一种耐腐蚀的复合粘结剂、其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及粘结剂技术领域，具体为一种耐腐蚀的复合粘结剂、其制备方法和应用。

背景技术

市面上的缸类产品通常是由多块玻璃或瓷砖等通过粘结剂拼接而成，如养殖鱼缸，为了满足其观赏性通常使用透明玻璃制成。而粘结剂性能的好坏大大影响后期产品的使用效果，一方面，传统的粘结剂遇到水或酸碱等易被腐蚀，从而出现老化、干裂、变形等缺陷；另一方面，随着科技时代的快速发展，工业化和人口密集化带来便利的同时也带来了严重的环境污染，因此，绿色环保的理念越来越受到人们的重视，开发出绿色无污染的粘结剂已成为一种必然趋势。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种具有良好粘接性能，能应用于海鲜养殖类鱼缸的制作的绿色环保的粘结剂。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐腐蚀的复合粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇加入到反应瓶中，升温至70-80℃搅拌60min，分批次添加1,4-丁二醇，保温反应3-4h；

S2：反应完后室温冷却，逐滴滴加三乙胺进行中和反应，继续反应30min，随后滴加去离子水乳化；

S3：乳化完成后加入丙烯酸酯类单体和不饱和有机硅单体，溶胀，升温至80℃，鼓吹氮气，并缓慢滴加过硫酸钠，滴加完毕后保温反应2h，降温、出料，即得聚氨酯-硅丙复合乳液；

S4：在所述聚氨酯-硅丙复合乳液中添加抗水解剂、消泡剂、抗氧化剂和填料搅拌均匀，在100-110℃下熟化2-3h，即得复合粘结剂。

进一步地，所述聚醚多元醇由以羟乙基纤维素(HEC)为起始剂，双金属氰化物为催化剂(DMC)，催化环氧丙烷(PO)合成。

进一步地，所述丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。

进一步地，所述不饱和有机硅单体选自乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷中的一种。

进一步地，所述异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇、1,4-丁二醇、丙烯酸酯类单体、不饱和有机硅单体的摩尔比为6:2:2～4:5:5。

进一步地，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂；所述抗氧化剂为茶多酚；所述耐腐蚀剂为铬酸钠；所述填料为碳化硅和三氧化二锰按照1:1的质量比混合而成。

进一步地，所述消泡剂、抗氧化剂、耐腐蚀剂和填料的重量份分别为所述聚氨酯-硅丙复合乳液的5～10％、2～7％、3～8％、12～18％。

一种如上任一项所述的制备方法制得的耐腐蚀的复合粘结剂。

本发明进一步提供了一种如上所述的耐腐蚀的复合粘结剂的应用，优选应用于海鲜养殖类的玻璃鱼缸的粘接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，分子结构中含有大量的活泼氢，具有优异的化学性能。本案选用羟乙基纤维素为起始剂制备聚醚多元醇，随后与异氰酸酯制备得到聚氨酯，使其具有一定的防水和耐老化性能，制备过程中环保无污染。丙烯酸酯类单体和不饱和有机硅通过自由基聚合的方式与聚氨酯形成复合乳液，具有更高的稳定性，随后与各类助剂制成复合粘结剂，各助剂有机结合与复合乳液具有显著的协同效应，能够提高材料的耐酸耐碱性和防水性，具有良好的机械性能和耐老化性能，能够满足海鲜养殖类的玻璃鱼缸的粘接要求。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

S1：将1mol异佛尔酮二异氰酸酯、0.33mol聚醚多元醇加入到反应瓶中，升温至70-80℃搅拌60min，分批次添加0.4mol 1,4-丁二醇，保温反应3-4h；

S2：反应完后室温冷却，逐滴滴加三乙胺进行中和反应，继续反应30min，随后滴加去离子水乳化；

S3：乳化完成后加入0.4mol丙烯酸甲酯、0.4mol甲基丙烯酸羟乙酯和0.083mol乙烯基三甲氧基硅烷，溶胀，升温至80℃，鼓吹氮气，并缓慢滴加过硫酸钠，滴加完毕后保温反应2h，降温、出料，即得聚氨酯-硅丙复合乳液；

S4：取所述聚氨酯-硅丙复合乳液10g，向其中添加0.5g消泡剂、0.2g抗氧化剂、0.3g耐腐蚀剂和1.2g填料搅拌均匀，在100-110℃下熟化2-3h，即得复合粘结剂。

实施例2：

S1：将1mol异佛尔酮二异氰酸酯、0.33mol聚醚多元醇加入到反应瓶中，升温至70-80℃搅拌60min，分批次添加0.4mol 1,4-丁二醇，保温反应3-4h；

S2：反应完后室温冷却，逐滴滴加三乙胺进行中和反应，继续反应30min，随后滴加去离子水乳化；

S3：乳化完成后加入0.3mol丙烯酸丁酯、0.52mol甲基丙烯酸甘油酯和0.8mol甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，溶胀，升温至80℃，鼓吹氮气，并缓慢滴加过硫酸钠，滴加完毕后保温反应2h，降温、出料，即得聚氨酯-硅丙复合乳液；

S4：取所述聚氨酯-硅丙复合乳液10g，向其中添加0.6g消泡剂、0.3g抗氧化剂、0.4g耐腐蚀剂和1.3g填料搅拌均匀，在100-110℃下熟化2-3h，即得复合粘结剂。

实施例3：

S1：将1mol异佛尔酮二异氰酸酯、0.33mol聚醚多元醇加入到反应瓶中，升温至70-80℃搅拌60min，分批次添加0.4mol 1,4-丁二醇，保温反应3-4h；

S2：反应完后室温冷却，逐滴滴加三乙胺进行中和反应，继续反应30min，随后滴加去离子水乳化；

S3：乳化完成后加入0.2mol丙烯酸甲酯、0.2mol丙烯酸丁酯、0.41mol甲基丙烯酸甘油酯和0.82mol烯丙基三甲氧基硅烷，溶胀，升温至80℃，鼓吹氮气，并缓慢滴加过硫酸钠，滴加完毕后保温反应2h，降温、出料，即得聚氨酯-硅丙复合乳液；

S4：取所述聚氨酯-硅丙复合乳液10g，向其中添加0.6g消泡剂、0.5g抗氧化剂、0.8g耐腐蚀剂和1.6g填料搅拌均匀，在100-110℃下熟化2-3h，即得复合粘结剂。

对比例1：

S1：将1mol异佛尔酮二异氰酸酯、0.33mol聚醚多元醇加入到反应瓶中，升温至70-80℃搅拌60min，分批次添加0.4mol 1,4-丁二醇，保温反应3-4h；

S2：反应完后室温冷却，逐滴滴加三乙胺进行中和反应，继续反应30min，随后滴加去离子水乳化；

S3：取乳化后的聚氨酯乳液5g，向其中加入0.5g硅丙乳液、添加0.6g消泡剂、0.3g抗氧化剂、0.4g耐腐蚀剂和1.3g填料搅拌均匀，在100-110℃下熟化2-3h，即得复合粘结剂。

对比例2：

S1：将1mol异佛尔酮二异氰酸酯、0.33mol分子量为1000g/mol的聚碳酸酯二元醇加入到反应瓶中，升温至70-80℃搅拌60min，分批次添加0.4mol1,4-丁二醇，保温反应3-4h；

S2：反应完后室温冷却，逐滴滴加三乙胺进行中和反应，继续反应30min，随后滴加去离子水乳化；

S3：取乳化后的聚氨酯乳液5g，向其中加入0.5g硅丙乳液、添加0.6g消泡剂、0.3g抗氧化剂、0.4g耐腐蚀剂和1.3g填料搅拌均匀，在100-110℃下熟化2-3h，即得复合粘结剂。

其中，实施例1-3和对比例1-2中所述聚醚多元醇制备过程为：在室温下，将5g HEC和DMC置于小钢瓶内，与60℃真空干燥2h，冷却后充入氮气-排空气，取18g PO注入到钢瓶内，120℃下反应2h，反应结束后真空脱出未反应的单体，得到聚醚多元醇。

所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂；所述抗氧化剂为茶多酚；所述耐腐蚀剂为铬酸钠；所述填料为碳化硅和三氧化二锰按照1:1的质量比混合而成。

对上述实施例1-3的(复合)乳液进行性能测试，结果如表1所示。

表1

参照JC/T547-2005对粘结剂的各项性能测试结果如表2所示。

表2

从表1和表2中的数据可以看出，实施例1-3均表现出优异的乳液稳定性，利用该聚氨酯-硅丙复合乳液制得的复合粘结剂具有优异的拉伸胶粘强度、耐水性和耐酸耐碱性。对比例1是在聚氨酯乳化后直接添加市售的硅丙乳液，与聚氨酯混合后的稳定性较差，因此各方面的性能均有所减弱；而对比例2则是在对比例1的基础上将聚醚多元醇换成普通的聚碳酸酯二元醇，用其直接制备聚氨酯粘结剂的各项性能均减弱。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。