CN101289529B - 可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将植物油多元醇与异氰酸酯在催化剂存在下，在50～80℃反应2～4小时得到预聚体；(2)得到的预聚体中加入含亲水基团的化合物，同时加入占乳液总体积1～4％的助溶剂，在50～60℃下反应2.5～3小时；(3)在得到的产物中加入三乙胺进行中和反应，并将该中和反应产物在1～5分钟内加入水中后，乳化10分钟；(4)在得到的产物中加入胺扩链剂即制得一种水性聚氨酯乳液。与现有技术相比，本发明具有价格低廉、粘结强度佳，应用范围广等优点。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯乳液制备技术领域，尤其是涉及一种可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法。
背景技术
由于石油资源的有限性，八十年代以后以天然产物及其衍生物等可再生资源为基础获得的聚合物重新获得了广泛关注。植物油来源广泛，可以再生，植物油多元醇可广泛应用于聚氨酯行业各个领域，制备的聚氨酯材料完全符合环境保护的目的，属于国家提倡的绿色环保型产品。该产品不受国际石油价格的影响，具有一定的经济安全性。
水性聚氨酯胶粘剂胶膜物性可调节范围大，强度高、弹性好、耐低温和抗磨性能优良，对许多合成材料特、多孔性材料如ABS、聚丙烯纤维板、织物、乙烯基塑料等具有良好的粘接性能，可用于汽车的仪表板、车门与顶棚内衬、座椅以及杂物箱内饰件等部位。
随着我国经济的持续高速发展，2006年我国汽车年产量超过600万辆，汽车制造已成为我国支柱产业之一。随着汽车的增多，汽车车内环境污染问题越来越引起人们的关注。据2004年中国科协工程学会联合会汽车专业委员会对汽车车内环境污染情况调查结果显示，高达93.82％的新车车内环境达不到国家房屋室内空气标准，其中苯超过标准14.45倍、甲苯超过80.2倍、二甲苯超过17.34倍、甲醛超过6.56倍、VOC超过17倍，而这些污染的主要来源于胶粘剂，尤其是，车内空间较室内更为狭小，其危害将更大。水性聚氨酯胶粘剂的应用，必将使原溶剂型胶粘剂的使用范围逐步缩小，有毒溶剂的排放也随之减少，对改善汽车车内环境起到积极的作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种价格低廉、粘结强度佳的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将植物油多元醇与异氰酸酯在催化剂存在下，在50～80℃反应2～4小时得到预聚体，所述的异氰酸酯与植物油多元醇的摩尔比为5.5～6.0∶1，催化剂为预聚体总重量的万分之二；
(2)在步骤(1)得到的预聚体中加入含亲水基团的化合物，使该化合物与植物油多元醇的摩尔比为16∶1，同时加入占乳液总体积1～4％的助溶剂，在50～60℃下反应2.5～3小时；
(3)在步骤(2)得到的产物中加入三乙胺进行中和反应，并将该中和反应产物在1～5分钟内加入水中后，乳化10分钟，所述的三乙胺与植物油多元醇的摩尔比为13∶1；
(4)在步骤(3)得到的产物中加入胺扩链剂，该胺扩链剂的加入量为步骤(3)中和反应产物重量的0.5～1％，加料时间为10～15分钟，加完后再搅拌30分钟，即制得一种水性聚氨酯乳液。
所述的植物油多元醇是按公开号为CN1869184A的专利技术制备的。
所述的植物油多元醇分子量在是分子量为400～500，羟值为230～450mgKOH/g，OH官能度为2～3。
所述的氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或他们的混合物。
所述的混合物中的甲苯二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为8～9∶1。
所述的催化剂为辛酸亚锡、月桂酸二丁基锡、辛酸锌、三乙烯二胺中的任意一种或几种。
所述的步骤(2)中含亲水基团的化合物为二羟甲基丙酸，所述的助溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
所述的步骤(3)中的水为软水。
所述的步骤(4)中的胺扩链剂选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、异弗尔酮二胺中任意一种，或是它们中任意两种的混合物。
所述的步骤(4)中的胺扩链剂为乙二胺或异弗尔酮二胺或其混合物。
所述的步骤(4)中的胺扩链剂为乙二胺或异弗尔酮二胺或其混合物。
与现有技术相比，本发明以自制的(公开号为CN1869184A)新型植物油多元醇与其他聚合多元醇配合，研制成功一种新型的水性聚氨酯胶粘剂，该水性聚氨酯乳液固含量为30～40％，pH＝6.5～8，在ABS板材上粘合涤纶纤维布，在90℃/24h，湿度为80％的条件下测试，不产生气泡，无脱落现象，剥离强度为30～45N/5cm，总挥发性有机物为25～35g/L。该水性聚氨酯胶粘剂胶膜物性可调节范围大，强度高，对ABS、聚丙烯纤维板、织物、乙烯基塑料等具有良好的粘接性能，可用于汽车的仪表板、车门与顶棚内衬、座椅以及杂物箱内饰件等部位。水性聚氨酯胶粘剂的应用，将减少有毒溶剂的排放，对改善汽车车内环境起到积极的作用。从性能上说，植物油聚醚中醚键含量较少，具有长链碳氢结构，可以为产品提供良好的耐水性，从而改善水性聚氨酯的耐水性。植物油多元醇以可再生植物油为原料，在石油资源日益紧缺的今天，具有战略意义。且所制得的水性聚氨酯乳液价格低廉，粘结强度佳，降低了成本，保证汽车内饰用等领域的需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体详细说明。
实施例1
向装备有温度计，搅拌器的1000ml烧瓶内盛入100g SD-250，50g甲苯二异氰酸酯，7g异佛尔酮二异氰酸酯和0.03g月桂酸二丁基锡，于50℃反应2小时得到预聚体。
继之加入22.9g含有亲水基团的二羟甲基丙酸和21g助溶剂N，N-二甲基甲酰胺，于50℃反应2.5小时。
接着加入18.3g三乙胺进行中和，将中和好的预聚体溶液加入到370g水中分散，加完后维持10分钟，再加1.5g乙二胺扩链，加料时间为12分钟，加完再搅拌30分钟，得一种水性聚氨酯乳液，其固含量为35％，pH＝7.5，剥离强度为40N/5cm(ABS和涤纶纤维布)。
实施例2
向装备有温度计，搅拌器的1000ml烧瓶内盛入90g SD-430，10g甲苯二异氰酸酯，50g异佛尔酮二异氰酸酯和0.03g辛酸亚锡，于50℃反应2小时得到预聚体。
继之加入22.9g含有亲水基团的二羟甲基丙酸和21g助溶剂N，N-二甲基甲酰胺，于50℃反应2.5小时。
接着加入18.3g三乙胺进行中和，将中和好的预聚体溶液加入到450g水中分散，加完后维持10分钟，再加1.5g乙二胺扩链，加料时间为12分钟，加完再搅拌30分钟，得一种水性聚氨酯乳液，其固含量为30％，pH＝7.5，剥离强度为40N/5cm(ABS和涤纶纤维布)。
实例中所用植物油多元醇的质量指标如下：
实施例3
将分子量为400，羟值为230mgKOH/g，OH官能度为2的植物油多元醇与甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯在月桂酸二丁基锡等催化剂的存在下，按比例异氰酸酯∶多元醇为5.5∶1摩尔比，甲苯二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为8∶1，催化剂为预聚体总量的万分之二，在50℃反应2小时得到预聚体；继之加入含亲水基团的化合物二羟甲基丙酸，对应于0.1mol多元醇，加入量为1.6mol，同时加入助溶剂N，N-二甲基甲酰胺(对应于乳液总体积约为1％)，于50℃反应2.5小时；以0.1mol多元醇为基础，接着加入1.3mol三乙胺中和反应，中和好的预聚体加入到软水(用量根据含估量要求确定)中乳化，加完后再维持10min；继之加入中和反应产物重量0.5％的胺扩链剂扩链，加料时间为10min，加完后再搅拌30min，直接制得一种水性聚氨酯乳液。
所用的植物油是中科合臣股份有限公司开发生产的产品，专利公开号：CN1869184A。
实施例4
将分子量为500，羟值为450mgKOH/g，OH官能度为3的植物油多元醇与甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯在月桂酸二丁基锡等催化剂的存在下，按比例异氰酸酯∶多元醇为6.0∶1摩尔比，甲苯二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为9∶1，催化剂为预聚体总量的万分之二，在80℃反应4小时得到预聚体；继之加入含亲水基团的化合物二羟甲基丙酸，对应于0.1mol多元醇，加入量为1.6mol，同时加入助溶剂N，N-二甲基甲酰胺(对应于乳液总体积约为4％)，于60℃反应3小时；以0.1mol多元醇为基础，接着加入1.3mol三乙胺中和反应，中和好的预聚体加入到水(用量根据含估量要求确定)中乳化，加完后再维持10min；继之加入中和反应产物重量1％的胺扩链剂扩链，加料时间为15min，加完后再搅拌30min，直接制得一种水性聚氨酯乳液。
上述产品达到如下质量指标：
外观 浅黄色或白色乳液，无可见杂质
含固量％ 30～40
PH值 5～8
贮存期 大于6个月
粘着性 在ABS板材上粘合涤纶纤维布，在90℃/24h、湿度为80％的条件下测试，不产生气泡，无脱落现象。
装饰件粘附性 撕剥力≥30N/5cm
黏度 可喷涂
散发性能 固化后，无甲醛、苯、甲苯、二甲苯释放
总挥发性有机物 ≤50g/L
Claims (7)
1.可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将植物油多元醇与异氰酸酯在催化剂存在下，在50～80℃反应2～4小时得到预聚体，所述的异氰酸酯与植物油多元醇的摩尔比为5.5～6.0∶1，催化剂为预聚体总重量的万分之二；
(2)在步骤(1)得到的预聚体中加入含亲水基团的化合物，使该化合物与植物油多元醇的摩尔比为16∶1，同时加入占乳液总体积1～4％的助溶剂，在50～60℃下反应2.5～3小时；
(3)在步骤(2)得到的产物中加入三乙胺进行中和反应，并将该中和反应产物在1～5分钟内加入水中后，乳化10分钟，所述的三乙胺与植物油多元醇的摩尔比为13∶1；
(4)在步骤(3)得到的产物中加入胺扩链剂，该胺扩链剂的加入量为步骤(3)中和反应产物重量的0.5～1％，加料时间为10～15分钟，加完后再搅拌30分钟，即制得一种水性聚氨酯乳液；
所述的催化剂为辛酸亚锡、月桂酸二丁基锡、辛酸锌、三乙烯二胺中的任意一种或几种；
所述的步骤(4)中的胺扩链剂选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、异弗尔酮二胺中任意一种，或是它们中任意两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的植物油多元醇分子量在是分子量为400～500，羟值为230～450mgKOH/g，OH官能度为2～3。
3.根据权利要求1所述的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或他们的混合物。
4.根据权利要求3所述的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的混合物中的甲苯二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为8～9∶1。
5.根据权利要求1所述的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中含亲水基团的化合物为二羟甲基丙酸，所述的助溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求1所述的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的水为软水。
7.根据权利要求1所述的可作为汽车内饰用胶粘剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的胺扩链剂为乙二胺或异弗尔酮二胺或其混合物。
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