一种高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶及其制备方法和应用与流程

2021-02-02 14:02:43|

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[0001]
本发明涉及压敏胶技术领域，具体涉及一种高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶及其制备方法和应用。

背景技术：

[0002]
压敏胶在压力作用下可以使被粘物很好地粘接到一起，其具有一定的初黏性和持黏性，在无污染的情况下可反复使用，剥离后对被粘材料表面无破坏、无污染，在工业、农业、交通、医疗、国防和日常生活中均有广泛应用。
[0003]
水性聚氨酯压敏胶是一种具有良好初粘力和较高剥离强度的压敏胶，但是其耐热性较差，在120℃以上的高温环境下使用时，易造成剥离强度急剧下降，另外还存在导热性能差等弊端，难以满足压敏胶带制品在高温环境的应用要求。

技术实现要素：

[0004]
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，第一方面，提出一种高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶的制备方法，制得的压敏胶具有较好的力学性能、热稳定性能和导热性等优异综合性能。
[0005]
第二方面，提供采用上述制备方法制得的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶。
[0006]
第三方面，提供应用上述的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶制成的压敏胶带。
[0007]
根据本发明第一方面实施例的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
[0008]
s1、对聚二元醇、羧酸亲水二元醇进行干燥，加入二异氰酸酯、催化剂、抗氧化剂搅拌反应，生成异氰酸酯封端的第一预聚体；
[0009]
s2、向步骤s1产物中加入双氨基封端聚硅氧烷、交联剂，反应得到第二预聚体；
[0010]
s3、向步骤s2产物中加入中和剂反应成盐，再加入水分散乳化，脱除有机溶剂，得到水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶乳液；
[0011]
s4、向步骤s3所得水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶乳液中加入多巴胺改性石墨烯，分散均匀，得到高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶，制备过程如图1所示。
[0012]
本发明实施例的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0013]
使用双氨基封端聚硅氧烷，将硅氧烷链段接到聚氨酯分子主链上，制备聚氨酯/硅氧烷共聚物，再加入多巴胺改性石墨烯，使得水性聚氨酯压敏胶的力学性能、热稳定性、导热性能显著提高。本方法操作简单，反应条件温和，绿色环保，制备的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶在上述特殊结构条件下表现出了良好的力学性能，导热性能和热稳定性能，利于扩展压敏胶的应用领域，具有显著的应用价值。
[0014]
步骤s1中：为得到异氰酸酯封端的第一预聚体，通常使异氰酸酯基相对于羟基过
量，示例地，异氰酸酯基与羟基的摩尔比为1.5～1.6:1；抗氧化剂的用量通常为10-2
～10-4
量级，例如，抗氧化剂质量分数可为0.02％～2％；催化剂质量分数可为0.01％～0.02％等。
[0015]
根据本发明的一些实施例，所述聚二元醇包括聚酯二元醇和/或聚醚二元醇。聚酯二元醇，示例为聚ε-己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇等中的至少一种；聚醚二元醇，示例为聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二元醇等中的至少一种。所述聚二元醇的分子量优选为500～3000，更优选为1000～2000。
[0016]
根据本发明的一些实施例，所述二异氰酸酯包括4,4
’-
二异氰酸酯二环己基甲烷、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
[0017]
根据本发明的一些实施例，所述双氨基封端聚硅氧烷包括但不限于双氨基封端聚二甲基硅氧烷。所述双氨基封端聚硅氧烷的分子量优选为1000～5000，更优选为3000～5000。
[0018]
根据本发明的一些实施例，所述交联剂为三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的一种或两种。
[0019]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s2中，双氨基封端聚硅氧烷与步骤s1中未参与反应的二异氰酸酯的摩尔比为0.29～0.75:1，交联剂与剩余的二异氰酸酯的摩尔比约为2:3。以及任选地，所述步骤s3中，中和剂与羧酸亲水二元醇的摩尔比为1～1.03:1。以及任选地，所述有机溶剂的加入量占原料总质量的10～100％。以及任选地，所述步骤s4中，所述多巴胺改性石墨烯的加入量为固含体系总量的5％～15％。
[0020]
根据本发明的一些实施例，所述羧酸亲水二元醇包括二羟甲基丙酸、二羟基丁二酸中的一种或两种。
[0021]
根据本发明的一些实施例，所述中和剂为氨水、二乙烯三胺、三乙胺中的一种或多种。以及任选地，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、丙酮等中的至少一种。以及任选地，所述水为0℃去离子水。
[0022]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s1中，聚二元醇、羧酸亲水二元醇的干燥方式为减压干燥，真空度示例为-0.1mpa左右，干燥温度示例为90～110℃，干燥时间示例为2～3h。
[0023]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s1中，反应温度为60～90℃，反应时间为2～4h；优选的，反应温度为80～90℃，反应时间为3～4h。
[0024]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s2中，反应温度为60～85℃，反应时间为2～3.5h。
[0025]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s3中，中和的温度不高于35℃，优选为25～35℃，中和的时间示例为30～50min。以及任选地，分散乳化为高速剪切搅拌下分散乳化；以及任选地，脱除有机溶剂的方法为减压蒸除有机溶剂，温度示例为40～55℃，真空度示例为-0.08mpa左右。
[0026]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s4中，分散方式为超声分散，超声分散时间示例为3～10h，优选为5～8h。
[0027]
根据本发明的一些实施例，所述催化剂为辛酸亚锡、有机铋、二月桂酸二丁基锡等中的至少一种。
[0028]
根据本发明的一些实施例，所述抗氧化剂包括抗氧剂1135、抗氧剂1010、抗氧剂
1790中的一种或多种。
[0029]
根据本发明第二方面实施例的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶，其采用上述的制备方法制得。
[0030]
根据本发明第三方面实施例的压敏胶带，其包括上述的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶。
[0031]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的详细实施例了解到。
附图说明
[0032]
图1为本发明实施例的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶的制备过程示意图。
具体实施方式
[0033]
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例作进一步地详细描述。此处所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0034]
实施例1
[0035]
(1)在100℃，-0.1mpa条件下，对聚四氢呋喃醚二元醇2000、二羟甲基丙酸进行减压干燥；取干燥的聚四氢呋喃醚二元醇2000(20g；10mmol)，二羟甲基丙酸(2.00g；14.91mmol)，4,4
’-
二异氰酸酯二环己基甲烷(10.1g；38.50mmol)，二月桂酸二丁基锡(0.09g；0.14mmol)，抗氧化剂1135(0.10g；0.26mmol)，丙酮30ml加入四口烧瓶中，升温至86℃，搅拌反应3.5h；
[0036]
(2)降温至55℃以下，向步骤(1)反应体系中加入双氨基封端聚二甲基硅氧烷5000(20g；4mmol)，三羟甲基丙烷(0.86g；6.41mmol)，升温至70℃，搅拌反应2h；
[0037]
(3)降温至34℃，加入三乙胺(1.55g；15.32mmol)，搅拌中和30min；随后将70g冰去离子水的混合物加入反应体系，高速剪切分散扩链乳化10min，得到水性乳液；
[0038]
(4)减压蒸去水性乳液中的有机溶剂，随后加入多巴胺改性石墨烯4g，超声分散8h，得到高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶，制备过程示意如图1。
[0039]
实施例2
[0040]
(1)在100℃，-0.1mpa条件下，对聚碳酸酯二元醇2000、二羟甲基丙酸进行减压干燥；取干燥的聚碳酸酯二元醇2000(20g；10mmol)，二羟甲基丙酸(2.00g；14.91mmol)，4,4
’-
二异氰酸酯二环己基甲烷(10.1g；38.50mmol)，二月桂酸二丁基锡(0.09g；0.14mmol)，抗氧化剂1135(0.10g；0.26mmol)，丙酮30ml加入四口烧瓶中，升温至86℃，搅拌反应3.5h；
[0041]
(2)降温至55℃以下，向步骤(1)反应体系中加入双氨基封端聚二甲基硅氧烷5000(50g；10mmol)，三羟甲基丙烷(0.32g；2.4mmol)，升温至70℃，搅拌反应2h；
[0042]
(3)降温至34℃，加入三乙胺(1.55g；15.32mmol)，搅拌中和30min；随后将70g冰去离子水的混合物加入反应体系，高速剪切分散扩链乳化10min，得到水性乳液；
[0043]
(4)减压蒸去水性乳液中的有机溶剂，随后加入多巴胺改性石墨烯5g，超声分散8h，得到高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶，制备过程示意如图1。
[0044]
实施例3
[0045]
(1)在100℃，-0.1mpa条件下，对聚四氢呋喃醚二元醇2000、二羟甲基丙酸进行减压干燥；取干燥的聚四氢呋喃醚二元醇2000(20g；10mmol)，二羟甲基丙酸(2.00g；14.91mmol)，4,4
’-
二异氰酸酯二环己基甲烷(10.1g；38.50mmol)，二月桂酸二丁基锡(0.09g；0.14mmol)，抗氧化剂1135(0.10g；0.26mmol)，丙酮30ml加入四口烧瓶中，升温至86℃，搅拌反应3.5h；
[0046]
(2)降温至55℃以下，向步骤(1)反应体系中加入双氨基封端聚二甲基硅氧烷5000(20g；4mmol)，三羟甲基丙烷(0.86g；6.41mmol)，升温至70℃，搅拌反应2h；
[0047]
(3)降温至34℃，加入三乙胺(1.55g；15.32mmol)，搅拌中和30min；随后将70g冰去离子水的混合物加入反应体系，高速剪切分散扩链乳化10min，得到水性乳液；
[0048]
(4)减压蒸去水性乳液中的有机溶剂，随后加入多巴胺改性石墨烯6g，超声分散8h，得到高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶，制备过程示意如图1。
[0049]
对比例1
[0050]
(1)在120℃，-0.1mpa条件下，对聚四氢呋喃醚二元醇2000、二羟甲基丙酸进行减压干燥；取干燥的聚四氢呋喃醚二元醇2000(20g；10mmol)，二羟甲基丙酸(2.00g；14.91mmol)，4,4
’-
二异氰酸酯二环己基甲烷(9.05g；34.5mmol)，二月桂酸二丁基锡(0.09g；0.14mmol)，抗氧化剂1135(0.10g；0.26mmol)，丙酮30ml加入四口烧瓶中，升温至86℃，搅拌反应3.5h；
[0051]
(2)降温至55℃以下，向步骤(1)反应体系中加入三羟甲基丙烷(0.86g；6.41mmol)，升温至70℃，搅拌反应2h；
[0052]
(3)降温至34℃，加入三乙胺(1.55g；15.32mmol)，搅拌中和30min；随后将70g冰去离子水的混合物加入反应体系，高速剪切分散扩链乳化10min，得到水性乳液；以200目滤布过滤，得到水性聚氨酯压敏胶。
[0053]
对比例2
[0054]
(1)在100℃，-0.1mpa条件下，对聚四氢呋喃醚二元醇2000、二羟甲基丙酸进行减压干燥；取干燥的聚四氢呋喃醚二元醇2000(20g；10mmol)，二羟甲基丙酸(2.00g；14.91mmol)，4,4
’-
二异氰酸酯二环己基甲烷(10.1g；38.50mmol)，二月桂酸二丁基锡(0.09g；0.14mmol)，抗氧化剂1135(0.10g；0.26mmol)，丙酮30ml加入四口烧瓶中，升温至86℃，搅拌反应3.5h；
[0055]
(2)降温至55℃以下，向步骤(1)反应体系中加入双氨基封端聚二甲基硅氧烷5000(20g；4mmol)，三羟甲基丙烷(0.86g；6.41mmol)，升温至70℃，搅拌反应2h；
[0056]
(3)降温至34℃，加入三乙胺(1.55g；15.32mmol)，搅拌中和30min；随后将70g冰去离子水的混合物加入反应体系，高速剪切分散扩链乳化10min，得到水性乳液；
[0057]
(4)减压蒸去乳液中的有机溶剂，得到水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶。
[0058]
实施例1-3及对比例1-2所得压敏胶的导热系数、初粘力、剥离力和高温持粘力性能测试结果如表1所示。
[0059]
表1
[0060][0061]
由以上结果可知，本发明各实施例的高导热水性聚氨酯/聚硅氧烷压敏胶导热系数高，同时初粘力、剥离力和持粘性较好。

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