專利名稱：聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的制備方法及該膠粘劑的膠粘方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粘劑的制備方法，尤其涉及一種應(yīng)用于聚丙烯與金屬復(fù)合材料 的膠粘劑的制備方法，本發(fā)明還涉及該膠粘劑的膠粘方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼(簡稱SUS)與聚丙烯(簡稱PP)復(fù)合結(jié)構(gòu)材料具有價廉、質(zhì)輕、環(huán)保、耐用、 抗腐蝕和抗沖擊能力強(qiáng)等特點，因此，以聚丙烯為主體，表面粘結(jié)一層不銹鋼形成的SUS/PP 復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料兼有兩者的優(yōu)點，正逐步地取代污染性和毒害性大的傳統(tǒng)的SUS與聚氯乙 烯(簡稱PVC)復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，在汽車車門、車窗、內(nèi)外飾件等處獲得了廣泛地應(yīng)用，其在汽 車中的比重亦不斷增加，已成為國際汽車制造業(yè)新材料的熱點。然而，PP分子中沒有極性基團(tuán)，表面能很低，是一種難粘的材料，而SUS由于具有 高的表面能，容易吸附各種氣體、水蒸氣和其他不純物質(zhì)，也不易與其他物質(zhì)粘結(jié)，因此，如 何將二者粘結(jié)成為制造該復(fù)合材料的關(guān)鍵。為此，有學(xué)者通過對PP進(jìn)行表面處理，以獲得高強(qiáng)度的粘結(jié)，如溶劑處理法、鉻酸 氧化法、火焰處理法、電暈放電處理法、等離子體處理和紫外線處理等方法，獲得了粘結(jié)PP 較為理想的結(jié)果，但其工藝復(fù)雜；也有通過對SUS進(jìn)行打磨、蒸汽或溶劑脫脂，重鉻酸鹽的 處理等，去除不銹鋼表面吸附的各種氣體、水蒸氣和其他不純物質(zhì)，獲得較高的表面能，提 高與SUS粘結(jié)強(qiáng)度，然而仍未獲得較好的粘結(jié)強(qiáng)度。為此，推出了很多膠粘劑，現(xiàn)有的用于PP粘膠劑一般為苯乙烯-異戊二烯或氯化 聚丙烯為基體的粘膠劑，用于不銹鋼的粘膠劑一般為鹵化聚合物加入羥肟類基團(tuán)為基體的 粘膠劑。然而，由于兩種被粘結(jié)材料性能的完全不同，上述的方法都無法實現(xiàn)PP/SUS牢固 的粘結(jié)。另一方面，有些應(yīng)用環(huán)境，如汽車產(chǎn)商還需要滿足熱帶或寒帶地區(qū)惡劣的氣候條件 (如耐溫達(dá)80°C以上，耐寒達(dá)-20°c)下粘結(jié)部位不開裂，不變脆，而現(xiàn)有的粘膠劑更無法實 現(xiàn)粘結(jié)部件的耐候性。目前氯化改性仍是最常用、有效的促進(jìn)聚烯烴附著力的方法，為了提高氯化聚丙 烯的內(nèi)聚力，在其主鏈上接枝其他極性基團(tuán)，以提高其對不銹鋼的粘結(jié)性能。常用的接枝單 體有丙烯酸酯類、馬來酸酐等不飽和羥酸類化合物。類似的文獻(xiàn)有專利號為ZL86104775的中國發(fā)明專利《聚烯烴膠粘劑的制備》，該 專利采用丙烯腈為接枝單體，并引入一定量的丙烯酸酯類不飽和有機(jī)化合物，來提高粘接 性能，還可以參考ZL86104775。近年來又有所改進(jìn)，參考專利號為ZL200510019196. X的中國發(fā)明《一種改性氯化 聚丙烯膠粘劑》(授權(quán)公告號CN1274779C)，該專利采用丙烯酸縮水甘油酯在引發(fā)劑的作用 下接枝氯化聚丙烯。另外，傳統(tǒng)的汽車車門、車窗、內(nèi)外飾件等處應(yīng)用的金屬/PVC復(fù)合材料的粘接均 采用塑機(jī)注塑PVC/人工涂覆膠水/壓制成型的三步法生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率很低，大大增加了成本，且人工涂覆質(zhì)量不穩(wěn)定，因此，開發(fā)在塑機(jī)注塑過程中涂膠/注塑/壓板一體化注 塑工藝成為當(dāng)務(wù)之急，可顯著提高生產(chǎn)自動化水平，降低生產(chǎn)成本，而其中塑機(jī)注塑、壓板 是成熟的工藝，如何合理設(shè)計生產(chǎn)工藝中的涂膠工藝，使之與塑機(jī)注塑、壓板一體化完成是 本領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種粘接性能 佳、耐候性強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的制備方法。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種粘結(jié)性良好、耐候性佳的聚丙烯復(fù) 合材料用膠粘劑的膠粘方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的 制備方法，其特征在于步驟a和步驟b，具體如下a、聚丙烯的接枝共聚，包括如下步驟①在容器中加入聚丙烯(PP)和有機(jī)溶劑，攪拌混合，并加熱至聚丙烯溶解；②將丙烯腈、馬來酸酐(ΜΑΗ)、丙烯酸、官能單體和引發(fā)劑配成溶液并加入用步驟 ①同樣的有機(jī)溶劑溶解；③將步驟中所得的溶液加到步驟①的溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，得到接枝產(chǎn)物，其中組分 和重量配比如下聚丙烯30 --40
有機(jī)溶劑30 --60
丙烯腈0. 2 1
馬來酸酐0. 5 2
官能單體1 5
丙烯酸0. 2 2
引發(fā)劑0. 1 2b、水性聚丙烯粘膠劑的合成，包括如下步驟①取步驟a中接枝產(chǎn)物于容器中，加熱；②將二甲胺基乙醇配成水溶液，用水溶解；③將步驟②中所得的溶液滴加到步驟①中攪拌；④加水，高速攪拌分散；⑤攪拌后，用超聲波處理。其中組分重量配比如下步驟a中接枝產(chǎn)物20 50二甲胺基乙醇0.5 2/K30 50。步驟a中所述的官能單體可以為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙 酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的至少一種。步驟a中所述的有機(jī)溶劑可以為二甲苯、乙酸乙酯中的至少一種。步驟a中所述的引發(fā)劑可以為過氧化苯甲酰(BPO)、偶氮異丁腈、偶氮烷中的至少一種。作為優(yōu)選，步驟a中的步驟③所述的聚丙烯的接枝反應(yīng)中控制的反應(yīng)條件為反 應(yīng)溫度為115 140°C，滴加時間為1 4小時，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)時間為0. 5 3小時。作為優(yōu)選，步驟b中的步驟③所述的聚丙烯粘膠劑合成的控制條件為反應(yīng)溫度 為50°C 80°C，滴加時間為0. 5 2小時，滴加完畢后繼續(xù)攪拌時間為0. 5 1. 5小時。一種聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的膠粘方法，其特征在于包括如下步驟在注塑機(jī) 的下模具處放入金屬樣條，在金屬樣條的上方均勻涂布聚丙烯復(fù)合材料用粘膠劑，形成涂 層，聚丙烯自料斗進(jìn)入熔融區(qū)域，隨著上模具進(jìn)行壓板，壓板后，固化。復(fù)合材料制作方法可 用立式注塑機(jī)或臥式注塑機(jī)。作為優(yōu)選，所述的固化條件為在溫度為100 150°C的烘箱中放置15 60分鐘。所述的金屬樣條可以為鋁、鐵、銅、或不銹鋼材質(zhì)。作為優(yōu)選，所述的涂層厚度為0. 01 1mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于所得的膠粘劑具有粘接性能好、耐候性能 強(qiáng)、環(huán)境污染少的聚丙烯粘膠劑，適合金屬與聚丙烯之間的膠粘，尤其適合不銹鋼和聚丙烯 之間的粘接復(fù)合。粘膠劑生產(chǎn)方便，成本較低，環(huán)保性能好，施工后不會有溶劑的殘留。粘 膠劑使用方便，可用于包括注塑機(jī)在內(nèi)的各種工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，可應(yīng)用 于汽車、航空、船舶等多個領(lǐng)域，適用面廣。


圖1為實施例1中膠粘劑膠粘時的狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例1 聚丙烯的接枝改性在三頸瓶中加入35ml 二甲苯和32. 5gPP，不停攪 拌，恒溫控制在135°C。在燒杯中加0. 5g丙烯酸，0. 5gMAH, Ig甲基丙烯酸羥乙酯，0. 2g丙烯 腈，1.4g丙烯酸羥丙酯，0.2gBP0，10ml 二甲苯。溶解后加入三頸瓶中，滴加1.5小時，反應(yīng) 2小時。聚丙烯粘膠劑的制備在三頸瓶中加入上述接枝物20g，不斷攪拌，升溫至60°C。 在燒杯中家0. 5g 二甲胺基乙醇，IOml水。溶解后加入三頸瓶中，滴加0. 5小時，攪拌0. 5小 時。再加入40ml水，滴加2小時，攪拌0. 5小時，用超聲波處理30分鐘。采用立式注塑機(jī)制作工藝，在鋁板上均勻涂抹一層0. Imm厚的粘膠劑，放入130°C 的烘箱內(nèi)，5分鐘后取出壓板，再烘烤60分鐘。圖1所示，注塑機(jī)1包括底座7、架體9、混料 斗2、上模具3和下模具4，混料斗2通向上模具3，聚丙烯裝于混料斗2內(nèi)，鋁板5設(shè)于下模 具4內(nèi)，通過涂膠筆6在鋁板5上涂覆膠粘劑8，涂膠后合模壓板。實施例2 聚丙烯的接枝改性在三頸瓶中加入35ml 二甲苯和31. 5gPP，不停攪 拌，恒溫控制在135°C。在燒杯中家0. 8g丙烯酸，1. 6gMAH, 2. 6g甲基丙烯酸羥乙酯，0. 8g丙 烯腈，4g丙烯酸羥丙酯，0.8gBP0，10ml 二甲苯。溶解后加入三頸瓶中，滴加1.5小時，反應(yīng) 2小時。聚丙烯粘膠劑的制備在三頸瓶中加入上述接枝物20g，不斷攪拌，升溫至60°C。在燒杯中加4g 二甲胺基乙醇，15ml水。溶解后加入三頸瓶中，滴加0. 5小時，攪拌0. 5小 時。再加入40ml水，滴加2小時，攪拌0. 5小時，用超聲波處理30分鐘。采用臥式注塑機(jī)制作工藝，在不銹鋼板上均勻涂抹0.8mm層粘膠劑，放入130°C的 烘箱內(nèi)，5分鐘后取出壓板，再烘烤60分鐘。實施例3 聚丙烯的接枝改性在三頸瓶中加入35ml 二甲苯和31. 5gPP，不停攪 拌，恒溫控制在135°C。在燒杯中加0.5g丙烯酸，0.5gMAH，lg甲基丙烯酸羥乙酯，0. 2g丙 烯腈，1. 4g丙烯酸羥丙酯，0. 2gBP0, IOml 二甲苯。溶解后加入三頸瓶中，滴加2小時，反應(yīng) 2小時。聚丙烯粘膠劑的制備在三頸瓶中加入上述接枝物20g，不斷攪拌，升溫至60°C。 在燒杯中加0. 5g 二甲胺基乙醇，IOml水。溶解后加入三頸瓶中，滴加0. 5小時，攪拌0. 5小 時。再加入40ml水，滴加1. 5小時，攪拌1小時，用超聲波處理30分鐘。采用立式的注塑機(jī)制作工藝，在銅板上均勻涂抹0. 05mm粘膠劑，放入140°C的烘 箱內(nèi)，10分鐘后取出壓板，再烘烤40分鐘。實施例4 聚丙烯的接枝改性在三頸瓶中加入35ml 二甲苯和31. 5gPP，不停攪 拌，恒溫控制在135°C。在燒杯中加0. 8g丙烯酸，1. 6gMAH, 2. 6g甲基丙烯酸羥乙酯，0. 8g丙 烯腈，4g丙烯酸羥丙酯，0. 8gBP0, IOml 二甲苯。溶解后加入三頸瓶中，滴加2小時，反應(yīng)2 小時。聚丙烯粘膠劑的制備在三頸瓶中加入上述接枝物20g，不斷攪拌，升溫至60°C。 在燒杯中加4g 二甲胺基乙醇，15ml水。溶解后加入三頸瓶中，滴加0. 5小時，攪拌0. 5小 時。再加入40ml水，滴加1. 5小時，攪拌1小時，用超聲波處理30分鐘。采用臥式注塑機(jī)的制作工藝，在鋁板上均勻涂抹一層粘膠劑，放入140°C的烘箱 內(nèi)，10分鐘后取出壓板，再烘烤40分鐘。上述實施例結(jié)果如下表，均達(dá)到了環(huán)保型內(nèi)飾粘膠劑拉伸強(qiáng)度的要求。
實施例中的粘膠劑在其它含鋁、鐵、銅、不銹鋼類金屬表面的應(yīng)用，也得到了較好 的耐候性和粘膠應(yīng)用效果良好，這里不再敘述。
權(quán)利要求
一種聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的制備方法，其特征在于步驟a和步驟b，具體如下a、聚丙烯的接枝共聚，包括如下步驟①在容器中加入聚丙烯和有機(jī)溶劑，攪拌混合，并加熱至聚丙烯溶解；②將丙烯腈、馬來酸酐、丙烯酸、官能單體和引發(fā)劑配成溶液并加入用步驟①同樣的有機(jī)溶劑溶解；③將步驟②中所得的溶液加到步驟①的溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，得到接枝產(chǎn)物，其中組分和重量配比如下聚丙烯 30～40有機(jī)溶劑30～60丙烯腈 0.2～1馬來酸酐0.5～2官能單體1～5丙烯酸 0.2～2引發(fā)劑 0.1～2，b、水性聚丙烯粘膠劑的合成，包括如下步驟①取步驟a中接枝產(chǎn)物于容器中，加熱；②將二甲胺基乙醇配成水溶液，用水溶解；③將步驟②中所得的溶液滴加到步驟①中攪拌；④加水，攪拌分散；⑤攪拌后，用超聲波處理。其中組分重量配比如下步驟a中接枝產(chǎn)物 20～50二甲胺基乙醇 0.5～2水 30～50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟a中所述的官能單體為丙烯酸羥 乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟a中所述的有機(jī)溶劑為二甲苯、乙 酸乙酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟a中所述的引發(fā)劑為過氧化苯甲 酰、偶氮異丁腈、偶氮烷中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟a中的步驟③所述的聚丙烯的接 枝反應(yīng)中控制的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為115 140°C，滴加時間為1 4小時，滴加完畢 后繼續(xù)反應(yīng)時間為0. 5 3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟b中的步驟③所述的聚丙烯粘膠 劑合成的控制條件為反應(yīng)溫度為50°C 80°C，滴加時間為0. 5 2小時，滴加完畢后繼續(xù) 攪拌時間為0. 5 1. 5小時。
7.—種權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任一一種聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的膠粘方法，其 特征在于包括如下步驟在注塑機(jī)的下模具處放入金屬樣條，在金屬樣條的上方均勻涂布 聚丙烯復(fù)合材料用粘膠劑，形成涂層，聚丙烯自料斗進(jìn)入熔融區(qū)域，隨著上模具進(jìn)行合模壓板，壓板后，固化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的的膠粘方法，其特征在于所述的固化條件為在溫度為100 150°C的烘箱中放置15 60分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的的膠粘方法，其特征在于所述的金屬樣條為鋁、鐵、銅、或不 銹鋼材質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的的膠粘方法，其特征在于所述的涂層厚度為0.01 1mm。
全文摘要
一種聚丙烯復(fù)合材料用膠粘劑的制備方法，其特征在于步驟a聚丙烯的接枝共聚和步驟b水性聚丙烯粘膠劑的合成，本發(fā)明還公開了該膠粘劑的膠粘方法，步驟如下在注塑機(jī)的下模具處放入金屬樣條，在金屬樣條的上方均勻涂布聚丙烯復(fù)合材料用粘膠劑，形成涂層，聚丙烯自料斗進(jìn)入熔融區(qū)域，隨著上模具進(jìn)行合模壓板，壓板后，固化。
文檔編號C09J151/06GK101885954SQ20091009853
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者侯琳熙, 林達(dá), 王瑾 申請人:寧波大學(xué)