申请日2016.11.17
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C09J175/08; C08G18/66; C08G18/48; C08G18/32
摘要
本发明提供一种水处理膜用双组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，所述方法的步骤包括制备A组分和制备B组分，使用小分子量双酚A改性聚醚三元醇、中等分子量聚醚二元醇、小分子二元醇、有机硅促进剂等反应得到A组分，使用中等分子量双酚A改性聚醚二元醇和中等分子量聚醚二元醇以及其它成分反应获得B组分。本发明所述方法所得水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂具有极快的固化速度，同时产品粘结力更强，剪切强度和拉伸强度更高，膜组件使用寿命会更长。
权利要求书
1.一种双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
制备A组分：
制备A组分的原料，按质量份计，如下所述：
小分子量双酚A改性聚醚三元醇 20～35份，
中等分子量聚醚二元醇 8～18份，
小分子二元醇 2～5份，
无机填料 40～70份，
触变剂 2～5份，
除湿剂 1～3份，
有机硅促进剂 1～3份，
催化剂 0.01～0.03份;
将上述小分子量双酚A改性聚醚三元醇、中等分子量聚醚二元醇、小分子二元醇、无机填料、触变剂、除湿剂、有机硅促进剂和催化剂通过高速分散机物理混合均匀后，抽真空脱泡，即制得该双组分聚氨酯胶粘剂的A组分;
所述制备A组分步骤中：
所述小分子量双酚A改性聚醚三元醇的重均分子量为300～800;
所述中等分子量聚醚二元醇的重均分子量为2000～4000;
所述小分子二元醇的重均分子量为60～200，包括但不限于乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丁二醇、二丙二醇;
所用的无机填料包括：800目重质碳酸钙、云母粉、1250目轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、硬脂酸处理的400目重质碳酸钙中的任一种或任意几种;
所用的触变剂为：比表面积为200m2/g的气相二氧化硅;
所用的除湿剂包括：无水氧化钙、4A分子筛和3A分子筛活化粉中的任一种;
所用的有机硅促进剂包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任一种或任意几种;
所用的催化剂包括：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、N-甲基吗啉中的任一种或任意几种;
B组分：
制备B组分的原料，按质量份计，如下所述：
多异氰酸酯 40～70份，
中等分子量双酚A改性聚醚二元醇 10~20份，
中等分子量聚醚二元醇 10~20份，
无机填料 30～50份，
触变剂 3～5份，
在聚合釜中加入中等分子量双酚A改性聚醚二元醇和中等分子量聚醚二元醇，加热至100℃～120℃，并在真空状态下搅拌脱水1～2小时，然后降温至60℃，快速加入40～70份多异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入30～50份无机填料、3～5份触变剂，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份;
所述中等分子量双酚A改性聚醚二元醇的重均分子量为1000～3000;
所述中等分子量聚醚二元醇的重均分子量为2000～4000;
所用的无机填料包括：800目重质碳酸钙、云母粉、1250目轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、硬脂酸处理的400目重质碳酸钙中的任一种或任意几种;
所用的触变剂为：比表面积为200m2/g的气相二氧化硅。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
所述多异氰酸酯包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的任一种或任意几种。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于：制备A组分的各原料按质量份计，包括：
小分子量双酚A改性聚醚三元醇 25～30份，
中等分子量聚醚二元醇 10～15份。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于：制备B组分的各原料按质量份计，包括：
多亚甲基多苯基异氰酸酯 45～60份。
说明书
一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，特别适用于反渗透膜组件的粘合及密封。
背景技术
反渗透技术是一种先进和节能的膜分离技术。反渗透膜组件是将半透膜、导流层、隔网膜按一定顺序用胶粘剂三面粘合而形成一个信封状，并卷制于排孔的中心管上。
反渗透膜的性能除了与膜片的性能密切相关以外，还与胶粘剂的粘合质量密切相关。
如果胶粘剂的密封性能不好，会导致反渗透膜元件在运行的时候出现盐的渗漏而影响其性能，如果渗漏严重会导致反渗透膜组件报废。
另外，反渗透膜在使用过程中会接触到一些强酸和强碱性物质，同时水体中污染物质中存在的多种金属元素，对反渗透膜组件造成了腐蚀，如果胶粘剂的耐化学腐蚀性能不好，也会导致膜的使用寿命缩短。
因此，具有密封性能好，耐化学腐蚀性强的胶粘剂，是保证反渗透膜性能达标的重要手段。
聚氨酯胶粘剂具有粘结力强、强度高、弹性好、耐酸碱性好、耐老化和寿命长的优点，克服了环氧树脂发脆、有机硅树脂强度低且粘结力差的缺点，广泛应用于建筑工程、交通设施、机械设备、汽车制造和电子灌封等诸多领域。
聚氨酯材料成品无毒、无污染，达到饮用水级甚至医疗级卫生水平，在水处理行业具有非常好的应用前景。当它固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。
普通的聚氨酯胶具有较好的粘接性、绝缘性和耐候性，且硬度可调，但其不足之处在用于反渗透膜的粘接和密封时，固化速度偏慢，剪切强度和拉伸强度不够，封闭性能很不好，导致反渗透膜组件很容易出现泄漏从而影响反渗透膜组件的整体性能。
发明内容
为解决聚氨酯胶粘剂的固化速度慢以及剪切强度和拉伸强度不够，封闭性能很不好的问题，本发明提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法。
本发明双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括下述步骤：
制备A组分：
制备A组分的原料，按质量份计，如下所述：
小分子量双酚A改性聚醚三元醇 20～35份，
中等分子量聚醚二元醇 8～18份，
小分子二元醇 2～5份，
无机填料 40～70份，
触变剂 2～5份，
除湿剂 1～3份，
有机硅促进剂 1～3份，
催化剂 0.01～0.03份;
将上述小分子量双酚A改性聚醚三元醇、中等分子量聚醚二元醇、小分子二元醇、无机填料、触变剂、除湿剂、有机硅促进剂和催化剂通过高速分散机物理混合均匀后，抽真空脱泡，即制得该双组分聚氨酯胶粘剂的A组分;
所述制备A组分步骤中：
所述小分子量双酚A改性聚醚三元醇的重均分子量为300～800;
所述中等分子量聚醚二元醇的重均分子量为2000～4000;
所述小分子二元醇的重均分子量为60～200，包括但不限于乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丁二醇、二丙二醇;
所用的无机填料包括：800目重质碳酸钙、云母粉、1250目轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、硬脂酸处理的400目重质碳酸钙中的任一种或任意几种;
所述硬脂酸处理的400目重质碳酸钙是商购品。
所用的触变剂为：比表面积为200m2/g的气相二氧化硅;
所用的除湿剂包括：无水氧化钙、4A分子筛和3A分子筛活化粉中的任一种;
所用的有机硅促进剂包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任一种或任意几种;
所用的催化剂包括：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、N-甲基吗啉中的任一种或任意几种。
B组分：
制备B组分的原料，按质量份计，如下所述：
多异氰酸酯 40～70份，
中等分子量双酚A改性聚醚二元醇 10~20份，
中等分子量聚醚二元醇 10~20份，
无机填料 30～50份，
触变剂 3～5份，
在聚合釜中加入中等分子量双酚A改性聚醚二元醇和中等分子量聚醚二元醇，加热至100℃～120℃，并在真空状态下搅拌脱水1～2小时，然后降温至60℃，快速加入40～70份多异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入30～50份无机填料、3～5份触变剂，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份;
所述中等分子量双酚A改性聚醚二元醇的重均分子量为1000～3000;
所述中等分子量聚醚二元醇的重均分子量为2000～4000;
所述多异氰酸酯包括：多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的任一种或任意几种;优选为多亚甲基多苯基异氰酸酯;
所用的无机填料包括：800目重质碳酸钙、云母粉、1250目轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、硬脂酸处理的400目重质碳酸钙中的任一种或任意几种;
所用的触变剂为：比表面积为200m2/g的气相二氧化硅。
储存时A组分与B组分分开储存，使用时将两者复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂。
本发明的双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，所选择的双酚A改性聚醚多元醇中的双酚A基团有两个对称的苯环结构，内聚强度很大，配合使用高效有机硅促进剂，使聚氨酯胶粘剂的剪切强度提升到约20MPa、拉伸强度达到25MPa;通过加入不同重均分子量、不同官能度聚氧化丙烯多元醇和小分子二元醇，通过对各种无机填料选择，触变剂的合理搭配，并且配合使用高效有机硅促进剂和催化剂，使制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，剪切强度高，能够快速达到极好的粘接和密封效果，并具有良好的触变性和操作性能。100%固含，无毒性、刺激性气体排出，耐酸、耐碱、耐侯性能优异。完全可用于水处理膜的粘接及密封用胶粘剂。
所述水处理膜用双组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，其较佳的制备方法包括下述步骤：
制备A组分的各原料按质量份计，包括：
小分子量双酚A改性聚醚三元醇 25～30份，
中等分子量聚醚二元醇 10～15份，
小分子二元醇 2～5份，
无机填料 40～70份，
触变剂 2～5份，
除湿剂 1～3份，
有机硅促进剂 1～3份，
催化剂 0.01～0.03份;
将上述小分子量双酚A改性聚醚三元醇、中等分子量聚醚二元醇、小分子二元醇、无机填料、触变剂、除湿剂、有机硅促进剂和催化剂通过高速分散机物理混合均匀后，抽真空脱泡，即制得该双组分聚氨酯胶粘剂的A组分;
制备B组分：
制备B组分的各原料按质量份计，包括：
多亚甲基多苯基异氰酸酯 45～60份，
中等分子量双酚A改性聚醚二元醇 10~20份，
中等分子量聚醚二元醇 10~20份，
无机填料 30～50份，
触变剂 3～5份;
以重量份计，在聚合釜中加入中等分子量双酚A改性聚醚二元醇和中等分子量聚醚二元醇，加热至100℃～120℃，并在真空状态下搅拌脱水1～2小时，然后降温至60℃，快速加入45～60份多异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入30～50份无机填料、3～5份触变剂，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份;
所述制备A组分步骤中，制得的A组分在25℃温度条件下，粘度为15000～30000mPa·s，较佳的粘度为22000～28000mPa·s。
所述制备B组分步骤中，制得的B组分在25℃温度条件下，粘度为15000～30000mPa·s，较佳的粘度为22000～28000mPa·s。
本发明所述方法所得水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂具有极快的固化速度，常温情况下，在十几分钟内达到粘接效果，可以解决普通聚氨酯胶粘剂固化慢的缺点，24小时内可固化完全，提高生产效率;同时，双组分产品粘结力更强，剪切强度和拉伸强度更高，膜组件使用寿命会更长。
具体实施例
下述实施例中， 所有组分均为商购。
实施例一：
本实施例一提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，拉伸和剪切强度高，粘接性能优异，密封性能好等特点。用于水处理膜的粘接及密封。该制备方法具体包括：
制备A组分：
按下述配比取原料：
将35质量份的重均分子量为800的双酚A改性聚氧化丙烯三元醇、8质量份的重均分子量为2000的聚氧化丙烯二元醇、2质量份的乙二醇、20质量份的云母粉、33质量份的800目重质碳酸钙、2质量份的气相二氧化硅、2质量份的无水氧化钙、1质量份的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.01质量份的二月桂酸二丁基锡充分捏合均匀，取样测粘度为20000mPa·s。此为双组分聚氨酯胶粘剂的A组分。
制备B组分：
按下述配比取原料：
多异氰酸酯40～70份、中等分子量双酚A改性聚氧化丙烯二元醇10~20份、中等分子量聚醚二元醇10~20份，无机填料30～50份、触变剂3～5份;
以质量份计，在聚合釜中加入10份重均分子量为1000的双酚A改性聚氧化丙烯二元醇和20份重均分子量为4000的聚氧化丙烯二元醇，加热至120℃，并在真空状态下搅拌脱水1小时，然后降温至60℃，快速加入40份多亚甲基多苯基异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入42份硬脂酸处理400目重质碳酸钙、3质量份的气相二氧化硅，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份;取样测粘度为22000mPa·s
复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到双组分聚氨酯胶粘剂。
实施例二：
本实施例二提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，剪切强度和拉伸强度高，粘接性能优异，密封性能好等特点。用于水处理膜的粘接及密封。该制备方法具体包括：
制备A组分：
按下述配比取原料：
将20质量份的重均分子量为400的双酚A改性聚氧化丙烯三元醇、15质量份的重均分子量为2000的聚氧化丙烯二元醇、3质量份的丙二醇、10质量份的云母粉、44质量份的800目重质碳酸钙、2质量份的气相二氧化硅、2质量份的无水氧化钙、1质量份的N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和0.01质量份的二月桂酸二丁基锡在高速分散机中充分捏合均匀，取样测粘度为18000mPa·s。此为双组分聚氨酯胶粘剂的A组分。
制备B组分：
按下述配比取原料：
以质量份计，在聚合釜中加入15份重均分子量为1500的双酚A改性聚氧化丙烯二元醇和15份重均分子量为3500的聚氧化丙烯二元醇，加热至120℃，并在真空状态下搅拌脱水1小时，然后降温至60℃，快速加入65份多亚甲基多苯基异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入38质量份的1250目轻质碳酸钙、4质量份的气相二氧化硅，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份;取样测粘度为30000mPa·s
复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到双组分聚氨酯胶粘剂。
实施例三：
本实施例三提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，拉伸和剪切强度高，粘接性能优异，密封性能好等特点。用于水处理膜的粘接及密封。该制备方法具体包括：
制备A组分：
按下述配比取原料：
将31质量份的重均分子量为300的双酚A改性聚氧化丙烯三元醇、18质量份的重均分子量为4000的聚氧化丙烯二元醇、5质量份的丁二醇、15质量份的云母粉、35质量份的800目重质碳酸钙、3质量份的气相二氧化硅、2质量份的3A分子筛活化粉、1质量份的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.01质量份的辛酸亚锡充分捏合均匀，取样测粘度为22000mPa·s。此为双组分聚氨酯胶粘剂的A组分。
制备B组分：
按下述配比取原料：
以质量份计，在聚合釜中加入20份重均分子量为2000的双酚A改性聚氧化丙烯二元醇和10份重均分子量为2500的聚氧化丙烯二元醇，加热至120℃，并在真空状态下搅拌脱水1小时，然后降温至60℃，快速加入70份多亚甲基多苯基异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入35质量份的硬脂酸处理的400目重质碳酸钙、5质量份的气相二氧化硅，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份。取样测粘度为29000mPa·s
复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到双组分聚氨酯胶粘剂。
实施例四：
本实施例四提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，拉伸和剪切强度高，粘接性能优异，密封性能好等特点。用于水处理膜的粘接及密封。该制备方法具体包括：
制备A组分：
按下述配比取原料：
将30质量份的重均分子量为400的双酚A改性聚氧化丙烯三元醇、10质量份的重均分子量为4000的聚氧化丙烯二元醇、3质量份二乙二醇、15质量份的云母粉、35质量份的800目重质碳酸钙、3质量份的气相二氧化硅、2质量份的4A分子筛活化粉、1质量份的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.01质量份的辛酸亚锡充分捏合均匀，取样测粘度为22000mPa·s。此为双组分聚氨酯胶粘剂的A组分。
制备B组分：
按下述配比取原料：
以质量份计，在聚合釜中加入20份重均分子量为2500的双酚A改性聚氧化丙烯二元醇和10份重均分子量为3000的聚氧化丙烯二元醇，加热至120℃，并在真空状态下搅拌脱水1小时，然后降温至60℃，快速加入60份多亚甲基多苯基异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入35质量份的硬脂酸处理的400目重质碳酸钙、5质量份的气相二氧化硅，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份。取样测粘度为24000mPa·s
复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到双组分聚氨酯胶粘剂。
实施例五：
本实施例五提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，拉伸和剪切强度高，粘接性能优异，密封性能好等特点。用于水处理膜的粘接及密封。该制备方法具体包括：
制备A组分：
按下述配比取原料：
将25质量份的重均分子量为500的双酚A改性聚氧化丙烯三元醇、15质量份的重均分子量为4000的聚氧化丙烯二元醇、4质量份二丙二醇、15质量份的云母粉、35质量份的800目重质碳酸钙、3质量份的气相二氧化硅、2质量份的3A分子筛活化粉、1质量份的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.01质量份的N-甲基吗啉充分捏合均匀，取样测粘度为23000mPa·s。此为双组分聚氨酯胶粘剂的A组分。
制备B组分：
按下述配比取原料：
以重量份计，在聚合釜中加入20份重均分子量为2000的双酚A改性聚氧化丙烯二元醇和10份重均分子量为3000聚氧化丙烯二元醇，加热至120℃，并在真空状态下搅拌脱水1小时，然后降温至60℃，快速加入55份多亚甲基多苯基异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入35质量份的硬脂酸处理的400目重质碳酸钙、5质量份的气相二氧化硅，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份。取样测粘度为26000mPa·s
复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到双组分聚氨酯胶粘剂。
实施例六：
本实施例六提供一种水处理膜用双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，制得的双组分聚氨酯胶粘剂固化速度快，拉伸和剪切强度高，粘接性能优异，密封性能好等特点。用于水处理膜的粘接及密封。该制备方法具体包括：
制备A组分：
按下述配比取原料：
将27质量份的重均分子量为600的双酚A改性聚氧化丙烯三元醇、12质量份的重均分子量为4000的聚氧化丙烯二元醇、3质量份的丙二醇、15质量份的云母粉、35质量份的800目重质碳酸钙、3质量份的气相二氧化硅、2质量份的4A分子筛活化粉、1质量份的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.01质量份的二月桂酸二丁基锡充分捏合均匀，取样测粘度为25000mPa·s。此为双组分聚氨酯胶粘剂的A组分。
制备B组分：
按下述配比取原料：
以质量份计，在聚合釜中加入20份重均分子量为2500双酚A改性聚氧化丙烯二元醇和10份重均分子量为2500的聚氧化丙烯二元醇，加热至120℃，并在真空状态下搅拌脱水1小时，然后降温至60℃，快速加入50份多亚甲基多苯基异氰酸酯，缓慢升温至80℃，并在通干燥氮气状态下搅拌反应2小时，得到预聚物;将预聚物加入到行星搅拌混合机中，加入35质量份的硬脂酸处理的400目重质碳酸钙、5质量份的气相二氧化硅，在真空状态下搅拌2小时，得到B组份。取样测粘度为24000mPa·s
复配：将所述A组分与所述B组分按0.8～1.2：0.8～1.2的质量比或1:1的体积比混合后，即得到双组分聚氨酯胶粘剂。
对比例一
同实施例四，将小分子二元醇换成小分子量聚氧化丙烯二元醇，重均分子量为400。
对比例二
同实施例五，将小分子二元醇换成丙三醇。
对比例三
同实施例六，将小分子量双酚A改性聚氧化丙烯三元醇换成普通的小分子量聚氧化丙烯三元醇，重均分子量为600。
