一种偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用制造技术

一种偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用，涉及γ

【技术实现步骤摘要】
一种偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用


[0001]本申请是申请号2016100271055一种低粘度高强度环保双组份胶液及其制备方法的分案申请。本专利技术涉及一种可用于建筑建材和工矿企业与日常生活中物体间粘合、基体加固和复合材料生产及物件表面保护的组合物，尤其是一种偶联剂在包含水玻璃、异氰酸酯及其预聚体的廉价双组分组合物中的应用。

技术介绍

[0002]水玻璃是一种廉价、环保的无机胶料，但用作胶粘剂或浸涂与层压制作复合材料的胶料其粘接强度和耐水性均难达到满意程度，尽管可以通过添加氟硅酸钠和/或金属氧化物等缩短固化时间增加强度，但因其固有的脆性难以用于金属与金属、金属与非金属以及非金属间要求较高的场合；而用其配制的涂料常常还会因小分子物质的迁移和在含硅基材上的碱骨料效应出现起卤返霜与剥脱。在水玻璃中添加硅烷偶联剂似乎可改善其粘接性，由于水玻璃的碱性与水性特点，组合物间存在微妙关系和复杂反应，加之贮存过程中水玻璃组分中纳米尺寸的单硅和低聚硅的含量本身会逐渐降低，尤其是在较高温度下混合后容易形成复杂的多聚物，其粘结强度往往令人失望。
[0003]现有用于粘接建筑材料、装饰材料、门芯与面板的胶粘剂多为聚氨酯发泡胶，厂家要求其正拉伸粘结强度不小于0.5MPa。它主要是聚酯多元醇或聚醚多元醇与多异氰酸酯反应形成的含残剩端NCO基团的聚氨酯预聚体，通常还加有适量催化剂和约50%的二氯甲烷作稀释剂。国内发泡胶NCO一般含量约3%
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6%，有韧性好，粘接强度较高，使用方便的优点。但发泡胶价格较高，胶体易燃，燃烧产生浓重黑烟释放有毒气体，胶料使用中会释放大量有潜在致癌危险的二氯甲烷，危害健康，二氯甲烷湿热条件下会产生氯化氢，存潜在的腐蚀危险性。尽管不少研究机构和企业试图用成本较低的无机胶料或水性胶替代发泡胶，但在金属与金属间以及金属与木材以及其他刚性非金属间的粘接始终未能解决初粘力弱，粘结强度小，表干实干时间长，胶层脆性大，耐水耐候性差，吸水吸潮的技术难题。由于含水量高固化慢，水性胶还容易引起金属腐蚀。
[0004]欧洲专利EP03010871.9及中国专利CN1788064A公开了亨茨曼国际有限公司的“用于夹心板的多异氰酸酯配料”的专利技术申请，它透过碱金属硅酸盐溶液与多异氰酸酯反应制备适用于A2级阻燃Euro
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分级夹心板的粘合剂，燃烧热不高于25MJ/kg,阻燃环保，但木材
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钢铁间粘接强度及稳定性不理想；中国专利CN103627330A 公开的专利技术申请“一种复合胶料”，通过在水玻璃中加入有机协同剂和/或添加剂后再与多异氰酸酯及其聚酯和或聚醚多元醇预聚体配用，提高了胶料的粘结强度和耐候性，但粘度偏大，尤其是低温地区和低温季节粘度更大，不适于要求较低粘度的场合。
[0005] 理论讲，减少无机填料的添加量，通过添加偶联剂也可能在粘度不太大的情况下获得较大的粘结强度。偶联剂能改善填料与高分子材料之间界面特性，其分子结构中存在一种可与高分子基体发生化学反应或至少有好的相容性的官能团和另一种可与无机填料形成化学键的官能团。由于无机填料和高聚物分子在化学结构和物理形态上迥然有别，缺
乏亲和性，偶联剂可以改善高分子材料与填料之间的界面性能，提高界面的粘合性。在众多的偶联剂品种中，硅烷类偶联剂是研究得最早且被广泛应用的品种之一。硅烷偶联剂的通式可写为RSiX3,其中R是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性官能团，如乙烯基氯丙基、环氧基、甲基丙烯酰基、胺基和巯基等；X为能够水解的烷氧基，如甲氧基、乙氧基等。硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法，前者是用稀释的偶联剂处理填料表面，后者是在树脂和填料预混时，加入偶联剂的原液。可以将硅烷偶联剂直接加入到胶粘剂组分中，一般加入量为基体树脂量的 1～5%。涂胶后依靠分子的扩散作用，偶联剂分子迁移到粘接界面处产生偶联作用。对于需要固化的胶粘剂，涂胶后需放置一段时间再进行固化，以使偶联剂完成迁移过程，方能获得较好的效果。硅烷偶联剂配成溶液，有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散，溶剂是水和醇配制成的溶液，溶液一般为20%硅烷、72%醇、8%水，硅烷水解速度与PH值有关，中性最慢，偏酸、偏碱都较快。因硅烷水解后，不能久存，要现配现用，最好在一小时内用完。由于碱性水溶液会加速偶联剂的分解并促进多聚体的形成从而致使偶联剂失去效力。然而，专利技术人曾试用过最有希望的γ―(2,3
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环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷等多种表面活性剂，并没有达到期望效果，甚至非常失望。作为双组份胶液，水玻璃为较强的碱性水溶液，简单的试验不难证明，在水玻璃中加入不少硅烷偶联剂，由于水玻璃的特殊性和双组份的复杂性实验结果非常失望。尽管在B组分中加入某些硅烷偶联剂有一定增强效果，但添加不当易于丧失效力。
[0006]为解决上述问题，专利技术人在艰难的环境下进行了积极探索和大量试验，结果令人鼓舞，出乎意料。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种环保阻燃低粘度低成本高强度稳定性好耐水耐候性好的胶液，它由以下技术方案实现：一种偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用，由钠水玻璃和/或钾水玻璃组分和多异氰酸酯及其预聚体组分组成，其特征是，所述水玻璃组分中至少还含有适宜和所述水玻璃配合的硅烷偶联剂，或硅烷偶联剂和液态多元醇酯和/或醇醚；其聚氨酯组分由多异氰酸酯和其聚酯多元醇和/或聚醚多元醇的端NCO预聚体组成，混合物含NCO10~28%，其相对配比量随水玻璃模数增大而加大，其中模数1.5~2.9的水玻璃组成的组分与多异氰酸酯及其衍生物组成的聚氨酯组分的质量配合比为1:0.7~2.3，模数3.0~3.6的水玻璃组成的组分与聚氨酯组分的质量配合比为1:1.3~2.5。
[0008]所述硅烷偶联剂为含氨基、环氧基、羟基和/或巯基硅烷偶联剂。
[0009]所述液态多元醇酯和/或醇醚20℃下粘度低于500mpa.s。
[0010]所述硅烷偶联剂至少包含γ
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氨丙基三乙氧基硅烷。
[0011]所述硅烷偶联剂优选γ
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氨丙基三乙氧基硅烷。
[0012]所述硅烷偶联剂添加量为水玻璃质量的0.3~2.0%。
[0013]所述硅烷偶联剂的优选添加量为水玻璃质量的0.5~1.8%。
[0014]所述硅烷偶联剂的优选添加量为水玻璃质量的0.6~1.2%。
[0015]所述多元醇酯和/或醇醚为十二醇酯（2，2，4
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三甲基
‑ꢀ
1，3戊二醇单异丁酸酯）、十六醇酯（2,2,4
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三甲基
‑
1,3
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戊二醇双异丁酸酯）、乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、三乙二
醇单乙醚、三丙二醇单丁醚、甘油三乙酸酯一种或一种以上的组合。
[0016]所述多元醇酯还可为蓖麻油和环氧大豆油等。
[0017]所述多元醇酯和/或醇醚加入量为水玻璃质量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用，由钠水玻璃和/或钾水玻璃组分和聚氨酯组分组成，其特征是所述组合物中加有适宜和所述水玻璃组分配合的偶联剂，所述偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷，所述γ
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氨丙基三乙氧基硅烷添加量至少为水玻璃质量的0.3~2.0%，是在25℃~85℃搅拌下先将γ
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氨丙基三乙氧基硅烷或其改性衍生物滴加在水玻璃中，或在15℃下先在γ
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氨丙基三乙氧基硅烷中加入适量水并搅拌均匀后再于搅拌中将混合物滴加在水玻璃中，然后再加入的；所述聚氨酯组分由多异氰酸酯和聚酯多元醇和/或聚醚多元醇的端NCO预聚体组成，混合物含NCO10~28%，所述聚醚多元醇平均官能度为2~5，分子量为 500~6000，羟值为35~500mgkOH/g；所述聚氨酯组分中含聚氨酯组分总重量5%~50%的溶剂，聚氨酯组分的相对配比量随水玻璃模数增大而加大。2.如权利要求1所述的偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用，其特征是所述γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的添加量为水玻璃质量的0.5~1.8%。3.权利要求7中所述的偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用，其特征是水玻璃组分中含γ
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氨丙基三乙氧基硅烷0.5~3倍重量的水。4.如权利要求1、2、3、6、7、8或9中任意一项所述的偶联剂在水玻璃聚氨酯环保双组份胶液中的应用，其特征是所述水玻璃模数为1.6~2.6，水玻璃
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【专利技术属性】
技术研发人员：卢清友，卢思竹，
申请(专利权)人：卢清友，
类型：发明
国别省市：