[发明专利]一种硅烷封端改性聚碳酸酯聚氨酯胶粘剂树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硅烷封端改性聚碳酸酯聚氨酯胶粘剂树脂及其制备方法和用途。所述的树脂制备方法是由特定的聚碳酸酯树脂与伯氨基硅烷偶联剂在催化剂存在下进行封端反应，制备得到硅烷封端改性聚碳酸酯聚氨酯胶粘剂树脂。本发明制备工艺简单、无污染，不使用传统的异氰酸酯制备聚氨酯，工艺更加环保；原材料价格低廉易得，与传统的硅烷改性聚氨酯产品相比可降低成本；制备的树脂模量高、强度大，适用于汽车挡风玻璃胶的制备。

技术领域

本发明涉及一种硅烷改性树脂，具体涉及一种硅烷封端改性聚碳酸酯聚氨酯胶粘剂树脂及其在汽车挡风玻璃胶配方中的应用。

背景技术

聚氨酯(PU)对基材有良好的粘接力，且具有耐磨、机械强度大以及振动吸收性能好等优点，单组分湿气固化PU挡风玻璃胶对湿气敏感，固化速度快，固化后又要保持优良的弹性，因此单组分PU树脂在汽车挡风玻璃胶领域有着广泛的应用。然而，作为单组份湿固化胶黏剂使用时，聚氨酯胶粘剂由于存在游离的异氰酸酯基团，固化过程中易产生气泡，影响粘结性能；游离的异氰酸酯基团也会对环境带来危害；更重要的是，聚氨酯对玻璃基材的粘接能力并不突出，因此单组分湿气固化PU挡风玻璃胶在使用时都要进行基材的底涂处理，这不仅使得施胶工艺极为不便，同时也增加了施胶成本。

硅烷封端改性聚氨酯(SPUR)是一种新型的聚氨酯类材料。与传统的聚氨酯类材料相比，SPUR封端的官能团由-NCO基团变为可水解的甲(乙)硅氧烷基团，这样SPUR树脂就不含游离的异氰酸酯基团，因而也避免了固化时起泡等不利因素，对环境也更加友好。更重要的是，SPUR的活性基团为甲(乙)硅氧烷，对玻璃基材的粘接能力非常突出。因此，使用硅烷封端改性聚氨酯密封胶作为免底涂汽车挡风玻璃胶的方案成为现阶段的主要趋势。但是，目前市场上，硅烷改性密封胶的主链基本都是聚醚结构，密封胶的力学性能达不到汽车挡风玻璃胶的要求。因此，为了满足汽车挡风玻璃胶这方面的性能需求，需要将树脂的主链结构做出调整。

聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有优良的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性、耐磨性以及阻燃性。主链为聚碳酸酯的聚氨酯树脂，与传统的聚醚型聚氨酯树脂相比，力学性能、耐热性等有着明显的提升。因此，以聚碳酸酯为主链，两端再以硅氧烷封端的硅烷改性聚氨酯树脂，兼具优良的力学性能以及对玻璃等基材的优异粘接能力，适用于制备汽车挡风玻璃胶。

目前，聚碳酸酯型聚氨酯链段结构的形成主要方法是采用聚碳酸酯多元醇为原料，与-NCO基团发生聚合反应来制备。该方法的优点是工艺简单，缺点是制备异氰酸酯的原料是剧毒的光气，严重危害人的身体健康，并且对环境有较大的威胁。并且异氰酸酯与多元醇进行反应的同时会与周围环境中的水分发生反应，生成二氧化碳，从而使材料内部产生泡孔，降低了聚氨酯材料的力学性能。近期，碳酸酯胺解法逐步进入了大众视线。该方法是以碳酸二酯和伯胺为原料合成氨基甲酸酯结构的方法，与传统方法相比，不使用游离NCO，是对环境更加环保的一种合成氨基甲酸酯结构的方法。

综合考虑以上因素，需要得到一种主链为聚碳酸酯结构、两端为硅氧烷封端的改性聚氨酯树脂。同时，提供一种不使用异氰酸酯原料，对环境友好且工艺简便的合成方法。

专利CN101993521A公开了一种制备硅烷改性聚氨酯树脂的方法，其中包含了硅烷改性聚碳酸酯型聚氨酯树脂。方法为使用异氰酸酯基硅烷与端基为-OH的聚碳酸酯预聚物反应，制得了硅烷封端改性聚碳酸酯型聚氨酯树脂。该方法工艺简单，但是原料尤其是异氰酸酯基硅烷价格昂贵，导致树脂的成本较高，不宜工业化推广；且异氰酸酯基硅烷的制备过程也是光气法，造成一定的环境危害。

专利CN101712757A公开了一种硅烷改性聚醚醇的方法，先用碳酸酯单体将大分子聚醚封端，然后与氨基硅烷进行碳酸酯胺解反应制备硅烷改性聚氨酯树脂。该方法不使用游离NCO，对环境更加环保。然而主链为聚醚结构，力学强度低，无法应用在汽车挡风玻璃的粘接上。