[发明专利]一种含位阻脲键的热熔型耐低温有机硅-聚脲共聚物粘合剂及其制备与应用方法

说明书

本发明公开了一种含位阻脲键的热熔型耐低温有机硅‑聚脲共聚物粘合剂及其制备与应用方法，该共聚物粘合剂主要成分为聚硅氧烷‑聚脲共聚物，含有带有位阻基团的脲键，在加热熔融及冷却后可对金属及塑料等基材有良好的室温及低温粘接性能。本发明公开的有机硅‑聚脲共聚物粘合剂的制备及应用方法简单易操作，无需使用溶剂，绿色环保，可获得良好的粘接性能，并能耐受液氮等低温环境，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子粘合剂领域，具体涉及一种含位阻脲键的热熔型耐低温有机硅-聚脲共聚物粘合剂及其制备与应用方法。

背景技术

高分子粘合剂可依靠物理或化学固化反应达到连接相同或不同材料界面的粘接效果。目前市面上的高分子粘合剂主要有环氧树脂类、丙烯酸酯类、酚醛树脂类和脲醛树脂类等，这些高分子粘合剂在使用过程中常常需要使用有机溶剂帮助溶解以达到较好的粘接效果。然而有机溶剂使用时易散发刺激性气味，难以满足日益严格的环境卫生和绿色环保的要求。热熔型粘合剂是一种受热后可熔化，冷却后即能固化实现粘接效果的高分子粘合剂，由于不需要使用溶剂，因而具有无污染、少刺激性气味、操作简便、可重复使用等等优点而受到关注，具有广泛的应用前景。

常见的高分子热熔胶包括聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚酯(PET)、聚氨酯(PU)等材料。其中用量最大的为EVA热熔胶，该类材料对各种基材均有较好的粘接效果，但是耐高低温性能比较差，在低温使用时容易发脆导致粘结强度明显下降。PET型热熔胶粘接强度高，但是熔融粘度大，加工性能不好。PU热熔胶相对来说具有较好的粘接性能和耐低温性能，在耐低温热熔胶中使用较为广泛，但一般PU热熔胶为线性高分子，其粘接效果有限。为增加PU热熔胶的粘接性能，研究者采用了各种改性方法，主要手段为增加PU高分子的交联度，但交联度的提升会增大PU的熔融粘度，削弱材料的使用性能。又如，研究者开发了一种反应型PU热熔胶，利用预聚物中残余异氰酸酯基与空气中的水分发生连锁反应生成包含脲、缩二脲和脲基甲酸酯等基团的交联结构，即发生湿气固化来增加PU热熔胶的强度，与此类似的还有紫外光固化热熔胶等。但是由于固化过程不可逆，使得该类胶粘剂使用后的除胶困难并且无法重复粘接使用。因此，开发一种同时具有耐低温和良好粘接效果的热熔胶高分子仍然具有较高的需求和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含位阻脲键的热熔型耐低温有机硅-聚脲共聚物粘合剂及其制备与应用方法。以有机硅与聚脲进行共聚，可以进一步提升聚脲高分子的耐低温性能。采用端基官能化聚硅氧烷和聚脲共同反应生成共聚物，同时加入一定量的三官能度交联剂使共聚物形成交联结构，增强了共聚物的粘结性能。脲键之间能够形成较强的氢键，因此丰富的脲键可以进一步增强共聚物高分子链间的相互作用，即增强了粘接性能。位阻脲键具有高温下可逆生成和解离的特点，因此位阻脲键的引入能使该类共聚物受热熔融时保持较低的熔融粘度，利于加工和使用，而温度降低材料冷却后，位阻脲键重新生成稳定的共价化学键结构，以保持较强的粘接性能。

为了达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种含位阻脲键的热熔型耐低温有机硅-聚脲共聚物粘合剂的制备方法，包括以下步骤：(1)室温下将聚硅氧烷软段于有机溶剂a中溶解，再向其中缓慢滴加溶解于有机溶剂b的二异氰酸酯溶液，混合均匀后得到第一混合液；(2)将第一混合液升温，再滴加溶解于有机溶剂c的扩链剂溶液，充分反应后加入交联剂溶液，混合均匀后得到第二混合液；(3)将第二混合液快速转移并铺展到聚四氟乙烯的模具中，在鼓风烘箱中进一步反应，最后在真空烘箱中去除溶剂放至干燥，得到的聚合物样品即为有机硅-聚脲共聚物。

进一步的技术方案为，所述聚硅氧烷软段为端基带有氨基的聚硅氧烷链段，分子量范围为800-20000。

更进一步的，所述聚硅氧烷软段优选为胺丙基聚硅氧烷，乙基胺丙基聚硅氧烷，分子量范围优选为1000-5000。