CN101289602A - 液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料 - Google Patents

Abstract

本发明是一种液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料。在目前纺织行业的复合粘接材料中，含有大量的甲苯、二甲苯、甲乙酮等有害有机溶剂，严重污染环境，危害人体健康。本发明以端羟基植物油酸预聚体、植物油和端羟基多元醇为基体，以无机纳米材料为载体，与异氰酸酯反应，聚合成单组分液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其中，端羟基植物油酸预聚体，由端羧基植物油酸与小分子多元醇反应制得，端羧基植物油酸的端羧基官能度为2～3。优点是：充分利用可再生资源；发挥纳米材料的几何及结构特征，粘合力强，耐水解，耐热性好，低温尺寸稳定性好，柔软度高；无毒无害，无挥发性有机溶剂，对人体和环境不会造成危害；室温固化，节能；操作简便。

Description

液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料

技术领域

本发明涉及一种液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，对棉纤维、木纤维、TPU膜、涤纶、氨纶、尼龙、丙纶、腈纶等天然、化纤纺织材料有极好的粘合性，可广泛用于民用，国防，医用纺织品复合行业。

背景技术

纺织复合是一个新兴的行业，其产品广泛用在民用，国防，医用等多个领域。目前国内，纺织复合生产中普遍使用溶剂系列粘合剂。

中国专利授权公告号CN1293161公开了一种纺织行业粘合剂，为水基型聚酯粘合剂，包括环氧树脂、丙烯酸丁酯、丙烯酸、聚乙烯醇等，以水为溶剂。生产工序复杂，需要加热烘道干燥过程，能耗高，造成了资源的浪费。

对于聚氨酯类粘合剂，中国公开号CN1048720公开了一种用于纺织粘合的有机溶剂型聚氨酯粘合剂，包括多异氰酸酯、多羟基化合物，脂肪族二醇类等在有机溶剂中制成，其中，有机溶剂为酯类、酮类、芳香烃、卤代烃等，具体的如甲苯，二甲苯，甲乙酮等。在实际应用中，这些含量占产品50～60％以上的有机溶剂，由于其具有有害挥发性，对生产人员的健康产生极大的危害，且生产工序复杂，能耗高，造成了环境污染和资源的浪费。在复合后的成品中，由于苯类物质的残留，含有害物质的产品与消费者的直接日常生活接触，对人体的健康造成直接的危害。随着科学的发展，人类对环保、健康、节能意识的提高，要求制止粘合剂引起的污染的呼声，日益迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，生产中无须加热烘干，节能，环保，粘合力强，耐水解，抗老化，柔软度高等特点的室温液态单组分无溶剂纳米级高分子纺织粘合材料，用于纺织材料的复合粘接。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：采用一种室温液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料。所述的室温液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，是以端羟基植物油酸预聚体、植物油和端羟基多元醇为基体，以无机纳米材料为载体，与异氰酸酯反应聚合而成。其中所述的无机纳米材料具有对有机分子的吸附性，层片间微孔渗透性，几何结构特异性，表面效应性，量子力学效应性等特征。所述的端羟基植物油酸预聚体，由端羧基植物油酸与小分子多元醇反应制得，其中，端羧基植物油酸的端羧基官能度为2～3。

所述的植物油酸为天然植物油酸或改性的天然植物油酸，包括蓖麻油酸、大豆油酸、棕榈油酸、酯交换改性蓖麻油酸中的一种或其组合物；所述的小分子多元醇为乙二醇或丙二醇。

所述的高分子粘合材料，按重量份计包括以下各组份：

端羟基植物油酸预聚体    20～50

植物油                  12～35

端羟基多元醇            10～20

无机纳米材料            5～20

催化剂                  0.01～1

抗氧化剂    0.01～1

增塑剂      0～10

异氰酸酯    15～35。

具体的，端羟基植物油酸预聚体的用量可以为20，22，25，28，30，32，35，38，40，42，45，48，50重量份；

植物油的用量可以为12，13，15，18，20，22，25，28，30，32，35重量份；

端羟基多元醇的用量可以为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20重量份；

无机纳米材料的用量可以为5，6，8，10，12，13，15，16，18，20重量份；

催化剂的用量可以为0.01，0.02，0.03，0.05，0.08，0.1，0.2，0.3，0.5，0.6，0.8，1重量份；

抗氧化剂的用量可以为0.01，0.02，0.03，0.05，0.08，0.1，0.2，0.3，0.5，0.6，0.8，1重量份；

增塑剂用量可以为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10重量份；

异氰酸酯的用量可以为15，16，18，20，22，25，26，28，30，32，33，35重量份。

所述的植物油为天然植物油或改性的天然植物油，包括蓖麻油、大豆油、棕榈油、酯交换改性蓖麻油中的一种或其组合。

所述的端羟基多元醇为聚酯型多元醇或聚醚型多元醇。

所述的无机纳米材料为纳米级碳酸钙、高岭土、蒙脱土中的一种或其组合物，其中，无机纳米材料的细度为10～30nm。

所述的催化剂为三亚乙基二胺，四甲级亚烷基二胺，二甲基环己胺等胺类催化剂，或辛酸亚锡、硫醇二丁锡、醋酸二丁基锡中的一种等催化剂及其组合。

所述的抗氧化剂为四亚甲基(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)甲酯、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二十一烷酯、脂肪族二酸酯、癸二酸二丁酯、环状碳酸酯中的一种或其组合。

所述的异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、邻甲苯二异氰酸酯中的一种或其组合。

针对上述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的制备方法，包括：

A、端羟基植物油酸预聚体的制备：

将端羧基植物油酸与小分子多元醇，加热升温脱水，反应温度控制在150～220℃，反应时间5～6小时，反应后期真空脱水2～3小时，其中，端羧基植物油酸与多元醇的质量比为2～5∶1；

具体的，多元醇与端羧基植物油酸的质量比可以为2，2.2，2.5，2.8，3，3.2，3.5，3.8，4，4.2，4.5，4.8，5∶1；

B、液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的制备：

将端羟基植物油酸预聚材料放入搅拌器中，加入端羟基多元醇、植物油、增塑剂、无机纳米材料、催化剂、抗氧剂，异氰酸酯，加热搅拌混合，反应1～2小时，反应完全，冷至室温，制成无溶剂环保型高分子纺织粘合材料。

针对上述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的用途，用于天然纺织材料和/或化纤纺织材料的复合粘合，包括棉纤维、木纤维、TPU膜、涤纶、氨纶、尼龙、丙纶、腈纶的复合粘合。

本发明的室温液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的使用方法为：可用于大，小型滚涂，喷涂复合设备，或手工涂敷。本发明的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，属室温自身反应固化，无需另行添加固化剂及加热干燥过程。

本粘合材料在应用中应保持复合材料表面清洁、没油脂、油污、脏物及其他阻碍粘接的物质。涂敷设备和工具上多余残留物，固化前可用有机溶剂清洗，如丙酮等；固化后只能用机械方法清除。

本发明的有益效果是：

1、本发明充分利用天然植物油及其油酸作为预聚材料，充分利用可再生的丰富天然植物油资源；

2、本发明的单组份液体无溶剂纳米高分子纺织粘合材料，是在新型无机纳米材料为载体的环境中聚合反应获取，充分发挥了纳米材料的几何及结构特征，所得高分子粘合材料具有粘合力强，耐水解，耐热性好，低温尺寸稳定性好，柔软度高等独特性能；

3、本发明的粘合材料内不含甲醛，甲苯，二甲苯，甲乙酮等有害物质，无毒无害，无挥发性有机溶剂，对人体和环境不会造成危害；

4、本发明的粘合材料室温下为液体，在室温下进行固化，无需加热烘干过程，克服了现有的热熔胶等能耗大、易水解的缺陷；

5、本发明是单组份液体粘合材料，操作简便。

具体实施方式

实施例1

A、端羟基植物油酸预聚体的制备

将100重量份的植物油酸(官能度2～3)置于反应器中，搅拌加温，加入26重量份二元醇，加热至150～220℃，可加入少量有机钛催化剂0.002重量份，保温搅拌反应5～6小时，至反应完全，反应后期真空脱水2～3小时，冷却至室温；

B、液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的制备

取上述端羟基植物油酸预聚体24重量份放入搅拌器中，加入蓖麻油26重量份，端羟基多元醇(官能度2～4)15重量份，增塑剂5重量份，无机纳米材料10重量份，催化剂0.02重量份，抗氧化剂0.02重量份，加入二异氰酸酯32重量份，加热搅拌混合1～2小时，反应完全，冷却至室温，制成液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料。

实施例2

端羟基植物油酸预聚体制备方法同实施例1。

取上述端羟基植物油酸预聚体20重量份放入搅拌器中，加入植物油22重量份，端羟基多元醇(官能度2～4)18重量份，增塑剂5重量份，无机纳米材料10重量份，催化剂0.04重量份，抗氧化剂0.02重量份，加入二异氰酸酯32重量份，加热搅拌混合1～2小时，反应完全，冷却至室温，制成液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料。

实施例3

端羟基植物油酸预聚体制备方法同实施例1。

取上述端羟基植物油酸预聚体30重量份放入搅拌器中，加入植物油17重量份，端羟基多元醇(官能度2～4)16重量份，增塑剂4重量份，无机纳米材料15重量份，催化剂0.04重量份，抗氧化剂0.02重量份，加入二异氰酸酯28重量份，加热搅拌混合1～2小时，反应完全，冷却至室温，制成液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料。

实施例4

端羟基植物油酸预聚体制备方法同实施例1。

取端羟基植物油酸预聚体40重量份放入搅拌器中，加入植物油14重量份，端羟基多元醇(官能度2～4)14重量份，无机纳米材料5重量份，催化剂0.04重量份，抗氧化剂0.02重量份，加入二异氰酸酯25重量份，加热搅拌混合1～2小时，反应完全，冷却至室温，制成液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料。

Claims (10)

1、一种液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，以端羟基植物油酸预聚体、植物油和端羟基多元醇为基体，以无机纳米材料为载体，与异氰酸酯反应，聚合成单组分液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其中，所述的端羟基植物油酸预聚体，由端羧基植物油酸与小分子多元醇反应制得，其端羧基植物油酸的端羧基官能度为2～3。

2、根据权利要求1所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的植物油酸为天然植物油酸或改性的天然植物油酸，包括蓖麻油酸、大豆油酸、棕榈油酸、酯交换改性蓖麻油酸中的一种或其组合；所述的小分子多元醇为乙二醇或丙二醇。

3、根据权利要求1或2所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，各组份按重量份计包括：

端羟基植物油酸预聚体    20～50

植物油                  12～35

端羟基多元醇            10～20

无机纳米材料            5～20

催化剂                  0.01～1

抗氧化剂                0.01～1

增塑剂                  0～10

异氰酸酯                15～35。

4、根据权利要求3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的植物油为天然植物油或改性的天然植物油，包括蓖麻油、大豆油、棕榈油、酯交换改性蓖麻油中的一种或其组合。

5、根据权利要求3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的端羟基多元醇为聚酯型多元醇或聚醚型多元醇。

6、根据权利要求3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的无机纳米材料为纳米级碳酸钙、高岭土、蒙脱土中的一种或其组合物，其中，无机纳米材料的细度为10～30nm。

7、根据权利要求3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的催化剂为三亚乙基二胺，四甲级亚烷基二胺，二甲基环己胺等胺类催化剂，或辛酸亚锡、硫醇二丁锡、醋酸二丁基锡中的一种等催化剂及其组合；所述的抗氧化剂为四亚甲基(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)甲酯、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二十一烷酯、脂肪族二酸酯、癸二酸二丁酯、环状碳酸酯中的一种或其组合。

8、根据权利要求3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其特征在于：所述的异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、邻甲苯二异氰酸酯中的一种或其组合。

9、针对权利要求3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的制备方法，包括下述步骤：所述的高分子纺织粘合材料包括以端羟基植物油酸预聚体、植物油和端羟基多元醇为基体，以无机纳米材料为载体，与异氰酸酯反应，聚合成单组分液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料，其中，

A、端羟基植物油酸预聚体的制备：

将端羧基官能度为2～3的端羧基植物油酸与小分子多元醇混合，加热升温脱水，反应温度控制在150～220℃，反应时间5～6小时，反应后期真空脱水2～3小时，其中，端羧基植物油酸与多元醇的质量比为5～2∶1；

B、液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的制备：

将端羟基植物油酸预聚材料放入搅拌器中，加入端羟基多元醇、植物油、增塑剂、无机纳米材料、催化剂、抗氧剂，异氰酸酯，加热搅拌混合，反应1～2小时，反应完全，冷至室温。

10、针对权利要求1或2或3所述的液态无溶剂环保型纳米高分子纺织粘合材料的用途，用于天然纺织材料和/或化纤纺织材料的复合粘合，包括棉纤维、木纤维、TPU膜、涤纶、氨纶、尼龙、丙纶、腈纶的复合粘合。