[发明专利]一种提高硅橡胶与聚丙烯材料之间粘接强度的底涂剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料科学技术领域，具体是一种用于提高硅橡胶与聚丙烯材料之间粘接强度的底涂剂。

背景技术

汽车灯罩是汽车的一个重要组成部件，通常采用轻质、透光性能优良、机械性能优异的聚丙烯材料加工成特定形状的部件后通过胶粘剂粘接组装而成，由于聚丙烯为非极性材料，其表面几乎不含活性官能团，因此传统的灯罩组装工艺中，必须预先使用低温等离子喷溅工艺对聚丙烯表面进行活化处理，才能使用硅橡胶作为胶粘剂将以聚丙烯为材质的各个灯罩部件组成起来，防止空气中的潮气或雨水浸入车灯内部，影响美观和行车安全。

低温等离子喷溅工艺虽然可以有效活化聚丙烯材料表面，但存在设备价格昂贵、无法处理形状复杂的表面等问题，因此采用化学方法提高聚丙烯材料与硅橡胶材料之间的粘接强度成为该领域关注的焦点。与低温等离子喷溅工艺相比，采用化学方法对聚丙烯材料进行表面处理具有投资少、成本低等优点，尤其是可以处理低温等离子喷溅工艺无法适用的非规则复杂表面。但由于聚丙烯材料分子结构对称，不含活性基团，结晶度高，表面能低(约31dyn/cm)，表面不易润湿，同时溶解度参数与一般粘合剂的溶解度参数差值大，界面间难于任意相互扩散，属于难粘接物质，难以采用胶粘剂，尤其是硅橡胶粘接剂将聚丙烯组件的各个部件粘接起来。即使采用号称“万能胶”的环氧树脂类粘接剂，也难以将聚丙烯材料粘接起来，更何况环氧树脂存在低温下易脆裂、高温下长时间使用后易黄变的缺点。从材料特性角度考虑，有机硅材料具有优异的耐高低温、耐候、耐老化、耐酸碱性等特性，完全可满足车灯密封材料所需的环境使役参数，因此硅橡胶粘接剂成为理想的车灯密封材料。

由于聚丙烯材料表面能低，粘接剂在聚丙烯材料表面间相互扩散困难，而由Si-O-Si重复结构单元构成的有机硅材料表面能更低(19dyn/cm)，仅次于有机氟材料，因此无论是在有机硅材料表面，还是在聚丙烯材料表面，均不可避免地存在吸附力差、润湿困难的问题，而有效吸附和润湿是实现材料粘接的首要条件。

为改善硅橡胶和聚丙烯这两个低表面能材料之间的吸附和润湿状况，以实现硅橡胶与聚丙烯材料之间的有效粘接，底涂剂或粘接促进剂被开发出来并用于聚丙烯等难粘接物质的表面处理。

中国专利ZL200910087090.1公开了一种玻璃密封胶底涂剂的制备方法，其采用环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯混合后在60～100℃温度下反应，再加入催化剂、有机硅类偶联剂等物质，调节异氰酸根的含量后制得预聚体；预聚体再与有机溶剂、炭黑混合后在球磨机上研磨后，加入辛酸亚锡、多乙烯多胺、三乙胺继续研磨0.5～1小时，加入有机溶剂稀释均匀后，测试异氰酸含量为0.1％～0.3％时，即得到底涂剂。该底涂剂可有效提高玻璃密封胶(聚氨酯密封胶)与汽车挡风玻璃基材之间的粘接，但是该工艺存在的问题是：(1)在配制底涂剂的过程中，需要先制备预聚体，再配制底涂剂，而且制备预聚体和底涂剂过程中要多次测定异氰酸根的含量，其生产工序繁琐，需要用到大型仪器设备，生产成本较高，所以在实际生产过程中难以大范围推广；(2)由于玻璃基材表面具有活性较强的羟基，易与底涂剂中的化学物质产生化学键，而聚丙烯材料是非极性材料，表面无活性基团，所以该底涂剂很难有效促进硅橡胶与聚丙烯材料的粘接。

中国专利CN103113789A公开了一种难粘材料的底涂剂及制备方法，其采用氯化丙烯、有机硅聚合物、丙烯酸酯类共聚物、钛酸酯偶联剂、苯类溶剂、喹啉、稳定剂混合在一起，在77～110℃下调节固含量制得的底涂剂，可有效提高聚乙烯、聚丙烯等难粘材料的粘接性能，但该专利使用喹啉作为组分，存在着恶臭及毒性大的缺点。

中国专利ZL201210591679.7公开了一种用于粘结加成型硅橡胶与皮革材料的底涂剂，其由乙酸乙酯、钛酸丁酯、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、催化剂等组分混合而成，可有效提高加成型硅橡胶与皮革材料的粘接，但是该底涂剂仅仅适用于皮革材料，皮革材料表面含有丰富的羟基等活性官能团，与聚丙烯等难粘接材料表面性质存在显著差异，因此该底涂剂不适合硅橡胶与聚丙烯材料界面之间的粘接。

发明内容

为解决硅橡胶与聚丙烯材料之间的有效粘接问题，本发明提供一种提高硅橡胶与聚丙烯材料之间粘接强度的底涂剂，该底涂剂不需要预聚体和成膜剂，底涂剂以液状形式直接涂覆在聚丙烯基材表面，进而在聚丙烯基材表面引入活性基团，可有效提高硅橡胶与聚丙烯材料之间的粘接强度，底涂剂制备过程中无复杂的化学聚合反应，工艺简单，对设备要求低，安全易操作。