚氨酯预聚体∶环氧树脂∶聚酰胺＝30-300∶5-100∶10-500。
2、如权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，所述的聚酰胺，包括醇溶性聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610的共聚物或共混物，以及低分子聚酰胺。
3、如权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有伯胺类固化剂，其用量为，以权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶为100(重量份)计，则结构胶∶固化剂＝100∶0-20(重量份)。
4、如权利要求3所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，所述的伯胺类固化剂为亚甲基双邻氯苯胺(MOCA)和双氰胺。
5、如权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有胍类或咪唑类有机锡类或叔胺类化合物促进剂，其用量为，以权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶为100(重量份)计，则结构胶∶促进剂＝100∶0-10(重量份)。
6、如权利要求5所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，所述的胍类促进剂为四甲基胍，丁基酰胍；所述的咪唑类促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑；所述的有机锡类化合物促进剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；所述的叔胺类促进剂为环氧促进剂(DMP-30)。
7、如权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中含有钛酸酯偶联剂或者硅烷偶联剂，其用量为，以权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶为100(重量份)计，则结构胶∶偶联剂＝100∶0.1-5(重量份)。
8、如权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中还含有溶剂，溶剂是选自乙酸乙酯、丁酮、丙酮、二硫化碳、甲醇、三氯乙烯、二氯乙烷中的一种或一种以上的组分。
9、如权利要求8所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶，其特征在于，结构胶组分中溶剂的用量为，以权利要求1所述的改性聚氨酯高强度柔性结构胶为100(重量份)计，则结构胶∶溶剂＝100∶0-500(重量份)。
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