一种热固型复合粘合剂的制备方法

摘要

本发明实施例提供一种热固型复合粘合剂的制备方法。该方法包括：制备聚酯多元醇：a.一次酯化：将对苯二甲酸二甲酯、一缩二乙二醇加入到聚酯合成釜中进行一次酯化；b.二次酯化：将二聚酸、间苯二甲酸、壬二酸和1，3丁二醇加入到完成一次酯化反应的聚酯合成釜中，进行二次酯化反应；c.缩聚反应：对完成二次酯化反应的聚酯合成釜依次抽低真空、抽高真空及长抽真空，缩聚反应完成后的缩聚产物即为制得的聚酯多元醇；热熔胶的制备：将制得的聚酯多元醇、封闭型异氰酸酯三聚体、混合溶剂、钛酸酯螯合剂、增粘树脂和增塑剂混合均匀，即制得热固型复合粘合剂。该方法制得的粘合剂，粘合PVC与未作表面化学处理的钢板时，可达到优异的粘合牢度。

说明书

技术领域

本发明涉及粘合剂的制备领域，尤其涉及一种PVC与钢板复合时使用的 热固型复合粘合剂的制备方法。

背景技术

彩色钢板的最初产品为予涂钢板PCM产品，于20世纪30年代出现于美国， 用来代替木板做百叶窗的窗板。随着欧洲经济和建筑业的发展，以及科技的 进步，PCM产品得到很大的发展。目前欧洲、北美和东亚地区发展尤其迅速， 产品种类也发展到彩色层压钢板VCM以及环保彩色钢板ECM。彩色钢板及其后 续加工产品研制开发和生产产品范围包括：高档的家电壳体用彩色层压钢板 VCM、彩色予涂钢板PCM、建筑及室内外装饰用彩色钢板和升级换代产品---环 保彩色钢板ECM等。其中，VCM/PCM/ECM产品已经广泛应用于家电，如冰箱个 性化彩板、洗衣机、空调、热水器、微波炉、冷柜、消毒柜、展示柜、DVC音 响等多种家用电器。

彩色钢板粘合剂现有占有巨大市场，目前，国内彩钢板复合所用的粘合 剂多为进口的丙烯酸类粘合剂，如图1所示，彩钢板的结构是由PET、VMPET、 PVC、AD和钢板粘合而成的复合结构，一般由丙烯酸类或普通热熔型胶粘剂进 行粘合，从图1中可以看出，在PVC层4与钢板1粘合时，要对钢板1表面进行化 学处理，设置一个化学处理层2，在化学处理层上再加入丙烯酸类或普通热熔 型胶粘剂3，才能使PVC4与做过表面化学处理形成化学处理层2的钢板1有比较 好的粘结牢度，而对未作过表面化学处理形成化学处理层的钢板则则无法保 证粘接牢度，这样不但增加了工艺复杂性，也无形中增加了彩钢板的复合成 本，并且，丙烯酸粘合剂与普通热熔型粘合剂复合后的制品，其高温粘结牢 度的稳定性不好。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明实施方式提供一种热固型复合粘 合剂的制备方法，可以制备一种用在钢板与PVC粘接复合中的粘合剂，在不需 要对钢板表面进行化学处理，即可保证钢板与PVC之间粘接度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种热固型复合粘合剂的制备方法，包括：

制备聚酯多元醇：

a、一次酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、20～30质量份的一缩二乙二醇加 入到聚酯合成釜中，升温至210～230℃，反应2～3小时，馏出甲醇3～7质量 份，完成一次酯化反应；

b、二次酯化：

将5～10质量份的二聚酸、10～20质量份的间苯二甲酸、5～10质量份的 壬二酸、20～30质量份的1，3丁二醇加入到上述一次酯化反应所用的聚酯合 成釜中，升温至210～230℃，反应5～6小时，完成二次酯化反应；

c、缩聚反应：

抽低真空至-0.02Mpa～-0.04Mpa，抽低真空1.5～3小时后，切断真空管 线阀门停止抽真空，放馏出物；

之后进行抽高真空，抽高真空从-0.05Mpa～-0.09Mpa，抽高真空时间为 1～3小时，控制聚酯合成釜的釜温在245℃～255℃，抽高真空完毕后，进行 长抽真空，长抽真空的真空度要达到-0.094Mpa，长抽真空时间为2～3小时， 放馏出物为10～15质量份，完成缩聚反应，缩聚反应的缩聚产物即为制得的 聚酯多元醇；

热熔胶的制备：

将10～15质量份的上述制得的聚酯多元醇、1～6质量份的封闭型异氰酸 酯三聚体、70～80质量份的混合溶剂、1～4质量份的醇胺二亚乙基钛酸酯、 2～5质量份的增粘树脂和1～3质量份的增塑剂混合均匀，即制得重量计固含 量为20～30％、25℃条件下粘度为200～600mPa·s的热固型复合粘合剂。

由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中通 过将苯二甲酸二甲酯、一缩二乙二醇进行一次酯化反应后，加入二聚酸、间 苯二甲酸、壬二酸和1，3丁二醇进行二次酯化反应后进行缩聚反应制得聚酯 多元醇，然后通过制得的聚酯多元醇与封闭型异氰酸酯三聚体、混合溶剂、 醇胺二亚乙基钛酸酯、增粘树脂和增塑剂制备成为热固型复合粘合剂。该方 法工艺步骤简单，制得的热固型复合粘合剂是一种热固型改性聚氨酯热熔 胶，对PVC和表面未经过化学处理层的钢板有着优异的粘结牢度和杯突性 能：标准杯突杯突可达8mm而无翘边现象，180°剥离试验基材撕破而无脱胶 现象。耐老化性能优异：20天循环盐雾试验、20小时耐紫外老化和疝灯照射 后，杯突仍然达标。在高温状态下有着适当的开放时间和适宜的固化速度。 由于在粘结过程中发生了固化交联，使得该粘合剂不具有热熔性能，耐温性 能更加优异。

附图说明

图1为现有技术提供的采用丙烯酸类或普通热熔型胶粘剂粘合的复合板结 构示意图。

具体实施方式

为便于理解，下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种本发明热固型复合粘合剂的制备方法，制得的粘合剂 可用于粘接PVC与钢板制成复合板，该方法包括：

(1)制备聚酯多元醇：

a、一次酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、20～30质量份的一缩二乙二醇加 入到聚酯合成釜中，升温至210～230℃，反应2～3小时，完成一次酯化反 应，馏出甲醇3～7质量份；

b、二次酯化：

将5～10质量份的二聚酸、10～20质量份的间苯二甲酸、5～10质量份的 壬二酸和20～30质量份的1，3丁二醇加入到上述步骤a中一次酯化反应使用的 聚酯合成釜中，升温至210～230℃，反应5～6小时，完成二次酯化反应；

c、缩聚反应：

对上述步骤b中二次酯化反应完成后的聚酯合成釜进行抽低真空至- 0.02Mpa～-0.04Mpa，抽低真空1.5～3小时后，切断真空管线阀门停止抽低真 空，放馏出物；

之后对聚酯合成釜进行抽高真空，抽高真空从-0.05Mpa～-0.09Mpa，抽 高真空时间为1～3小时，控制聚酯合成釜的釜温在245℃～255℃，抽高真空 完毕后，开动萝茨泵进行长抽真空，长抽真空度要达到-0.094Mpa(即长抽真 空的真空度要不低于-0.094Mpa)，长抽真空时间为2～3小时，馏出物约为 10～15质量份，缩聚反应完成，缩聚反应的缩聚产物即为制得的聚酯多元 醇；

(2)热熔胶的制备：

将10～15质量份的上述步骤(1)制得的聚酯多元醇、1～6质量份的封闭型异 氰酸酯三聚体、70～80质量份的混合溶剂、1～4质量份的醇胺二亚乙基钛酸 酯、2～5质量份的增粘树脂和1～3质量份的增塑剂混合均匀，即制成热固型复 合粘合剂树脂，该复合粘合剂树脂的固含量按重量计为20～30％、25℃条件下 粘度为200～600mPa·s。

上述方法中，制备聚酯多元醇的二次酯化反应中，还可以保持聚酯合成 釜的出水量稳定在20kg/小时，待二次酯化反应进行5～6小时后，若测量反应 产物的酸值≦25mgKOH/g，则可确认完成二次酯化反应。

上述方法中，制备聚酯多元醇的缩聚反应中，在长抽真空时间约为2～3 小时，并馏出物后，还可以向聚酯合成釜中通入氮气至0.02Mpa左右，从缩 聚反应的缩聚产物中取样，通过测取样的粘度、羟值及酸值，来确定缩聚产 物的粘度、羟值及酸值，若测量缩聚产物的羟值为2～8mgKOH/g、粘度为 80000～100000mPa·s和酸值为0.01～0.15mgKOH/g，则确认完成缩聚反应，缩 聚反应的缩聚产物即为制得的聚酯多元醇。

上述方法中制备热溶胶中，使用的封闭型异氰酸酯三聚体包括：乙酰乙 酸乙酯封闭的IPDI三聚体、甲酚封闭的IPDI三聚体、封闭的IPDI三聚体中的 任一种。

上述方法中制备热溶胶中，使用的混合溶剂包括：由丁酮：甲苯：乙 苯：二甲苯按质量比为1：2：2：1比例混合形成的慢干型混合溶剂、由丁 酮：甲苯：乙苯：二甲苯按质量比为2：2：1：1比例混合形成的中速干型混 合溶剂、由丁酮：甲苯：乙苯：二甲苯按质量比为2：1：1：1比例混合形成 的快干型混合溶剂中的任一种。

上述方法中制备热溶胶中，使用的所述增塑剂包括：临苯二甲酸二辛 酯、临苯二甲酸二异壬酯、临苯二甲酸二壬酯中的任一种。

上述方法中制备热溶胶中，使用的增粘剂包括：松香树脂、萜烯酚醛树 脂、萜烯树脂中的任一种。

本实施例通过将苯二甲酸二甲酯、一缩二乙二醇进行一次酯化反应后，加 入二聚酸、间苯二甲酸、壬二酸和1，3丁二醇进行二次酯化反应后进行缩聚反 应制得聚酯多元醇，然后通过制得的聚酯多元醇与封闭型异氰酸酯三聚体、混 合溶剂、醇胺二亚乙基钛酸酯、增粘树脂和增塑剂制备成为热固型复合粘合 剂。该方法工艺步骤简单，制得的热固型复合粘合剂是一种热固型改性聚氨酯 热熔胶，对PVC和表面未经过化学处理层的钢板有着优异的粘结牢度和杯突性 能：标准杯突杯突可达8mm而无翘边现象，180°剥离试验基材撕破而无脱胶 现象。耐老化性能优异：20天循环盐雾试验、20小时耐紫外老化和疝灯照射 后，杯突仍然达标，表明该粘合剂的抗盐雾试验、抗紫外性能均达到领先水 平。在高温状态下有着适当的开放时间和适宜的固化速度。由于在粘结过程中 发生了固化交联，使得该粘合剂不具有热熔性能，耐温性能更加优异。

实施例二

本实施例提供一种热固型复合粘合剂的制备方法，制得的复合粘合剂用 于粘接PVC与钢板复合，该方法包括：

(1)制备聚酯多元醇：

各原料配方如下：

原料                   配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯       15

一缩二乙二醇           25

二聚酸                 6

间苯二甲酸             14

壬二酸                 5

1，3丁二醇             35

制备方法：

a、一次酯化：

将15Kg的对苯二甲酸二甲酯、25Kg的一缩二乙二醇加入到聚酯合成釜 中，升温至225～230℃，反应3小时，馏出甲醇5kg，完成一次酯化反应；

b、二次酯化：

将6Kg的二聚酸、14Kg的间苯二甲酸、5Kg的壬二酸和35Kg的1，3丁二醇 加入到上述步骤a中的一次酯化反应使用的聚酯合成釜中，升温至225～230 ℃，反应5小时，完成二次酯化反应；

实际中，二酯化反应中还可以注意观察聚酯合成釜的出水情况，保持出 水量稳定在20kg/小时，待二次酯化反应5小时后，测量反应产物的酸值为 23.45mgKOH/g，即反应产物的酸值≤25mgKOH/g，表明完成二次酯化反应；

c、缩聚反应：

对上述二次酯化反应完毕后的聚酯合成釜进行抽低真空至-0.035Mpa，抽 低真空1.5h后，切断真空管线阀门停止抽低真空，放馏出物；

之后对聚酯合成釜进行抽高真空至-0.07Mpa，抽高真空时间为3h，控制 聚酯合成釜的釜温在245℃～255℃，抽高真空完毕后，开动与聚酯合成釜连 接的萝茨泵对聚酯合成釜进行长抽真空，长抽真空度要达到-0.094Mpa，长抽 真空时间为3小时，馏出物为10kg，缩聚反应完成，缩聚反应的缩聚产物即为 制得的聚酯多元醇；

实际中，在缩聚反应长抽真空3小时并放馏出物后，还可以向聚酯合成釜 中通入氮气至0.02Mpa左右，然后从缩聚产物中取样，通过测量取样的粘度、 羟值及酸值，来测量缩聚产物的粘度、羟值及酸值，测得缩聚产物的羟值为 5mgKOH/g、粘度为90000mPa·s及酸值为0.012mgKOH/g，则可以确认缩聚反应 完成，缩聚反应的缩聚产物即为制得的聚酯多元醇；

(2)热熔胶的制备：

原料                             配比(质量份)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇      15

乙酰乙酸乙酯封闭的IPDI三聚体     6

混合溶剂(慢干)                   74

醇胺二亚乙基钛酸酯               1

松香                             3

临苯二甲酸二异壬酯               1

制备方法：

将15Kg的聚酯多元醇、6Kg的乙酰乙酸乙酯封闭的异氰酸酯IPDI三聚体、 74Kg的混合溶剂(按质量比由丁酮：甲苯：乙苯：二甲苯＝1：2：2：1比例 混合而成的慢干型混合溶剂)、1Kg的醇胺二亚乙基钛酸酯、3Kg的松香和 1Kg的临苯二甲酸二异壬酯混合均匀，制得固含量为26％(重量计)、25℃条 件下粘度为540mPa·s的热固型粘合剂树脂。

实施例三

本实施例提供一种热固型复合粘合剂的制备方法，制得的复合粘合剂用 于粘接PVC与钢板复合，该方法包括：

(1)制备聚酯多元醇：参照应用实例1

各原料配方如下：

原料                        配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯            10

一缩二乙二醇                30

二聚酸                      10

间苯二甲酸                  10

壬二酸                      10

1，3丁二醇                  30

制备方法：

a、一次酯化：

将10Kg的对苯二甲酸二甲酯、30Kg的一缩二乙二醇加入到聚酯合成釜 中，升温至225～230℃，反应3小时完成一次酯化反应，馏出甲醇3kg；

b、二次酯化：

将10Kg的二聚酸、10Kg的间苯二甲酸、10Kg的壬二酸和30Kg的1，3丁二 醇加入到上述步骤a一次酯化使用的聚酯合成釜中，升温至225～230℃，反应 5小时，完成二次酯化反应；实际中，二酯化反应中注意观察聚酯合成釜的出 水情况，保持出水量稳定在20kg/小时，待二次酯化反应完毕后，测量反应物 的酸值为23.45mgKOH/g，即反应物的酸值≤25mgKOH/g，表明酯化反应合格；

c、缩聚反应：

对上述二次酯化反应完毕后的聚酯合成釜进行抽低真空至-0.035Mpa，抽 低真空1.5h后，切断真空管线阀门停止抽低真空，放馏出物；

之后进行抽高真空至-0.07Mpa，抽高真空时间约为3h，控制聚酯合成釜 的釜温在245℃～255℃，抽高真空完毕后，开动萝茨泵进行长抽真空，长抽 真空度要达到-0.094Mpa，长抽真空时间约为3小时，馏出物约为11kg，缩聚 反应完成，缩聚反应产物即为制得的聚酯多元醇；

实际中，在缩聚反应长抽真空3小时并放馏出物后，还可以向聚酯合成釜 中通入氮气至0.02Mpa左右，然后从缩聚产物中取样，通过测量取样的粘度、 羟值及酸值，来测量缩聚产物的粘度、羟值及酸值，测得缩聚产物的羟值为 5mgKOH/g、粘度为90000mPa·s及酸值为0.012mgKOH/g，则可以确认缩聚反应 完成，缩聚反应的缩聚产物即为制得的聚酯多元醇；

(2)热熔胶的制备：

原料                             配比(质量份)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇      14

甲酚封闭的IPDI三聚体             5

混合溶剂(快干)                   76

醇胺二亚乙基钛酸酯               2

萜烯酚醛树脂                     2

临苯二甲酸二辛酯                 1

制备方法：

将14Kg的聚酯多元醇、5Kg的封闭型异氰酸酯三聚体、76Kg的混合溶剂 (按质量比由丁酮：甲苯：乙苯：二甲苯＝2：1：1：1的比例混合而成的快 干型混合溶剂)、2Kg的钛酸酯螯合剂、2Kg的萜烯酚醛树脂和1Kg的临苯二 甲酸二辛酯混合均匀，制成固含量按重计为24％，25℃温度下粘度为350mPa· s的热固型树脂。

实施例四

本实施例提供一种热固型复合粘合剂的制备方法，制得的复合粘合剂用 于粘接PVC与钢板复合，该方法包括：

(1)制备聚酯多元醇：

各原料配方如下：

原料                      配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯          15

一缩二乙二醇              25

二聚酸                    6

间苯二甲酸                14

壬二酸                    5

1，3丁二醇                35

制备方法：

a、一次酯化：

将15Kg的对苯二甲酸二甲酯、25Kg的一缩二乙二醇加入到聚酯合成釜 中，升温至225～230℃，反应3小时完成一次酯化反应，馏出甲醇5kg；

b、二次酯化：

将6Kg的二聚酸、14Kg的间苯二甲酸、5Kg的壬二酸和35Kg的1，3丁二醇 加入到上述步骤a一次酯化使用的聚酯合成釜中，升温至225～230℃，反应5 小时，完成二次酯化反应；实际中，二酯化反应中注意观察聚酯合成釜的出 水情况，保持出水量稳定在20kg/小时，待二次酯化反应完毕后，测量反应物 的酸值为23.45mgKOH/g，即反应物的酸值≤25mgKOH/g，表明酯化反应合格；

c、缩聚反应：

对上述二次酯化反应完毕后的聚酯合成釜进行抽低真空至-0.035Mpa，抽 低真空1.5h后，切断真空管线阀门停止抽低真空，放馏出物；

之后进行抽高真空至-0.07Mpa，抽高真空时间为3h，控制聚酯合成釜的 釜温在245℃～255℃，抽高真空完毕后，开动萝茨泵进行长抽真空，长抽真 空度要达到-0.094Mpa，长抽真空时间约为3小时，馏出物约为12kg，则表明 缩聚反应完成，缩聚反应产物即为制得的聚酯多元醇；

缩聚反应后还可以向聚酯合成釜中通入氮气至0.02Mpa左右，然后从缩聚 产物中取样，通过测量取样的粘度、羟值及酸值，来测量制备的聚酯多元醇 的粘度、羟值及酸值，测得制备的聚酯多元醇的羟值为5mgKOH/g、粘度为 90000mPa·s及酸值为0.012mgKOH/g；

(2)热熔胶的制备：

原料                            配比(质量份)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇     10

封闭的IPDI三聚体                2

混合溶剂(中速干)                77

醇胺二亚乙基钛酸酯              5

松香                            5

临苯二甲酸二异壬酯              1

制备方法：

将10Kg的聚酯多元醇、2Kg的封闭的IPDI三聚体、77Kg的混合溶剂(由 丁酮：甲苯：乙苯：二甲苯按质量比2：2：1：1的比例混合而成中速干型的 混合溶剂)、5Kg的醇胺二亚乙基钛酸酯、5Kg的松香和1Kg的临苯二甲酸二 异壬酯混合均匀，制成固含量为26％(重量计)，25℃温度条件下粘度为 540mPa·s的热固型粘合剂树脂。

下面结合对上述实施例中制得的复合粘合剂在实际中的应用，对本发明 实施例制备方法制得的复合粘合剂作进一步说明。

复合时的工艺参数如下：

复合条件                  技术指标

复合基材                  PVC、未做表面化学处理的钢板

胶液工作浓度(％)          23～27

干燥温度(℃)              160

干燥时间(s)             ≥8

干基上胶量(g/m2)        6～8

热活化温度(℃)          180

热复合压力(Mpa)         0.5

热合时间(s)             1

冷却方式                水冷

(1)性能检测：

PVC与钢板复合粘合后性能测试暂无国家标准，以下均参考海尔企业标准

 

检验项目标准结论金属杯突≥8mmPVC无脱层优秀180°剥离PVC撕破优秀耐盐雾交叉试验20天后PVC/钢板杯突试验无翘边良好抗紫外20小时后PVC/钢板杯突试验无翘边良好抗疝灯20小时连续照射后PVC/钢板杯突试验无翘边优秀

从应用结果可以看出，本发明实施例的制备方法制得的热固型复合粘合 剂，用在PVC与未作表面化学处理的钢板粘合中，具有强度高、耐老化等性 能优异的特点。

综上所述，本发明实施例的制备方法工艺简单，制得的复合粘合剂在粘 合PVC与钢板时，不需要对钢板表面进行化学处理，减少了粘合的工艺复杂 度，也间接的降低了制造PVC与钢板的复合板的成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，也不因各实施例的前后次序对本发明造成任何限制，任何熟悉本 技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权 利要求的保护范围为准。