一種含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑及其製備方法

2023-07-05 01:09:46

專利名稱：一種含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種粘合劑，具體涉及一種有機化納米蒙脫土/聚氨酯/端羥基聚丁二烯液體橡膠膠粘劑及其製備方法。
背景技術：
液體橡膠是一種相對分子質量為10000以下的粘稠狀、室溫下具有流動性的聚合物，可產生三維網狀結構，粘合劑是其最具價值的應用領域之一。
端羥基聚丁二烯(Hydroxyl Terminated Polybutadiene，HTPB)是遙爪型液體橡膠的一種，由丁二烯與過氧化氫為原料經聚合製得的。其主鏈為非極性的碳碳結構，兩個活性羥基官能團遙踞於分子鏈的兩端。
航空航天工業中應用端羥基聚丁二烯液體橡膠、端羧基丁腈液體橡膠等作為固體推進劑的粘合劑，就是利用各種端官能團液體橡膠作為高能燃料與氧化劑反應生成二氧化碳和水產生推力；同時可將金屬鋁粉、過氯酸銨等氧化劑、安定劑、燃速催化劑粘接起來，得到高、低溫下都具有一定強度的固體藥柱。
雖然其在固體火箭推進劑中所佔的質量分數很小，但其作用是舉足輕重的。美國太空梭助推器、蘇制SAM～7飛彈、我國在各種戰略戰術飛彈及火箭上均使用端基液體橡膠作為粘合劑。
作為無溶劑膠粘劑，端羥基聚丁二烯液體橡膠又因具有無環境汙染、能澆注成型、高彈性等優點，在民用粘合劑領域展示出廣闊的發展前景。
但由於端羥基聚丁二烯液體橡膠的粘接強度不高、生產成本較高的缺點，影響了它的推廣使用。

發明內容
本發明的目的是提供一種含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑及其製備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑的組分和重量份包括端羥基聚丁二烯液體橡膠 100有機化納米蒙脫土 2～10甲苯二異氰酸酯 6～22陽離子改性劑 5～20質子化劑 1～10催化劑 0.01～0.30所說的端羥基聚丁二烯液體橡膠可採用市售產品，如山東淄博開大化工有限公司牌號為KD-3、KD-4、KD-5的產品；所說的蒙脫土粒徑為50～100μm，其陽離子交換容量為50～150meq/100g；所說的陽離子改性劑是陽離子表面活性劑，選自十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨或十八烷基二甲基卞基氯化銨中的一種；所說的質子化劑是硫酸、鹽酸或磷酸；所說的催化劑是二月桂酸二丁基錫。
本發明含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑的製備方法包括如下步驟(1)蒙脫土的有機改性處理先將陽離子交換容量為50～150meq的蒙脫土10～50份，分散到500～1200份去離子水中，攪拌，形成穩定的懸浮體系A；將5～20份陽離子改性劑，溶於50～300份的去離子水中，加入1～10份質子化劑，攪拌乳化，形成分散均勻的乳液B；將懸浮體系A加熱到70℃～90℃，把乳液B加入懸浮體系A中，攪拌1～3小時後，採用常規的方法收集有機化納米蒙脫土；(2)含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑的製備
將端羥基聚丁二烯液體橡膠100份、有機化納米蒙脫土2～10份、甲苯二異氰酸酯6～22份和二月桂酸二丁基錫0.01～0.30份，攪拌混合，在50～70℃，0.06MPa～0.08MPa真空度下脫氣、反應2～3小時，即獲得產品。
T型剝離強度的測試將含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑均勻地塗布於200mm×25mm的PVC人造革上，置於95℃烘箱，熟化5小時，冷卻至室溫。按照GB/T 2791～1995，在XLW-1智能電子拉力試驗機上，以100mm/min的速度進行T型剝離強度測試。
本發明通過將蒙脫土經過陽離子交換反應後，與端羥基聚丁二烯液體橡膠插層複合，用甲苯二異氰酸酯(TDI)作為交聯劑，製備成的有機化納米蒙脫土/聚氨酯/端羥基聚丁二烯液體橡膠膠粘劑粘合性能優良、生產成本降低，應用前景廣闊。
具體實施例方式
實施例1(對比例，不含有機化納米蒙脫土)將端羥基聚丁二烯液體橡膠100份、有機化納米蒙脫土2～10份、甲苯二異氰酸酯16份和二月桂酸二丁基錫0.15份，攪拌混合，在60℃，0.07MPa真空度下脫氣、反應2.5小時，即獲得產品。
將含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑均勻地塗布於200mm×25mm的PVC人造革上，置於95℃烘箱，熟化5小時，冷卻至室溫。按照GB/T 2791～1995，在XLW-1智能電子拉力試驗機上，以100mm/min的速度進行T型剝離強度測試。其性能見表1。
實施例2(含有機化納米蒙脫土)先將陽離子交換容量為120meq的蒙脫土25份，分散到800份去離子水中，攪拌，形成穩定的懸浮體系A；將16份十二烷基三甲基溴化銨，溶於150份的去離子水中，加入8份硫酸，攪拌乳化，形成分散均勻的乳液B；將懸浮體系A加熱到70℃，把乳液B加入懸浮體系A中，攪拌2小時後，採用常規的方法收集有機化納米蒙脫土；將端羥基聚丁二烯液體橡膠100份、有機化納米蒙脫土2份、甲苯二異氰酸酯6份和二月桂酸二丁基錫0.05份，攪拌混合，在50℃，0.08MPa真空度下脫水、反應2小時，即獲得產品。
將含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑均勻地塗布於200mm×25mm的PVC人造革上，置於95℃烘箱，熟化5小時，冷卻至室溫。按照GB/T 2791～1995，在XLW-1智能電子拉力試驗機上，以100mm/min的速度進行T型剝離強度測試。其性能見表1。
實施例3(含有機化納米蒙脫土)先將陽離子交換容量為50的蒙脫土50份，分散到1200份去離子水中，攪拌，形成穩定的懸浮體系A；將10份十八烷基二甲基卞基氯化銨，溶於100份的去離子水中，加入5份鹽酸，攪拌乳化，形成分散均勻的乳液B；將懸浮體系A加熱到80℃，把乳液B加入懸浮體系A中，攪拌3小時後，採用常規的方法收集有機化納米蒙脫土；將端羥基聚丁二烯液體橡膠100份、有機化納米蒙脫土4份、甲苯二異氰酸酯16份和二月桂酸二丁基錫0.15份，攪拌混合，在60℃，0.07MPa真空度下脫氣、反應2.5小時，即獲得產品。
將含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑均勻地塗布於200mm×25mm的PVC人造革上，置於95℃烘箱，熟化5小時，冷卻至室溫。按照GB/T 2791～1995，在XLW-1智能電子拉力試驗機上，以100mm/min的速度進行T型剝離強度測試。其性能見表1。
實施例4(含有機化納米蒙脫土)先將陽離子交換容量為150meq的蒙脫土10份，分散到500份去離子水中，攪拌，形成穩定的懸浮體系A；將8份十八烷基三甲基氯化銨，溶於50份的去離子水中，加入3份硫酸，攪拌乳化，形成分散均勻的乳液B；將懸浮體系A加熱到90℃，把乳液B加入懸浮體系A中，攪拌1.5小時後，採用常規的方法收集有機化納米蒙脫土；將端羥基聚丁二烯液體橡膠100份、有機化納米蒙脫土7份、甲苯二異氰酸酯22份和二月桂酸二丁基錫0.30份，攪拌混合，在70℃，0.06MPa真空度下脫氣、反應3小時，即獲得產品。
將含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑均勻地塗布於200mm×25mm的PVC人造革上，置於95℃烘箱，熟化5小時，冷卻至室溫。按照GB/T2791～1995，在XLW-1智能電子拉力試驗機上，以100mm/min的速度進行T型剝離強度測試。其性能見表1。
表1

權利要求
1.一種含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑，其特徵在於，組分和重量份包括端羥基聚丁二烯液體橡膠 100有機化納米蒙脫土 2～10甲苯二異氰酸酯 6～22陽離子改性劑 5～20質子化劑 1～10催化劑 0.01～0.30所說的陽離子改性劑為陽離子表面活性劑；所說的質子化劑是磷酸、鹽酸或硫酸；所說的催化劑是二月桂酸二丁基錫。
2.根據權利要求1所述的含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑，其特徵在於，所說的蒙脫土粒徑為50～100μm，其陽離子交換容量為50～150meq/100g。
3.根據權利要求1所述的含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑，其特徵在於，所說的陽離子改性劑選自十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基二甲基氯化銨或十八烷基二甲基卞基氯化銨中的一種。
4.根據權利要求1，2或3所述的含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)蒙脫土的有機改性處理先將陽離子交換容量為50～150meq的蒙脫土10～50份，分散到500～1200份去離子水中，攪拌，形成穩定的懸浮體系A；將5～20份陽離子陽離子改性劑，溶於50～300份的去離子水中，加入1～10份質子化劑，攪拌乳化，形成分散均勻的乳液B；將懸浮體系A加熱到70℃～90℃，把乳液B加入懸浮體系A中，攪拌1～3小時後，收集有機化納米蒙脫土；(2)液體橡膠的製備將端羥基聚丁二烯液體橡膠100份、有機化納米蒙脫土2～10份、甲苯二異氰酸酯6～22份和二月桂酸二丁基錫0.01～0.30份，攪拌混合，在50～70℃，真空脫氣、反應2～3小時，即獲得產品。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，將端羥基聚丁二烯液體橡膠、有機化納米蒙脫土、甲苯二異氰酸酯和二月桂酸二丁基錫，攪拌混合，在0.06MPa～0.08MPa真空度下脫氣、反應2～3小時。
全文摘要
本發明公開了一種含有納米材料的液體橡膠膠粘劑，本發明通過將蒙脫土經過陽離子交換反應後，與端羥基聚丁二烯液體橡膠進行插層複合，用甲苯二異氰酸酯(TDI)作為交聯劑，製備成的有機化納米蒙脫土/聚氨酯/端羥基聚丁二烯液體橡膠膠粘劑T型剝離強度要比不含有有機納米蒙脫土的空白試樣高出157.6％，粘接強度的提高非常顯著，應用前景廣闊。
文檔編號C09J11/02GK1760301SQ200510028950
公開日2006年4月19日 申請日期2005年8月19日 優先權日2005年8月19日
發明者陳月輝, 王錦成 申請人:上海工程技術大學