本發(fā)明屬于聚氨酯膠粘劑，具體涉及一種具有高粘接強度和耐老化性能的聚氨酯膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、聚氨酯膠粘劑是以異氰酸酯與多元醇反應(yīng)形成的高分子化合物為主體材料，因其具有優(yōu)異的粘接性能、柔韌性、耐磨性和耐化學(xué)性等特性，被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、電子、包裝、家具等多個行業(yè)。一直以來，在消費電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和組裝過程中聚氨酯膠粘劑扮演著重要角色。隨著科技發(fā)展的日新月異，電子產(chǎn)品在人們?nèi)粘Ｉ钜约肮I(yè)中的應(yīng)用越來越普遍，電子產(chǎn)品所使用的材料和應(yīng)用場景也更加寬泛，從而對聚氨酯膠粘劑提出更高的要求：一是對各種基材(如金屬以及玻璃、塑料等表面能較低的材料)都要具有高粘接強度性能；二是由于電子產(chǎn)品可能在不同的溫度下進行使用，要求聚氨酯膠粘劑具有良好的耐老化性能；三是對于某些人體佩戴的電子產(chǎn)品，還要求聚氨酯膠粘劑具有良好的耐化學(xué)腐蝕性能。
2、雙組份聚氨酯膠粘劑具有可調(diào)節(jié)性能的優(yōu)勢，能夠兼具良好粘接性能的同時根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)組分實現(xiàn)其他性能的調(diào)節(jié)，但是其對組分配比要求嚴(yán)格，在實際應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)由于組分調(diào)配不當(dāng)導(dǎo)致粘接不良的問題。反應(yīng)型的聚氨酯熱熔膠能夠很好地避免由于組分調(diào)配不當(dāng)導(dǎo)致粘接不良的問題，但是其需要在高溫條件下施膠，可能會對電子產(chǎn)品有一定的損傷。濕氣固化的單組分聚氨酯膠粘劑能夠在常溫下施膠和固化，但是其耐老化性能較差，且對于某些低表面能基材的粘接性能較差。目前已有研究報道，可以將有機硅、有機氟、聚丁二烯引入到濕氣固化的單組分聚氨酯膠粘劑中以期能夠提高對低表面能基材的粘接強度性能，但是由于有機硅、有機氟、聚丁二烯與聚氨酯體系的相容性問題，其提升作用有限且耐老化性能差。因此，亟需研發(fā)一種對低表面能寄材料兼具高粘接強度性能和高耐老化性能的單組分濕固化的聚氨酯膠粘劑。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的單組分濕固化的聚氨酯膠粘劑對低表面能基材的粘接強度差且耐老化性能差的問題，而提供了一種具有高粘接強度和耐老化性能的聚氨酯膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用。
2、第一方面，本發(fā)明提供了一種聚氨酯膠粘劑。所述聚氨酯膠粘劑包括：異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體、改性硅烷偶聯(lián)劑以及任選的助劑；所述異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體采用多元醇與多異氰酸酯經(jīng)過聚合反應(yīng)后得到，其中，多元醇至少包括聚苯醚二元醇、含氟二元醇和聚醚二元醇；所述改性硅烷偶聯(lián)劑采用芳香族二元醇與未改性硅烷偶聯(lián)劑經(jīng)過改性反應(yīng)后得到。
3、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體與改性硅烷偶聯(lián)劑、助劑的質(zhì)量比為100:(5～10):(0～10)。
4、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述多元醇的羥基與多異氰酸酯的異氰酸根的摩爾比為1:(1.1～1.5)。
5、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述聚苯醚二元醇的數(shù)均分子量為500～2000g/mol。
6、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述含氟二元醇選自二氟-1,3-丙二醇、四氟-1,4-丁二醇、六氟-1,5-戊二醇、八氟-1,6-己二醇、十二氟-1,8-辛二醇、全氟-1,9-壬烷二醇、全氟-1,10癸二醇中的至少一種。
7、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述聚醚二元醇的數(shù)均分子量為500～3000g/mol。
8、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述多異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯和/或芳香族二異氰酸酯。
9、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述多元醇與多異氰酸酯的聚合反應(yīng)包括：將聚苯醚二元醇和含氟二元醇在第一催化劑的存在下進行第一聚合反應(yīng)，得到二元醇預(yù)聚物；再將二元醇預(yù)聚物、聚醚二元醇與多異氰酸酯在第二催化劑的存在下進行第二聚合反應(yīng)，得到異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體。
10、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述二元醇預(yù)聚物和聚醚二元醇的羥基與多異氰酸酯的異氰酸根的摩爾比為1:(1.1～1.5)。
11、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述聚苯醚二元醇與含氟二元醇的摩爾比為1:(2～6)。
12、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第一催化劑的用量為聚苯醚二元醇和含氟二元醇總質(zhì)量的0.01～0.1wt％。
13、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第二催化劑的用量為多異氰酸酯質(zhì)量的0.05～0.5wt％。
14、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第一催化劑為鈦酸酯類催化劑。
15、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第二催化劑為錫基催化劑和/或胺類催化劑。
16、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第一聚合反應(yīng)的條件包括：溫度為70～90℃，時間為12～24h。
17、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第二聚合反應(yīng)的條件包括：溫度為40～80℃，時間為2～6h。
18、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述芳香族二醇為雙酚a和/或雙酚f。
19、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述未改性硅烷偶聯(lián)劑的硅氧烷官能度為3～4。
20、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述未改性硅烷偶聯(lián)劑選自氨基硅烷、巰基硅烷、環(huán)氧基硅烷中的至少一種。
21、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述芳香族二元醇與未改性硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比為1:(1.2～1.5)。
22、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述改性反應(yīng)在酸性催化劑存在的條件下進行。
23、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述改性反應(yīng)的條件包括：溫度為30～50℃，時間為2～6h，ph為4～6。
24、在一種優(yōu)選的實施方式中，所述助劑選自除水劑、流變劑、流平劑、填料、消泡劑、稀釋劑、粘接促進劑中的至少一種。
25、第二方面，本發(fā)明提供了上述聚氨酯膠粘劑的制備方法，所述制備方法包括：將聚苯醚二元醇、含氟二元醇與多異氰酸酯混合進行聚合反應(yīng)后得到異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體，再將異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體、改性硅烷偶聯(lián)劑以及任選的助劑經(jīng)過混合處理后，所得產(chǎn)物即為聚氨酯膠粘劑。
26、第三方面，本發(fā)明還提供了上述聚氨酯膠粘劑在電子產(chǎn)品粘接中的應(yīng)用。
27、有益效果：本發(fā)明的關(guān)鍵在于采用聚苯醚二元醇和含氟二元醇、聚醚二元醇作為聚氨酯膠粘劑的多元醇主體，一方面是提高了聚氨酯體系的相容性，各原料組分混合的更均勻，固化后的膠體更均一，相互作用力強，從而提高對基材的粘接強度，另一方面是分子鏈中引入苯環(huán)、氟原子有利于增強聚氨酯膠粘劑的內(nèi)聚強度以及分子鏈的穩(wěn)定性，賦予聚氨酯膠粘劑良好的耐老化性能，在此基礎(chǔ)上還引入了芳香族二元醇改性的硅烷偶聯(lián)劑，克服了引入的有機聚硅氧烷類化合物隨著應(yīng)用時間的增長會發(fā)生遷移導(dǎo)致膠層的粘接性能下降的問題，提高了聚氨酯膠粘劑粘接強度性能，同時能夠較好地克服硅烷偶聯(lián)劑在存儲過程中容易水解自聚的問題，而且該芳香族二元醇改性的硅烷偶聯(lián)劑形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)耐熱性能好，有利于提升聚氨酯膠粘劑的耐老化性能，由此得到的聚氨酯膠粘劑能夠同時具有高粘接強度性能和高耐老化性能。
1.一種聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述聚氨酯膠粘劑包括：異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體、改性硅烷偶聯(lián)劑以及任選的助劑；所述異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體采用多元醇與多異氰酸酯經(jīng)過聚合反應(yīng)后得到，其中，多元醇至少包括聚苯醚二元醇、含氟二元醇和聚醚二元醇；所述改性硅烷偶聯(lián)劑采用芳香族二元醇與未改性硅烷偶聯(lián)劑經(jīng)過改性反應(yīng)后得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體與改性硅烷偶聯(lián)劑、助劑的質(zhì)量比為100:(5～10):(0～10)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述聚苯醚二元醇的數(shù)均分子量為500～2000g/mol；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述多元醇與多異氰酸酯的聚合反應(yīng)包括：將聚苯醚二元醇和含氟二元醇在第一催化劑的存在下進行第一聚合反應(yīng)，得到二元醇預(yù)聚物；再將二元醇預(yù)聚物、聚醚二元醇與多異氰酸酯在第二催化劑的存在下進行第二聚合反應(yīng)，得到異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述二元醇預(yù)聚物和聚醚二元醇的羥基與多異氰酸酯的異氰酸根的摩爾比為1:(1.1～1.5)；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述第一催化劑為鈦酸酯類催化劑；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述芳香族二醇為雙酚a和/或雙酚f；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述助劑選自除水劑、流變劑、流平劑、填料、消泡劑、稀釋劑、粘接促進劑中的至少一種。
9.權(quán)利要求1～8中任意一項所述的聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：將聚苯醚二元醇、含氟二元醇與多異氰酸酯混合進行聚合反應(yīng)后得到異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體，再將異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚體、改性硅烷偶聯(lián)劑以及任選的助劑經(jīng)過混合處理后，所得產(chǎn)物即為聚氨酯膠粘劑。
10.權(quán)利要求1～8中任意一項所述的聚氨酯膠粘劑在電子產(chǎn)品粘接中的應(yīng)用。