一种抗老化塑料用热熔胶及其制备方法与流程

专利2025-12-08  5


本发明涉及热熔胶,具体涉及一种抗老化塑料用热熔胶及其制备方法。


背景技术:

1、聚氨酯热熔胶是由聚酯多元醇或聚醚多元醇与异氰酸酯合成的预聚物,再加入其他助剂,例如,抗氧化剂、催化剂、阻燃剂、扩链剂等。反应型聚氨酯热熔胶在常温下为固体,使用时加热熔融涂覆于塑料表面,与空气中或塑料表面附着的湿气反应,生成具有高粘性的聚合物。因此,它不仅具有热熔胶粘性好的特点,还具有聚氨酯胶黏剂耐水性好的特点。但是,热熔胶在固化后由于含有大量耐热性较差且易水解的基团(氨基甲酸酯),这会导致固化后热熔胶的耐热性和耐水性较差,将其应用于耐老化塑料中时,会使应用的塑料在老化环境出现粘结点开裂、粉化等问题的发生。

2、因此,需要对聚氨酯热熔胶进行改性处理,使其被应用于耐老化塑料时,仍然具有优异的粘结性能。常见的改性方式有,向聚氨酯主链中引入耐热、耐水解的基团,进而提高聚氨酯的耐热性和耐水性;加入功能助剂,如:紫外线吸收剂、抗氧剂等。因此,需要研究者们开发出一种具有优异的耐水、耐热、抗紫外线等性能的聚氨酯热熔胶,使其能应用于抗老化塑料中。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种抗老化塑料用热熔胶及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

3、一种抗老化塑料用热熔胶,包括以下重量份的原料:聚醚二元醇35-45份,聚酯二元醇20-30份,改性多元醇10-15份,对苯二异氰酸酯35-45份,氨基扩链剂3-6份,抗氧剂0.3-0.5份,硅烷偶联剂0.1-0.3份,催化剂0.2-0.6份;

4、所述氨基扩链剂由以下步骤制备:

5、步骤a1、在氮气条件下,将二乙烯三胺和二甲基乙酰胺加入烧瓶中,搅拌20min,分三次加入均苯四甲酸二酐,并控制体系温度为0℃反应1-2h,然后在室温下反应6-8h,待反应结束后,减压旋蒸、干燥,即得中间产物1;

6、步骤a2、将中间产物1、乙酸钠和乙酸酐加入反应器中混合,并升温至60℃,持续搅拌2-4h,然后将体系在冰水浴中迅速冷却至室温,过滤、洗涤、重结晶后,置于80℃下真空干燥24h,即得端氨基产物;

7、步骤a3、将端氨基产物加入三氯甲烷和乙腈的混合液中,搅拌混合均匀,在室温下加入三甲基氯硅烷加入混合液中,回流2h,然后冷却至0℃,再将溶于氯仿的三乙胺和三苯甲基氯加入反应器中,得到的混合物搅拌1h,然后加入甲醇,浓缩、萃取、干燥,即得中间产物2;

8、步骤a4、将中间产物2加入含有甲醇的反应器中,在氮气条件下,搅拌混合均匀,然后缓慢滴加苯乙烯,滴加完成后,升温至35-45℃,搅拌反应4-5h,待反应结束后,旋蒸,然后维持体系在30℃,加入醋酸溶液回流10min,即得氨基扩链剂;

9、具体地,步骤a1中二乙烯三胺、二甲基乙酰胺和均苯四甲酸二酐的用量比为0.022-0.032mol:200ml:0.01-0.015mol;

10、具体地,步骤a2中中间产物1、乙酸钠和乙酸酐的用量比为0.01-0.03mol:0.12-0.4g:15-45ml;

11、具体地,步骤a3中端氨基产物、三氯甲烷和乙腈的混合液、三甲基氯硅烷、氯仿、三乙胺、三苯甲基氯和甲醇的用量比为0.01mol:15-20ml:0.02mol:20ml:0.03-0.04mol:0.02-0.035mol:4ml,乙腈和三甲基氯硅烷的混合液中三氯甲烷和乙腈的体积比为5:1;

12、具体地,步骤a4中中间产物2、甲醇、苯乙烯和醋酸溶液的用量比为0.1mol:100ml:0.23-0.3mol:50ml,醋酸溶液中醋酸和去离子水的质量比为1:1。

13、所述改性多元醇由以下步骤制备:

14、步骤b1、将2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮加入烧瓶中,再加入异氰尿酸三缩水甘油酯和氯仿搅拌混合均匀,再加入离子交换树脂amberlyst-15,然后将烧瓶转移至水浴锅中,调节体系温度至55-65℃反应3h,待反应结束后,过滤除去离子交换树脂,对滤液进行旋蒸,即得中间体1;

15、步骤b2、将中间体1、乙醇胺和氢氧化钠加入烧杯中混合均匀,再加入n,n-二甲基乙酰胺的反应器中,随后将反应温度升高至45-55℃,并在氮气条件下以800rpm转速搅拌6-10h,待反应结束后,减压蒸馏除去溶剂,乙醇多次洗涤,并干燥,即得改性多元醇;

16、具体地,步骤b1中2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、异氰尿酸三缩水甘油酯、氯仿和离子交换树脂的用量比为1.1-2.2g:1.5-3g:8-12ml:0.6-1.2g;

17、具体地,步骤b2中中间体1、乙醇胺、氢氧化钠和n,n-二甲基乙酰胺的用量比为0.1-0.2mol:0.2-0.4mol:0.55-1.1g:200ml。

18、一种抗老化塑料用热熔胶的制备方法包括以下步骤:

19、步骤s1、按重量份称取原料,将聚醚二元醇、聚酯二元醇、改性多元醇加入反应器中,加热至100-130℃搅拌均匀,并在真空条件下脱水2-3h,即得混合料;

20、步骤s2、将混合料降温至60-70℃,在氮气条件下,加入对苯二异氰酸酯和催化剂,然后升高温度至80-110℃,搅拌1-2h,再加入氨基扩链剂继续搅拌45-60min,然后加入偶联剂和抗氧剂继续反应30min,待反应结束后,出料,即得抗老化塑料用热熔胶。

21、本发明的有益效果:

22、本发明制备的塑料用热熔胶,通过对扩链剂的改性处理,引入了酰亚胺环、苯环等功能基团,提高了基体的耐热性和耐水性,还引入了含有紫外吸收作用的二苯甲酮基团,提高了基体的抗紫外线性能,进而使热熔胶具有优异的抗老化性能。

23、氨基扩链剂,首先,利用二乙烯三胺中氨基与均苯四甲酸二酐中的酸酐反应发生开环,生成含有仲胺结构的中间产物1;其次,中间产物1在乙酸酐和乙酸钠的作用下脱水闭环,从而引入酰亚胺环结构,生成端氨基产物;再次,引入三苯甲基保护基来对端氨基产物中的氨基进行保护,生成中间产物2;最后,利用中间产物2中的仲胺结构与苯乙烯中的双键结构反应,同时进行脱保护,生成氨基扩链剂。在聚氨酯中添加氨基扩链剂,利用氨基扩链剂中的氨基与异氰酸酯基反应生成耐热性优异的脲键,进而提高了聚氨酯的耐热性;氨基扩链剂中接枝的苯环结构具有较大的空间位阻效应与屏蔽作用,可以有效保护周边存在的脲键不发生水解,提高了聚氨酯的耐水性,同时使得聚氨酯分子链在受热过程中相对运动的空间位阻增大,保持分子链之间相对致密,减少了水分子的渗入,进一步提高了耐水性;此外,具有突出耐热性能的酰亚胺环被引入聚氨酯分子链中,进一步提高了聚氨酯的耐热性。

24、改性多元醇是以异氰尿酸三缩水甘油酯为中间体,先利用其含有的环氧基与2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的甲氧基反应,生成中间体1,再利用剩余的环氧基与乙醇胺中的氨基反应所得。改性多元醇被引入聚氨酯分子链中,提高了聚氨酯基体的抗紫外线性能,这是由于其含有的二苯甲酮基团具有优异的吸收紫外线能力,能有效减缓由于紫外线造成的胶膜老化,同时避免了传统紫外吸收剂在基体中会出现的迁移、不相容、会挥发等问题的出现;此外,异氰尿酸三缩水甘油酯作为改性多元醇的中间体,还引入了耐热性能优异的异氰脲酸酯结构,进一步提高了聚氨酯的耐热性。


技术特征:

1.一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,包括以下重量份的原料:聚醚二元醇35-45份,聚酯二元醇20-30份,改性多元醇10-15份,对苯二异氰酸酯35-45份,氨基扩链剂3-6份,抗氧剂0.3-0.5份,硅烷偶联剂0.1-0.3份,催化剂0.2-0.6份;

2.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,步骤a1中二乙烯三胺、二甲基乙酰胺和均苯四甲酸二酐的用量比为0.022-0.032mol:200ml:0.01-0.015mol。

3.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,步骤a2中中间产物1、乙酸钠和乙酸酐的用量比为0.01-0.03mol:0.12-0.4g:15-45ml。

4.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,步骤a3中端氨基产物、三氯甲烷和乙腈的混合液、三甲基氯硅烷、氯仿、三乙胺、三苯甲基氯和甲醇的用量比为0.01mol:15-20ml:0.02mol:20ml:0.03-0.04mol:0.02-0.035mol:4ml,乙腈和三甲基氯硅烷的混合液中三氯甲烷和乙腈的体积比为5:1。

5.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,步骤a4中中间产物2、甲醇、苯乙烯和醋酸溶液的用量比为0.1mol:100ml:0.23-0.3mol:50ml,醋酸溶液中醋酸和去离子水的质量比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,所述改性多元醇由以下步骤制备:

7.根据权利要求6所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,步骤b1中2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、异氰尿酸三缩水甘油酯、氯仿和离子交换树脂的用量比为1.1-2.2g:1.5-3g:8-12ml:0.6-1.2g。

8.根据权利要求6所述的一种抗老化塑料用热熔胶,其特征在于,步骤b2中中间体1、乙醇胺、氢氧化钠和n,n-二甲基乙酰胺的用量比为0.1-0.2mol:0.2-0.4mol:0.55-1.1g:200ml。

9.根据权利要求1所述的一种抗老化塑料用热熔胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明涉及热熔胶技术领域,公开了一种抗老化塑料用热熔胶及其制备方法。本发明制备的塑料用热熔胶,包括以下重量份的原料:聚醚二元醇35‑45份,聚酯二元醇20‑30份,改性多元醇10‑15份,对苯二异氰酸酯35‑45份,氨基扩链剂3‑6份,抗氧剂0.3‑0.5份,硅烷偶联剂0.1‑0.3份,催化剂0.2‑0.6份;它通过对扩链剂的改性处理,引入了酰亚胺环、苯环等功能基团,提高了基体的耐热性和耐水性,还引入了含有紫外吸收作用的二苯甲酮基团,提高了基体的抗紫外线性能,进而使热熔胶具有优异的抗老化性能。

技术研发人员:彭德建,蒋才秀,程正辉
受保护的技术使用者:广州格柔美新材料科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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