[發明專利]一種溫敏型水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510041516.5
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104673172B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 范浩軍;鮑亮;陳意;顏俊;寧繼鑫;王偉;石碧
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C09J175/06
• 分類號: C09J175/06;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/58;C08G18/34;C08G18/12
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技術領域

本發明具體地涉及一種用于電子器件粘接組裝的溫敏型水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法，屬于膠粘劑領域。

背景技術

隨著環保法規要求日趨嚴格，傳統溶劑型膠粘劑正逐漸被水性膠粘劑所替代，水性環保膠粘劑的開發和應用研究越來越多，市場需求潛力巨大。水性聚氨酯以水為分散介質，具有無毒、不燃、無污染等優點，并且兼具聚氨酯材料的結構特征和優異的性能，在涂料、合成革、膠粘劑等領域有著廣泛應用。水性聚氨酯膠粘劑具有粘接性能優異、結構性能易調節設計、應用領域廣等諸多優點，已經成為水性膠粘劑領域的研究熱點。

隨著信息、通訊產業的高速發展，電子器件需求量急劇增長。許多器件在加工過程中需要暫時性粘接，在后加工過程中需要拆卸、重組裝，使用過程中需要更換，報廢處理時需要回收利用，而傳統的粘膠劑由于粘接牢固而難以拆卸，強制拆卸易損壞電子器件。從電子器件粘接組裝角度，特別是通過溫敏膠粘劑低溫下良好粘接和高溫下易剝離特點而實現電子器件拆卸、重組裝、更換或回收利用的研究尚未見報道。本發明利用水性聚氨酯膠粘劑良好的粘接性和結晶性，設計一種溫敏型水性聚氨酯膠粘劑，使其用于電子器件的粘接組裝。可根據應用需求，通過結晶型聚酯與異氰酸酯形成的軟段結晶微區的分子結構優化，設計具有相應開關溫度的溫敏型水性聚氨酯膠粘劑。其粘接強度在開關溫度前后表現出溫度響應特性，在開關溫度以下對電子器件具有良好的粘接性，當需要拆除相關電子器件時，通過加熱到開關溫度以上，粘接強度明顯降低，使得電子器件可以輕易被拆除。這會給電子器件的拆卸、組裝、更換、回收利用帶來極大方便。

由于電子器件多為金屬材料，因而所用膠粘劑對金屬基材必須具有良好的粘接性。本發明利用環氧樹脂對金屬基材的優異粘接性，將環氧樹脂引入到聚氨酯分子結構中，改善溫敏型水性聚氨酯膠粘劑對金屬基材的粘接性能，從而實現對電子器件的良好粘接。同時，在開關溫度以上，溫敏型水性聚氨酯膠粘劑對電子器件粘接強度雖然有明顯下降，但是由于環氧樹脂的作用，仍具有一定粘接強度，不會造成自動脫膠現象。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術不足，提供一種溫敏型水性聚氨酯膠粘劑。

本發明的另一目的是提供一種上述溫敏型水性聚氨酯膠粘劑的制備方法。

本發明提供的一種溫敏型水性聚氨酯膠粘劑，其特征在于，所述溫敏型水性聚酯膠粘劑由結晶型聚酯二元醇與脂肪族異氰酸酯反應，并引入親水組分、環氧樹脂，經乳化所得。通過分段合成方法，設計合理的結晶結構，得到所需軟段結晶微區以及軟硬段微相分離結構，使所述溫敏型水性聚氨酯膠粘劑具有明顯的溫敏特性，在應用溫度區間內有一開關溫度（Switch?Temperature,?Ts）。

本發明提供的上述溫敏型水性聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于具有操作步驟如下：

（1）將結晶型聚酯二元醇50-100份、脂肪族二異氰酸酯5-10份加入反應容器，在持續攪拌和氮氣氣氛保護下，升溫至80-90℃反應2-3小時；

（2）將上述反應體系降溫至50-60℃，用丙酮溶劑40-60份稀釋后，加入親水擴鏈劑3-6份、環氧樹脂5-15份、脂肪族二異氰酸酯5-10份，維持溫度50-60℃反應4-6小時，得到以-NCO封端的聚氨酯預聚體；

（3）向上述-NCO封端的聚氨酯預聚體中加入三乙胺2.5-5份，攪拌30分鐘，然后在高速剪切條件下加入去離子水和擴鏈劑乙二胺0.5-1.5份，攪拌30分鐘后減壓脫除丙酮，得到穩定的聚氨酯乳液，即為所述溫敏型水性聚氨酯膠粘劑；

上述所用原料的份數均為重量份數。

所述結晶型聚酯二元醇為數均分子量2000-10000的聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己內酯二醇、聚碳酸酯二醇中的至少一種。

所述脂肪族二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯H₁₂MDI中的至少一種。

所述親水擴鏈劑為2,2-二羥甲基丙酸DMPA、2,2-二羥甲基丁酸DMBA中的至少一種。

所述環氧樹脂為環氧樹脂E44、環氧樹脂E51中的至少一種。

所述溫敏型水性聚氨酯膠粘劑可以用于電子器件的粘接組裝，在應用溫度區間內有一開關溫度Ts，其粘接強度在開關溫度前后表現出溫度響應特性；當應用溫度低于開關溫度，該粘膠劑對電子器件具有良好的粘接性，而在開關溫度以上對電子器件的粘接強度明顯下降，使電子器件可以輕易被拆除，有利于電子器件的重新組裝、回收和再利用。