一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于提高硅橡膠與聚丙烯材料 之間粘接強(qiáng)度的底涂劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車(chē)燈罩是汽車(chē)的一個(gè)重要組成部件，通常采用輕質(zhì)、透光性能優(yōu)良、機(jī)械性能優(yōu) 異的聚丙烯材料加工成特定形狀的部件后通過(guò)膠粘劑粘接組裝而成，由于聚丙烯為非極性 材料，其表面幾乎不含活性官能團(tuán)，因此傳統(tǒng)的燈罩組裝工藝中，必須預(yù)先使用低溫等離子 噴濺工藝對(duì)聚丙烯表面進(jìn)行活化處理，才能使用硅橡膠作為膠粘劑將以聚丙烯為材質(zhì)的各 個(gè)燈罩部件組成起來(lái)，防止空氣中的潮氣或雨水浸入車(chē)燈內(nèi)部，影響美觀(guān)和行車(chē)安全。
[0003] 低溫等離子噴濺工藝雖然可以有效活化聚丙烯材料表面，但存在設(shè)備價(jià)格昂貴、 無(wú)法處理形狀復(fù)雜的表面等問(wèn)題，因此采用化學(xué)方法提高聚丙烯材料與硅橡膠材料之間的 粘接強(qiáng)度成為該領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。與低溫等離子噴濺工藝相比，采用化學(xué)方法對(duì)聚丙烯材 料進(jìn)行表面處理具有投資少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其是可以處理低溫等離子噴濺工藝無(wú)法適 用的非規(guī)則復(fù)雜表面。但由于聚丙烯材料分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，不含活性基團(tuán)，結(jié)晶度高，表面能 低（約31dyn/cm)，表面不易潤(rùn)濕，同時(shí)溶解度參數(shù)與一般粘合劑的溶解度參數(shù)差值大，界 面間難于任意相互擴(kuò)散，屬于難粘接物質(zhì)，難以采用膠粘劑，尤其是硅橡膠粘接劑將聚丙烯 組件的各個(gè)部件粘接起來(lái)。即使采用號(hào)稱(chēng)"萬(wàn)能膠"的環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑，也難以將聚丙烯 材料粘接起來(lái)，更何況環(huán)氧樹(shù)脂存在低溫下易脆裂、高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用后易黃變的缺點(diǎn)。從 材料特性角度考慮，有機(jī)硅材料具有優(yōu)異的耐高低溫、耐候、耐老化、耐酸堿性等特性，完全 可滿(mǎn)足車(chē)燈密封材料所需的環(huán)境使役參數(shù)，因此硅橡膠粘接劑成為理想的車(chē)燈密封材料。
[0004] 由于聚丙烯材料表面能低，粘接劑在聚丙烯材料表面間相互擴(kuò)散困難，而由 Si-0-Si重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的有機(jī)娃材料表面能更低（19dyn/cm)，僅次于有機(jī)氟材料，因 此無(wú)論是在有機(jī)硅材料表面，還是在聚丙烯材料表面，均不可避免地存在吸附力差、潤(rùn)濕困 難的問(wèn)題，而有效吸附和潤(rùn)濕是實(shí)現(xiàn)材料粘接的首要條件。
[0005] 為改善硅橡膠和聚丙烯這兩個(gè)低表面能材料之間的吸附和潤(rùn)濕狀況，以實(shí)現(xiàn)硅橡 膠與聚丙烯材料之間的有效粘接，底涂劑或粘接促進(jìn)劑被開(kāi)發(fā)出來(lái)并用于聚丙烯等難粘接 物質(zhì)的表面處理。
[0006] 中國(guó)專(zhuān)利ZL200910087090. 1公開(kāi)了一種玻璃密封膠底涂劑的制備方法，其采用 環(huán)氧樹(shù)脂、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷_(kāi)4,4'-二異氰酸酯混合后在60~KKTC溫度下 反應(yīng)，再加入催化劑、有機(jī)硅類(lèi)偶聯(lián)劑等物質(zhì)，調(diào)節(jié)異氰酸根的含量后制得預(yù)聚體；預(yù)聚體 再與有機(jī)溶劑、炭黑混合后在球磨機(jī)上研磨后，加入辛酸亞錫、多乙烯多胺、三乙胺繼續(xù)研 磨0. 5~1小時(shí)，加入有機(jī)溶劑稀釋均勻后，測(cè)試異氰酸含量為0. 1 %~0. 3%時(shí)，即得到 底涂劑。該底涂劑可有效提高玻璃密封膠（聚氨酯密封膠）與汽車(chē)擋風(fēng)玻璃基材之間的粘 接，但是該工藝存在的問(wèn)題是：（1)在配制底涂劑的過(guò)程中，需要先制備預(yù)聚體，再配制底 涂劑，而且制備預(yù)聚體和底涂劑過(guò)程中要多次測(cè)定異氰酸根的含量，其生產(chǎn)工序繁瑣，需要 用到大型儀器設(shè)備，生產(chǎn)成本較高，所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中難以大范圍推廣；（2)由于玻璃 基材表面具有活性較強(qiáng)的羥基，易與底涂劑中的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)鍵，而聚丙烯材料是非 極性材料，表面無(wú)活性基團(tuán)，所以該底涂劑很難有效促進(jìn)硅橡膠與聚丙烯材料的粘接。
[0007] 中國(guó)專(zhuān)利CN103113789A公開(kāi)了一種難粘材料的底涂劑及制備方法，其采用氯化 丙烯、有機(jī)硅聚合物、丙烯酸酯類(lèi)共聚物、鈦酸酯偶聯(lián)劑、苯類(lèi)溶劑、喹啉、穩(wěn)定劑混合在一 起，在77~110°C下調(diào)節(jié)固含量制得的底涂劑，可有效提高聚乙烯、聚丙烯等難粘材料的粘 接性能，但該專(zhuān)利使用喹啉作為組分，存在著惡臭及毒性大的缺點(diǎn)。
[0008] 中國(guó)專(zhuān)利ZL201210591679. 7公開(kāi)了一種用于粘結(jié)加成型硅橡膠與皮革材料的底 涂劑，其由乙酸乙酯、鈦酸丁酯、正硅酸乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑等組分混合而成，可有效 提高加成型硅橡膠與皮革材料的粘接，但是該底涂劑僅僅適用于皮革材料，皮革材料表面 含有豐富的羥基等活性官能團(tuán)，與聚丙烯等難粘接材料表面性質(zhì)存在顯著差異，因此該底 涂劑不適合硅橡膠與聚丙烯材料界面之間的粘接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為解決硅橡膠與聚丙烯材料之間的有效粘接問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高硅橡膠與 聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，該底涂劑不需要預(yù)聚體和成膜劑，底涂劑以液狀形式 直接涂覆在聚丙烯基材表面，進(jìn)而在聚丙烯基材表面引入活性基團(tuán)，可有效提高硅橡膠與 聚丙烯材料之間的粘接強(qiáng)度，底涂劑制備過(guò)程中無(wú)復(fù)雜的化學(xué)聚合反應(yīng)，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備 要求低，安全易操作。
[0010] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度 的底涂劑，所述的底涂劑由以下組份組成，各組份的重量份為：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其特征在于，所述的底涂劑 由以下組份組成，各組份的重量份為： 硅烷偶聯(lián)劑 IM~η.丨份， 鈦酸酯類(lèi)化合物 u~H .1份， 苯類(lèi)溶劑 低沸點(diǎn)溶劑 （!~Π .1份， 異氰酸類(lèi)化合物4 J~〗(1.1份， 有機(jī)硅化合物 ！.；~丨；U份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其特 征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑選自γ · (2,3_環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ · (2,3_環(huán)氧 丙氧）丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙基烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙基烯酰 氧）丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲 氧基硅烷、乙條基二乙氧基硅烷、疏丙基二甲氧基硅烷、疏丙基二乙氧基硅烷中的一種或幾 種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其特 征在于，所述的鈦酸酯類(lèi)化合物選自鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其特 征在于，所述的有機(jī)硅化合物選自三甲氧基氫硅烷、三乙氧基氫硅烷、甲基三甲氧基硅烷、 甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三 乙酰氧基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、二甲基環(huán)硅氧烷混合物、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲 基乙條基^乙氧基硅烷中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其 特征在于，所述的異氰酸類(lèi)化合物選自異氰脲酸三烯丙酯、γ-異氰酸丙基三甲氧基硅烷、 γ-異氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其特 征在于，所述的苯類(lèi)溶劑選自苯、甲苯或二甲苯中的一種或幾種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，其特 征在于，所述的低沸點(diǎn)溶劑的常壓沸點(diǎn)小于90°C，選自無(wú)水乙醇、乙酸乙醋、二氯甲烷、丙酮 或二氯乙烷中的一種或幾種。
8. -種如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng) 度的底涂劑的制備方法，其特征在于，所述的方法為以下步驟：將重量份為〇. 9~22. 1份硅 烷偶聯(lián)劑、4. 9~49. 0份鈦酸酯類(lèi)化合物、23. 5~245. 0份苯類(lèi)溶劑、低沸點(diǎn)溶劑0~25. 0 份，4. 9~50. 1份異氰酸類(lèi)化合物、3. 7~134. 8份有機(jī)硅化合物混合，在80~112°C攪拌 1~1. 5小時(shí)，制得一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及高分子材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，為解決硅橡膠與聚丙烯材料之間的有效粘接問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強(qiáng)度的底涂劑，將0.9～22.1份硅烷偶聯(lián)劑、4.9～49.0份鈦酸酯類(lèi)化合物、23.5～245.0份苯類(lèi)溶劑、低沸點(diǎn)溶劑0～25.0份，4.9～50.1份異氰酸類(lèi)化合物、3.7～134.8份有機(jī)硅化合物混合，在80～112℃攪拌1～1.5小時(shí)。該底涂劑不需要預(yù)聚體和成膜劑，底涂劑以液狀形式直接涂覆在聚丙烯基材表面，進(jìn)而在聚丙烯基材表面引入活性基團(tuán)，可有效提高硅橡膠與聚丙烯材料之間的粘接強(qiáng)度，底涂劑制備過(guò)程中無(wú)復(fù)雜的化學(xué)聚合反應(yīng)，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，安全易操作。
【IPC分類(lèi)】C09D7-12, C09D183-04, C08J5-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104830225
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510039509
【發(fā)明人】伍川, 王新良, 董紅, 蔣劍雄, 舒立金, 曾正好, 許景, 于麗嬌, 陳世龍, 張春暉, 張寶華
【申請(qǐng)人】杭州師范大學(xué), 浙江凌志精細(xì)化工有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日