铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂与制备及应用 【技术领域】
本发明属于粘合剂制备领域，特别涉及一种铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂与制备及应用。
背景技术
高强度铝合金材料主要用于建筑门窗以及钢结构部分，是建筑上普遍使用的一种重要材料。现有的铝合金材料在投入使用前，通常都是在铝合金的表面用粉末喷涂或者电镀的方式涂上一层银白色涂层，这是为了避免铝合金表面被氧化，产生一层厚薄不均的氧化层；也是为了防止铝合金的表面受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。在铝合金的表面用粉末喷涂或者电镀的方式涂上涂层，不仅会造成巨大的污染，主要是废弃和废液的排放；而且这样得到的铝合金材料的传热和导热性能优异，不利于房屋的节能和隔热效果，譬如夏天开有空调的的房屋，由于空调的作用，会使得室内的温度比室外的温度低，此种铝合金材料易使热量发生交换，造成冷气的很大浪费；反之，冬天的暖气也容易造成很大的浪费。因此，开发节能型铝合金是十分紧迫的任务。
开发节能型铝合金的一个方向是在铝合金材料的表面粘贴PVC隔热薄膜，替代用粉末喷涂或者电镀方式形成的涂层。这样得到的铝合金不仅能大大提高建筑物的节能作用，而且由于不用粉末喷涂或电镀工艺，具有较大的环保意义。但是，由于PVC隔热薄膜的表面与铝合金的表面性质不同，因此，决定这种节能型铝合金生产能否成功的关键在于是否拥有能有效将PVC隔热薄膜与铝合金粘接在一起，而且能使最终产品具有良好的耐侯性、耐水性和拉伸强度的胶粘剂。
当前国内外的粘合剂种类数以千计，主要可以分为溶剂型和非溶剂型，但是由于这种节能型铝合金的生产设计复杂的工艺要求和粘接要求，因此市场上存在的各种粘合剂均不能够满足将铝合金和PVC隔热薄膜能够快速高效粘接的要求。
【发明内容】
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂。所述的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂能够将铝合金与PVC薄膜快速粘接，得到的终产品能够长期在建筑上耐用。
本发明的另一目的在于提供所述铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂，由以下按质量份数计的成分组成：
聚氨酯丙烯酸酯 10～30份
环氧丙烯酸酯 5～40份
橡胶 10～30份
增粘剂 5～15份
活性稀释剂 20～60份
糯米粉 2～5份
引发剂 0.2～1.5份
固化剂 0.2～1.0份；
所述的聚氨酯丙烯酸酯优选为聚氨酯丙烯酸酯分子中含有2～4官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂；选用官能度为2～4的聚氨酯丙烯酸酯，这是因为，利用聚氨酯丙烯酸酯的多官能度优势，促使聚氨酯丙烯酸酯能够在固化过程中与其他组分中的极性基团(如-CN等)发生交联反应，但是聚氨酯丙烯酸酯的官能度数超过四个，则会大幅度降低胶膜的柔韧性以及拉伸强度；
所述的环氧丙烯酸酯优选软化点温度在70℃以上的环氧丙烯酸酯；这是由于粘接在将PVC薄膜和铝合金粘接的过程中，流水线工艺的温度为60～70℃，若使用软化点低于70℃地环氧丙烯酸酯制备的粘合剂，由于部分环氧树脂来不及参与固化反应，在机器热应力的作用下，将使得粘合在铝合金表面的PVC薄膜爆裂；
所述的橡胶优选腈基含量在20-45之间的丁腈橡胶；橡胶的作用是用以增韧以聚氨酯丙烯酸酯及环氧丙烯酸酯为基础的基本体系；
所述的增粘剂优选软化点大于70℃的萜烯树脂或软化点大于70℃的酚醛树脂中的一种或两种；
所述的增粘剂更优选软化点大于70℃的萜烯树脂与软化点大于70℃的酚醛树脂按质量比1∶5～5∶1形成的混合物；
所述的活性稀释剂优选甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、异冰片酯(IBOA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)或1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)中的至少一种；
所述糯米粉的优选为粒径在0.001～0.005mm之间；
所述的引发剂优选过氧化羟基异丙苯或三乙胺中的一种或两种；引发剂的作用为使胶液体系可以厌氧固化；
所述的引发剂更优选为过氧化羟基异丙苯和三乙胺按质量比1∶3～1∶1混合的复合物；
所述的固化剂优选为脂环族胺类固化剂，其目的在于可以使胶液常温定位固化；
所述铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10～30质量份橡胶用压片机压成小块，投入20～60质量份活性稀释剂中，搅拌至橡胶经过溶胀后完全溶解；
(2)接着加入10～30质量份聚氨酯丙烯酸酯、5～15质量份增粘剂和2～5质量份糯米粉，加热至60～65℃搅拌，至形成均一的液相；
(3)再投入5～40质量份环氧丙烯酸酯，搅拌至得到混合均匀的溶液；
(4)加入0.2～1.5质量份引发剂和0.2～1.0质量份固化剂，搅拌，得到铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂。
步骤(4)所述搅拌的时间优选为30min；
所述的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂应用于将铝合金与PVC薄膜粘接。
一种节能型铝合金，包含铝合金基材、粘合剂层和PVC薄膜；
所述节能型铝合金优选为由铝合金基材、粘合剂层和PVC薄膜依次粘接形成(铝合金一面粘接)；
所述节能型铝合金优选为由PVC薄膜、粘合剂层、铝合金基材、粘合剂层和PVC薄膜依次粘接形成(铝合金两面粘接)；
所述的粘合剂层为由上述铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂形成的粘合剂层；
所述的粘合剂层优选为由所述铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂通过辊涂或者刷涂形成的粘合剂层。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明所述的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂对铝合金和PVC隔热薄膜具有良好的粘合性能，附着力可达1级，强度超过PVC薄膜的撕裂强度。
(2)本发明所述的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂可以应用于高温作业环境，其固化胶膜具有较高的软化点，可达80℃以上。
(3)本发明使用糯米粉改善粘合剂的韧性和硬度，使用该粘合剂得到的固化胶膜的硬度平均值在70-75A(检测参照GB/T231-1984)，克服了其它类型传统高分子粘合剂使用普通无机增强剂(如SiO2)等导致胶膜异常坚硬的缺点。
(4)本发明所述制备方法简单，成本适中，得到的产品综合性能稳定。
(5)通过本发明所述的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂将PVC薄膜和铝合金粘接得到的节能型铝合金隔热性能好，起到了节能减排的作用。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
按表1的配比备料，在反应釜中反应。首先将橡胶用压片机压成小块，投入活性稀释剂中，搅拌，待橡胶完全溶解；接着将聚氨酯丙烯酸酯、增粘剂、糯米粉按相应质量份投入上述溶液之中，将反应釜温度升至60℃，搅拌，得到均一的液相(需时1小时)；再投入环氧丙烯酸树脂，搅拌，直至混合均匀(需时30分钟)；加入引发剂和固化剂，搅拌30分钟，得到铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂。停止搅拌，待反应釜的温度降到常温时，将铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂进行灌装，包装成一定规格的瓶装胶液。
表1按照实施例1～5配方比配制的胶粘剂对铝合金型材和PVC薄膜的附着力
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 聚氨酯 丙烯酸 酯 10质量份 拜耳4529 (两官能 度) 15质量份 拜耳4529 (两官能 度) 20质量份 拜耳4529与沙多玛 CN929(三官能度) 按质量比1∶1混合 25质量份 拜耳4529与沙 多玛CN929按 质量比1∶1混合 30质量份 拜耳4529与沙 多玛CN929按 质量比1∶1混合
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 环氧丙 烯酸酯 40质量份 陶氏化学 33质量份 陶氏化学 25质量份 陶氏化学 15质量份 陶氏化学 5质量份 陶氏化学 DER669-E DER669-E DER669-E DER669-E DER669-E 橡胶 10质量份 (丁腈-40 橡胶) 15质量份 (丁腈-40 橡胶) 20质量份 丁腈-40与丁腈 -220按质量比1∶1 混合 25质量份 丁腈-40与丁腈 -220按质量比 1∶1混合 30质量份 丁腈-40与丁腈 -220按质量比 1∶1混合 增粘剂 15质量份 萜烯树脂 803-L(上海 金宝化学和 酚醛树 脂PF-1819 (济南海沃 斯化工)按 质量比1∶2 混合 13质量份 萜烯树脂 803-L(上海 金宝化学和 酚醛树 脂PF-1819 (济南海沃 斯化工)按 质量比1∶2 混合 10质量份 萜烯树脂803-L(上 海金宝化学和酚醛 树脂PF-1819(济南 海沃斯化工)按质 量比1∶2混合 8质量份 酚醛树脂 PF-1819 5质量份 酚醛树脂 PF-1819 活性稀 释剂 20质量份 (甲基丙烯 酸羟丙酯) 30质量份 (甲基丙烯 酸羟丙酯) 40质量份 甲基丙烯酸羟丙酯 与异冰片酯按质量 比2∶1混合 50质量份 甲基丙烯酸羟 丙酯与异冰片 酯按质量比2∶1 混合 60质量份 甲基丙烯酸羟 丙酯与异冰片 酯按质量比2∶1 混合 糯米粉 2质量份 3质量份 4质量份 5质量份 5质量份 引发剂 0.2质量份 (过氧化羟 基异丙苯) 0.5质量份 (过氧化羟 基异丙苯) 0.8质量份 过氧化羟基异丙苯 与三乙胺按质量比 1∶1混合 1.3质量份 过氧化羟基异 丙苯与三乙胺 按质量比1∶1混 合 1.5质量份 过氧化羟基异 丙苯与三乙胺 按质量比1∶1混 合 固化剂 0.2质量份 (SH3068脂 环族胺类固 化剂，盛创贸 易) 0.4质量份 (SH3068脂 环族胺类固 化剂，创盛贸 易) 0.6质量份 (SH3068脂环族胺类 固化剂，创盛贸易) 0.8质量份 (SH3068脂环族 胺类固化剂，创 盛贸易) 1.0质量份 (SH3068脂环族 胺类固化剂，创盛 贸易) 对铝合 金附着 力/级 1 1 1 2 2 对PVC 附着力/ 级 3 2 1 1 1 软化点/ ℃ 90 80 80 65 50
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 硬度/A 63 72 73 76 73
性能检测：
(1)将实施例1～5所制备的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂分别将铝合金基材和PVC薄膜粘接，固化定位时间均小于≤10S，最终固化时间均≤40S。依据GB/T14074.7-1993测定固化时间。在实际测量过程中，由于该胶粘剂的粘合强度很大，并且固化较快，因此定位时间和完全固化时间的大小以满足实际生产过程为主要目标。
(2)参照GB1720-79执行，通过标准所述的附着力测定仪分别测试实施例1～5所制备的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的粘合剂的附着力，结果如表1所示。从表中结果可见在实施例3中粘合剂对铝合金和PVC薄膜的附着力均达1级。
(3)参照GB13022-91分别测试实施例1～5所制备的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的胶膜拉伸强度，所制备的粘合剂的胶膜拉伸强度均≥12MPa(上海衡翼紧密仪器有限公司，塑料薄膜拉伸试验机HY0580)。
(4)分别测试实施例1～5所制备的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的耐高温性能，依据GB1763-79漆膜耐化学试剂测定法测胶粘剂耐水性，但是判断标准为附着力仍然保留在至少4级以及拉伸强度≥4MPa，测得所得的粘合剂的耐100℃水煮时间均≥50小时。
(5)依据国家标准GB/T2794-1995分别测试实施例1～5所制备的铝合金与PVC薄膜快速粘接用环保粘合剂的粘稠度，测得胶液粘度约3500厘泊，说明所制备得到的粘合剂不仅易于使用，而且有利于形成均一的胶膜(Brookfield公司CAP 2000+旋转粘度计)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。