[發明專利]一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強度的底涂劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510039509.1
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104830225B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）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（專利權）人: 杭州師范大學;浙江凌志新材料有限公司
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D7/12;C08J5/12
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 王江成,朱實

技術領域

本發明涉及高分子材料科學技術領域，具體是一種用于提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強度的底涂劑。

背景技術

汽車燈罩是汽車的一個重要組成部件，通常采用輕質、透光性能優良、機械性能優異的聚丙烯材料加工成特定形狀的部件后通過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，因此傳統的燈罩組裝工藝中，必須預先使用低溫等離子噴濺工藝對聚丙烯表面進行活化處理，才能使用硅橡膠作為膠粘劑將以聚丙烯為材質的各個燈罩部件組成起來，防止空氣中的潮氣或雨水浸入車燈內部，影響美觀和行車安全。

低溫等離子噴濺工藝雖然可以有效活化聚丙烯材料表面，但存在設備價格昂貴、無法處理形狀復雜的表面等問題，因此采用化學方法提高聚丙烯材料與硅橡膠材料之間的粘接強度成為該領域關注的焦點。與低溫等離子噴濺工藝相比，采用化學方法對聚丙烯材料進行表面處理具有投資少、成本低等優點，尤其是可以處理低溫等離子噴濺工藝無法適用的非規則復雜表面。但由于聚丙烯材料分子結構對稱，不含活性基團，結晶度高，表面能低(約31dyn/cm)，表面不易潤濕，同時溶解度參數與一般粘合劑的溶解度參數差值大，界面間難于任意相互擴散，屬于難粘接物質，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部件粘接起來。即使采用號稱“萬能膠”的環氧樹脂類粘接劑，也難以將聚丙烯材料粘接起來，更何況環氧樹脂存在低溫下易脆裂、高溫下長時間使用后易黃變的缺點。從材料特性角度考慮，有機硅材料具有優異的耐高低溫、耐候、耐老化、耐酸堿性等特性，完全可滿足車燈密封材料所需的環境使役參數，因此硅橡膠粘接劑成為理想的車燈密封材料。

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散困難，而由Si-O-Si重復結構單元構成的有機硅材料表面能更低(19dyn/cm)，僅次于有機氟材料，因此無論是在有機硅材料表面，還是在聚丙烯材料表面，均不可避免地存在吸附力差、潤濕困難的問題，而有效吸附和潤濕是實現材料粘接的首要條件。

為改善硅橡膠和聚丙烯這兩個低表面能材料之間的吸附和潤濕狀況，以實現硅橡膠與聚丙烯材料之間的有效粘接，底涂劑或粘接促進劑被開發出來并用于聚丙烯等難粘接物質的表面處理。

中國專利ZL200910087090.1公開了一種玻璃密封膠底涂劑的制備方法，其采用環氧樹脂、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4′-二異氰酸酯混合后在60～100℃溫度下反應，再加入催化劑、有機硅類偶聯劑等物質，調節異氰酸根的含量后制得預聚體；預聚體再與有機溶劑、炭黑混合后在球磨機上研磨后，加入辛酸亞錫、多乙烯多胺、三乙胺繼續研磨0.5～1小時，加入有機溶劑稀釋均勻后，測試異氰酸含量為0.1％～0.3％時，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)與汽車擋風玻璃基材之間的粘接，但是該工藝存在的問題是：(1)在配制底涂劑的過程中，需要先制備預聚體，再配制底涂劑，而且制備預聚體和底涂劑過程中要多次測定異氰酸根的含量，其生產工序繁瑣，需要用到大型儀器設備，生產成本較高，所以在實際生產過程中難以大范圍推廣；(2)由于玻璃基材表面具有活性較強的羥基，易與底涂劑中的化學物質產生化學鍵，而聚丙烯材料是非極性材料，表面無活性基團，所以該底涂劑很難有效促進硅橡膠與聚丙烯材料的粘接。

中國專利CN103113789A公開了一種難粘材料的底涂劑及制備方法，其采用氯化丙烯、有機硅聚合物、丙烯酸酯類共聚物、鈦酸酯偶聯劑、苯類溶劑、喹啉、穩定劑混合在一起，在77～110℃下調節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，但該專利使用喹啉作為組分，存在著惡臭及毒性大的缺點。

中國專利ZL201210591679.7公開了一種用于粘結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，與聚丙烯等難粘接材料表面性質存在顯著差異，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。

發明內容

為解決硅橡膠與聚丙烯材料之間的有效粘接問題，本發明提供一種提高硅橡膠與聚丙烯材料之間粘接強度的底涂劑，該底涂劑不需要預聚體和成膜劑，底涂劑以液狀形式直接涂覆在聚丙烯基材表面，進而在聚丙烯基材表面引入活性基團，可有效提高硅橡膠與聚丙烯材料之間的粘接強度，底涂劑制備過程中無復雜的化學聚合反應，工藝簡單，對設備要求低，安全易操作。