一种方向盘修补用热熔胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及热熔胶制作领域，尤其涉及一种方向盘修补用热熔胶及其制备方法。


背景技术：

2.汽车方向盘是汽车转向系统的重要部分，主要作用是让驾驶者通过方向盘来控制汽车的前进路线。目前汽车市场上对于不同定位的汽车采用了不同方向盘配置，主要是根据汽车定位的不同，大概分为普通方向盘、真皮方向盘或木质方向盘、多功能方向盘、运动方向盘等，其实制作方向盘的材质大致相同。一般方向盘的结构为方向盘骨架、方向盘包裹材料、其它部件。方向盘骨架多为锌合金、铝合金或镁合金。方向盘包裹材料多由聚氨酯材料经发泡机制作而成，其特点是手感舒适、耐磨不易开裂、有助于缓冲胸部和头部碰撞压力。
3.发泡聚氨酯基材的方向盘生产工艺主要包括：骨架制成，聚氨酯发泡包覆层制作、修边总成装配。其中聚氨酯发泡材料是方向盘的主体材料之一，此环节是方向盘成型的关键，是由聚氨酯通过注塑反应脱模成型，由于现阶段的脱模工序的脱模效果不理想，导致部分方向盘表面出现裂隙、凹陷等不良现象，而这些略带少许缺陷的方向盘舍弃，使生产成本上升，为了提高产品质量，需要采取一定修补措施以提高良品率，这就需要用到修补材料——热熔胶。
4.目前国内在应用在这领域的热熔胶技术应用仍是空白的，根据具体生产需要，该修补热熔胶包括如下具体需求：
5.(1)修补热熔胶胶体能够与聚氨酯发泡材料有很好的粘合效果；
6.(2)修补热熔胶固化后硬度与发泡的聚氨酯硬度接近，手感接近，且打磨性能优异，打磨过程无脱胶脱层等现象；
7.(3)同时，修补热熔胶必须有一定的施工粘度，保证施工过程容易修补不同形状的孔隙，即如何控制修补热熔胶的固化速度，保证3-5s内热熔胶胶水不黏手以保证容易塑造不同的形状，2min内热熔胶胶水仍保持柔软可印花以保证与原花纹一致，印花后一小时其硬度能够达到方向盘的硬度；
8.(4)经打磨后的方向盘需经过包皮工艺处理，在包皮工序中，需承受200℃以上高温烘烤，热熔胶固化后的胶膜不能塌陷。
9.而普通的sis，sbs，eva或者聚合物apao等传统热熔胶不能满足这些需求，需要结合多种材料的优势，才能同时满足上诉需求。


技术实现要素：

10.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种方向盘修补用热熔胶。本发明的热熔胶能够与聚氨酯发泡材料有很好的粘合效果，固化速度能够满足使用需求，固化后硬度与聚氨酯发泡材料硬度接近，手感接近，且打磨性能优异，且能够承受200℃以上高温烘烤，胶膜不塌陷，能够满足方向盘修复需求，降低生产成本，提高经济效益。
11.本发明的目的之二在于提供一种方向盘修补用热熔胶的制备方法。
12.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种方向盘修补用热熔胶，包括如下重量份数计的组分：对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu 30-60份、聚合物apao 10-30份、抗氧化剂0.1-3份、松香萜烯酚树脂5-30份、无机盐粉料40-50份、颜料0-5份。
13.进一步地，所述对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu由如下方法制备而成：
14.将配方比例的苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂依次加入带有冷凝回流和分水器的四口反应釜中，通氮气，先升温至150-160℃预反应2h，再缓慢升温至180℃保温反应2h后，升温至215-220℃继续反应至酯化反应结束，采用酸值测试控制反应终点，得到预聚物a；在撤掉分水器和回流装置，加入配方比例的mdi单体，升温至75℃反应1.5h，在升温至85℃反应2h出料备用，得到对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu。
15.进一步地，所述苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂的质量比为(10-20)：(20-30)：(5-15)：(10-20)：(20-30)：(0.01-1)：1，所述预聚物a与mdi单体的质量比为100：(2-10)；所述酸值测试中酸值小于5mgkoh/g。
16.进一步地，所述聚合物apao选自德国赢创德固赛公司提供的牌号为v408或v520的聚烯烃。
17.进一步地，所述抗氧化剂选自德国巴斯夫公司提供的牌号为1010或168的抗氧化剂。
18.进一步地，所述松香萜烯酚树脂选自日本荒川公司提供的牌号为803l的松香萜烯酚树脂。
19.进一步地，所述无机盐粉料为颗粒度1500目的煅烧高岭土。
20.进一步地，所述颜料选自哑光炭黑、炭黑、灰黑中的一种。
21.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种方向盘修补用热熔胶的制备方法，包括如下步骤：
22.1)将带螺杆挤出的捏合机升温至140-160℃，投入对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu和抗氧化剂，开动搅拌捏合至均匀无颗粒；
23.2)再投入聚合物apao，同样捏合至混合均匀无颗粒；
24.3)投入松香萜烯酚树脂，搅拌均匀；
25.4)分批次缓慢加入无机盐粉料，此步骤需保证无机盐粉料分散均匀，直至将捏合机的缸壁刮干净；
26.5)最后投入颜料，抽真空，搅拌20-30min后通过螺杆挤出，在经过抽条机抽条成型；抽真空压力为0.08-0.1mpa。
27.进一步地，在步骤1)中，所述对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu由如下方法制备而成：
28.将配方比例的苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂依次加入带有冷凝回流和分水器的四口反应釜中，通氮气，先升温至150-160℃预反应2h，再缓慢升温至180℃保温反应2h后，升温至215-220℃继续反应至酯化反应结束，采用酸值测试控制反应终点，得到预聚物a；在撤掉分水器和回流装置，加入配方比例的mdi单体，升温至75℃反应1.5h，在升温至85℃反应2h出料备用，得到对发泡聚氨
酯粘结强度高的聚氨酯tpu；
29.所述抗氧化剂选自德国巴斯夫公司提供的牌号为1010或168的抗氧化剂；
30.在步骤2)中，所述聚合物apao选自德国赢创德固赛公司提供的牌号为v408或v520的聚烯烃；
31.在步骤3)中，所述松香萜烯酚树脂选自日本荒川公司提供的牌号为803l的松香萜烯酚树脂；
32.在步骤4)中，所述无机盐粉料为颗粒度1500目的煅烧高岭土；
33.在步骤5)中，所述颜料选自哑光炭黑、炭黑、灰黑中的一种。
34.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
35.本发明的热熔胶能够与聚氨酯发泡材料有很好的粘合效果，固化速度能够满足使用需求，固化后硬度与聚氨酯发泡材料硬度接近，手感接近，且打磨性能优异，且能够承受200℃以上高温烘烤，胶膜不塌陷，能够满足方向盘修复需求，降低生产成本，提高经济效益。
具体实施方式
36.下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
37.在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
38.本发明提供一种方向盘修补用热熔胶，包括如下重量份数计的组分：对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu 30-60份、聚合物apao 10-30份、抗氧化剂0.1-3份、松香萜烯酚树脂5-30份、无机盐粉料40-50份、颜料0-5份。
39.本发明的配方原理如下：
40.本发明通过筛选聚氨酯tpu使其能够对发泡聚氨酯基材有很好的黏附效果，加入的apao能够微调配方的极性，对方向盘发泡聚氨酯基材表面残留的微量脱模剂有润湿渗透效果，且对发泡聚氨酯基材粘附性较好；加入的松香萜烯酚树脂其软化点为160℃，利用其高软化点调节配方的施工粘性和固化速度，同时其极性基团对发泡聚氨酯基材有很好的粘接效果；加入的无机盐粉料采用1500目煅烧高岭土搭配，增加了胶体的中低温打磨性，能够对聚氨酯tpu高分子有很好的填充和塑形效果，协同聚氨酯tpu高分子的打磨韧性，使得打磨过程中不易脱胶，且打磨容易，后期手感柔和，无硬脆感。
41.本发明的热熔胶能够与聚氨酯发泡材料有很好的粘合效果，固化速度能够满足使用需求，固化后硬度与聚氨酯发泡材料硬度接近，手感接近，且打磨性能优异，且能够承受200℃以上高温烘烤，胶膜不塌陷，能够满足方向盘修复需求，降低生产成本，提高经济效益。
42.作为进一步优选方式，所述对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu由如下方法制备而成：
43.将配方比例的苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂依次加入带有冷凝回流和分水器的四口反应釜中，通氮气，先升温
至150-160℃预反应2h，再缓慢升温至180℃保温反应2h后，升温至215-220℃继续反应至酯化反应结束，采用酸值测试控制反应终点，得到预聚物a；在撤掉分水器和回流装置，加入配方比例的mdi单体，升温至75℃反应1.5h，在升温至85℃反应2h出料备用，得到对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu。
44.作为进一步优选方式，所述苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂的质量比为(10-20)：(20-30)：(5-15)：(10-20)：(20-30)：(0.01-1)：1，所述预聚物a与mdi单体的质量比为100：(2-10)；所述酸值测试中酸值小于5mgkoh/g。
45.本发明自主合成一种功能性的聚氨酯高分子材料tpu，其优点在于：采用柔韧性较好的线形二元醇和二元酸，使得材料有一定的延展性和缓冲性能；采用特定比例的带苯环的结构单体多元酸(苯酐)，使得材料的硬度和手感与方向盘聚氨酯发泡材料接近，采用三羟甲基丙烷使得分子具有一定得空间立体结构，能够对后续无机盐粉料的填充有一定得帮助，增加材料得打磨韧性；通过测量酸值控制反应终点，保留少量未反应的羟基和羧基基团，增加材料的极性和附着力；同时与mdi反应形成的氨酯键，与发泡聚氨酯基材有相似的结构，高温状态能够很好的增加界面渗透和接着效果，故而能够对发泡聚氨酯基材有很好的黏附效果。
46.作为进一步优选方式，所述聚合物apao选自德国赢创德固赛公司提供的牌号为v408或v520的聚烯烃。
47.作为进一步优选方式，所述抗氧化剂选自德国巴斯夫公司提供的牌号为1010或168的抗氧化剂。
48.作为进一步优选方式，所述松香萜烯酚树脂选自日本荒川公司提供的牌号为803l的松香萜烯酚树脂。
49.作为进一步优选方式，所述无机盐粉料为颗粒度1500目的煅烧高岭土。
50.作为进一步优选方式，所述颜料选自哑光炭黑、炭黑、灰黑中的一种。
51.本发明还提供一种上述方向盘修补用热熔胶的制备方法，包括如下步骤：
52.1)将带螺杆挤出的捏合机升温至140-160℃，投入对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu和抗氧化剂，开动搅拌捏合至均匀无颗粒；
53.2)再投入聚合物apao，同样捏合至混合均匀无颗粒；
54.3)投入松香萜烯酚树脂，搅拌均匀；
55.4)分批次缓慢加入无机盐粉料，此步骤需保证无机盐粉料分散均匀，直至将捏合机的缸壁刮干净；
56.5)最后投入颜料，抽真空，搅拌20-30min后通过螺杆挤出，在经过抽条机抽条成型；抽真空压力为0.08-0.1mpa。
57.以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
58.实施例1-实施例4以及对比例1-9
59.分别按下表1中的配比称取原料，按照表1后的制备方法制作热熔胶，对应得到不同实施例的热熔胶，具体详见表1：
60.表1实施例1-3及对比例1-9原料配比表
[0061][0062]
其中，表1中实施例1-3的对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu由如下方法制备而成：将配方比例的苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂依次加入带有冷凝回流和分水器的四口反应釜中，通氮气，先升温至150-160℃预反应2h，再缓慢升温至180℃保温反应2h后，升温至215-220℃继续反应至酯化反应结束，采用酸值测试控制反应终点，得到预聚物a；在撤掉分水器和回流装置，加入配方比例的mdi单体，升温至75℃反应1.5h，在升温至85℃反应2h出料备用，得到对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu。
[0063]
所述苯酐、己二酸、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、辛醇催化剂、对甲苯磺酸、亚磷酸三苯酯抗氧剂的质量比为15：25：6：12：25：0.5：1，所述预聚物a与mdi单体的质量比为100：5；所述酸值测试中酸值小于5mgkoh/g。
[0064]
如无具体说明，各实例的apao选自德国赢创德固赛公司提供的牌号为v520的聚烯烃，抗氧化剂选自德国巴斯夫公司提供的牌号为1010，松香萜烯酚树脂选自日本荒川公司提供的牌号为803l的松香萜烯酚树脂,无机盐粉料选自高岭土，购自山西恒源高岭土有限公司生产的型号为hy-t-80的高岭土，颗粒度1500目。颜料选自哑光炭黑。
[0065]
以实施例2为例，对比例1与实施例2不同之处在于：不添加对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。
[0066]
以实施例2为例，对比例2与实施例2不同之处在于：不添加apao，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。
[0067]
以实施例2为例，对比例3与实施例2不同之处在于：不添加松香萜烯酚树脂，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。
[0068]
以实施例2为例，对比例4与实施例2不同之处在于：不添加高岭土，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。
[0069]
以实施例2为例，对比例5与实施例2不同之处在于采用常规的tpu代替了对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。tpu购自美国路博润公司提供的牌号为pearlbond360的热塑性聚氨酯弹性体。
[0070]
以实施例2为例，对比例6与实施例2不同之处在于采用eva代替了apao，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。eva购自韩国lg提供的牌号为es28005的eva。
[0071]
以实施例2为例，对比例7与实施例2不同之处在于采用sis代替了apao，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。sis购自岳阳石化提供的牌号为1126的sis。
[0072]
以实施例2为例，对比例8与实施例2不同之处在于采用松香树脂代替了松香萜烯酚树脂，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。松香树脂购自广东科茂林产化工股份有限公司提供的牌号为146的松香树脂。
[0073]
以实施例2为例，对比例9与实施例2不同之处在于采用常规的碳酸钙代替了无机盐粉料高岭土，其余组分与用量相同，工艺参数条件相同。碳酸钙购自湖北广奥生物科技有限公司的cas编号为19569-21-2的碳酸钙。
[0074]
实施例1-实施例3以及对比例1-9的热熔胶制备方法，包括如下步骤：
[0075]
1)将带螺杆挤出的捏合机升温至140-160℃，投入对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu和抗氧化剂，开动搅拌捏合至均匀无颗粒；
[0076]
2)再投入聚合物apao，同样捏合至混合均匀无颗粒；
[0077]
3)投入松香萜烯酚树脂，搅拌均匀；
[0078]
4)分批次缓慢加入无机盐粉料，此步骤需保证无机盐粉料分散均匀，直至将捏合机的缸壁刮干净；
[0079]
5)最后投入颜料，抽真空，搅拌20-30min后通过螺杆挤出，在经过抽条机抽条成型；抽真空压力为0.08-0.1mpa。
[0080]
效果评价及性能检测
[0081]
对实施例1-3以及对比例1-9获得的方向盘修补用热熔胶的性能进行检测，检测项目及结果参见表2。
[0082]
性能检测前的准备工作：
[0083]
①
取一批表面出现裂隙、凹陷的方向盘，找出需要修补的位置，适当清洁打磨表
面；
[0084]
②
用电加热刀片将热熔胶条涂布于方向盘需要修补的位置，并利用刀片的热量将胶涂布均匀，填实孔隙，将表面压平整，在用刀片将多余部分切除，在用热刀片将表面调节至于方向盘表面形状平整度一致，稍微放置30秒左右，用砂纸打磨平整，再用热刀片适当修补加热，然后立即印花处理。
[0085]
1.粘结力性能
[0086]
粘结力在胶粘剂行业一般用剥离力表示，粘结力的单位一般是n/mm，n/inch、n/cm等；但由于方向盘的不规则性及表面粗糙度有差异，属于结构胶类型，常温的剥离力数据都比较大，基本都是撕破基材，很难用测试常温剥离力的方式数据表观出来，因此，此处的粘接力性能是指热熔胶与方向盘粘得是否好，主要是看固化以后得打磨效果，粘结不好胶体会熔化，打磨起来胶与基材得界面会分离翘边、起皮，严重得化会直接脱落。粘结力好其打磨效果好，后工序加工顺利。
[0087]
2.硬度测试方法
[0088]
硬度按照gb/t 531规定邵氏硬度测试方法进行。结果以单位a记录。
[0089]
3.粘度测试方法
[0090]
粘度按照gb/t 2794规定进行，使用美国博勒飞公司的dv2trvt型粘度计和7号转子来测定粘度。结果以单位cps记录。
[0091]
4.固化速度测试方法
[0092]
固化速度的测试过程如下：(1)将胶水250℃熔融粘稠状，刮涂于基材表面；(2)迅速将剪成小条状的打印纸粘附于胶表面，施加轻微压力，如此重复，直至打印纸上不粘胶为止；(3)记录从刮完胶至不粘纸张的时间即为固化时间，一般以s和min单位记录。
[0093]
5.耐高温性能测试方法
[0094]
耐高温的测试过程如下：(1)将聚氨酯发泡基材挖一个5mm*5mm*5mm的小孔；(2)将熔好的胶填充于孔内，并将表面打磨平整，常温放置2h；放置于200℃烘箱中2h后取出放至常温，观察填补位置是否有塌陷和流动变形。
[0095]
表2为各实例热熔胶性能测试数据
[0096]
[0097]
[0098][0099][0100]
如上表所示，实施例1-3的热熔胶采用了自主合成的功能性聚氨酯高分子tpu-100h，对发泡聚氨酯基材的润湿接着效果好，硬度与发泡聚氨酯基材相近，手感接近，打磨性较好，打磨前后仍粘接牢固，固化速度适中，开放时间满足客户施工和印花需求，即保证
3-5s内热熔胶胶水不黏手以保证容易塑造不同的形状，2min内热熔胶胶水仍保持柔软可印花以保证与原花纹一致，印花后一小时其硬度能够达到方向盘的硬度；同时粘度较好，满足施工的塑形需求。
[0101]
以实施例2为例，对比例1与实施例2不同之处在于：不添加对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu，热熔胶会发软，硬度不够，且常温下热熔胶表面会发粘，打磨性会界面脱层。
[0102]
以实施例2为例，对比例2与实施例2不同之处在于：不添加apao，由于方向盘发泡完表面残留有脱模剂，胶对残留的脱模剂粘结效果差，残留脱模剂的地方粘结效果稍差，打磨会稍微有脱层。
[0103]
以实施例2为例，对比例3与实施例2不同之处在于：不添加松香萜烯酚树脂，配方对基材的润湿接着效果不足，较光滑面，难粘位置会翘边脱落。
[0104]
以实施例2为例，对比例4与实施例2不同之处在于：不添加高岭土，打磨性差，打磨因为胶偏软而起卷。
[0105]
与实施例2相比，对比例5热熔胶的配方差异在于：采用常规的tpu代替了对发泡聚氨酯粘结强度高的聚氨酯tpu，由于常规聚氨酯树脂酯键较多，键能大，硬度高，极性低，对发泡聚氨酯基材的润湿性和界面的接着效果差，且固化速度太快，固化变硬后打磨困难，印花困难。
[0106]
以实施例2为例，对比例6与实施例2不同之处在于：采用eva代替了apao，加入eva后，热熔胶粘度偏高，对填料高岭土的容忍度差，胶偏硬较多，对发泡聚氨酯基材的润湿流动性差，接着效果不差。
[0107]
以实施例2为例，对比例7与实施例2不同之处在于：采用sis代替了apao，加入岳化的橡胶sis后，热熔胶粘度和硬度偏低，对发泡聚氨酯基材的润湿接着性较好，但是表面微发粘，打磨容易起卷，打磨性差；后期的耐高温性能也较差。
[0108]
以实施例2为例，对比例8与实施例2不同之处在于：采用松香树脂代替了松香萜烯酚树脂，加入松香树脂后，由于其具有极性，粘度也偏低，对发泡聚氨酯基材的润湿接着性能较好，但是由于其软化点低，导致配方固化速度超过30s，明显偏慢，硬度也偏低。
[0109]
以实施例2为例，对比例9与实施例2不同之处在于：采用常规的碳酸钙代替了无机盐粉料高岭土，加入碳酸钙后，硬度稍微偏高，手感差，粘结效果较好，打磨性一般，打磨以后的表面光滑程度较差，后期印花困难。
[0110]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。