CN101798495B - 一种利用回收聚酯废料合成水溶性或水分散性胶粘剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用回收聚酯废料合成水溶性或水分散性胶粘剂的方法，其特征在于，它至少包含以下组分的反应产物，(a)聚酯废料醇解合成的水溶性或水分散性的聚酯多元醇或聚酯多元酸的水溶液或水分散液，或和(b)一种或多种能与至少一个羟基或羧基交联的多官能团交联剂。组分(a)可单独作为水性胶粘剂使用，也可以和(b)配制以获得机械性能和耐水性更好的水性胶粘剂。本发明具有环保特点，不仅原料环保，主要是回收的聚酯废料，而且其水性的特点，避免了溶剂型胶粘剂在生产加工中对环境造成的污染。
Description
技术领域：
本发明涉及一种利用回收聚酯废料合成水溶性或水分散性胶粘剂的方法。
背景技术：
当今世界，大量的聚酯废料已近成为日常生活中的一大环保问题，大力回收聚酯废料进行综合利用，不仅在经济上有价值，而目从环保考虑也是非常重要的。
近年来，多篇专利已经涉及到利用聚酯废料合成水溶性、水可分散性或水可乳化性聚酯树脂的合成。例Altenberg在US4,604,410中提出了通过用含有3-8个羟基的低分子量多轻基化合物消化碎料聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯来制备醚化芳族多元醇。所得到的中间体用1-4摩尔环氧乙烷和/或环氧丙烷加以烷氧基化。
在Salsman的US4,977,191中公开了适合于纺织品上浆应用的水溶性或水可分散性聚酯树脂。该聚酯树脂包括由20-50重量％的废料对苯二甲酸酯聚合物，10-40重量％的至少一种二元醇，和5-25重量％的至少一种烷氧基化多元醇反应的产物。优选的组合物还包括20-50重量％的间苯二甲酸。其它水溶性或水可分散性树脂包括由20-50重量％的废料对苯二甲酸酯聚合物，10-50重量％的至少一种二元醇和20-50重量％的间苯二甲酸反应的产物。
以上现有技术是利用聚酯废料合成水溶性或水分散性的聚酯多元醇或聚酯多元酸，但并未对水溶性或水分散聚酯多元醇或多元酸进一步应用，特别是没有在水溶性粘合剂中的应用提出具体的方案。本发明是基于聚酯废料的醇解合成水溶性或水分散性聚酯多元醇或多元酸，直接作为水性胶粘剂使用，亦可在使用前与多官能团的交联剂配合，以获得机械性能和耐水性更好的水性胶粘剂产品，其具有工艺简单，绿色环保的特点。
发明内容：
本发明提供一种利用回收聚酯废料合成水溶性或水分散性胶粘剂的合成方法，其目的在于利用聚酯废料的醇解回收技术，合成水溶性或水分散聚酯多元醇或聚酯多元酸的水溶液或水分散液，直接作为水性胶粘剂使用，亦可在使用前与多官能团的交联剂(如水分散性多异氰酸酯、封闭型多异氰酸酯、氮丙啶、碳化二亚胺、环氧硅烷)配合，以获得机械性能和耐水性更好的水性胶粘剂，它具有工艺简单，原料环保，同时合成产物为水溶性或水分散性的特点，可大大避免溶剂对环境造成的污染。
本发明的水溶性或水分散性聚酯胶粘剂的制备包含以下组分的反应产物，(a)聚酯废料醇解合成的水溶性或水分散性的聚酯多元醇或聚酯多元酸的水溶液或水分散液，或和(b)一种可与至少一个羟基或羧基交联的多官能团交联剂。组分(a)可单独作为水性胶粘剂使用，也可以和(b)配制以获得机械性能和耐水性更好的水性胶粘剂。
本发明的聚酯回收料醇解合成的水溶性或水分散性聚酯多元醇的水溶液或水分散液的方法如下：本发明的聚酯回收料醇解合成的聚酯多元酸的方法如下：将聚酯废料、多元醇、间苯二甲酸二元酯-5-磺酸钠，按重量配比1∶1.5-10∶0.1～1投入反应釜中，加入催化剂，在氮气保护下，搅拌并逐步升温，在180-250℃之间进行醇解和酯交换反应，有小分子馏分产生，反应至无馏分产生及体系变得均匀为止，即为醇解的终点，蒸除多余多元醇，得到聚酯多元醇，加入定量的水，配制质量浓度为10～100％的水溶液或水分散液。
本发明的聚酯回收料醇解合成的水溶性或水分散性聚酯多元酸的水溶液或水分散液的方法如下：将聚酯废料、多元醇、间苯二甲酸二元酯-5-磺酸钠，按重量配比1∶1.5-10∶0.1～1投入反应釜中，加入催化剂，在氮气保护下，搅拌并逐步升温，在180-250℃之间进行醇解和酯交换反应，有小分子馏分产生，反应至无馏分产生及体系变得均匀为止，即为醇解的终点，蒸除多余多元醇，得到聚酯多元醇，测定羟值，根据聚酯多元醇的羟值，加入计量的摩尔比为醇/酸＝1-10的多元酸或多元酸酐，在160-230℃之间进行反应，有水馏出，反应至无馏出物为止，得到水溶性或水分散性的聚酯多元酸，测定酸值，加入定量的水，配制质量浓度为10～100％的水溶液或水分散液。
可以根据需要，在本发明的水溶性或水分散性胶粘剂使用的水性系统中常用的添加剂和助剂。例如：硬化剂、颜料、染料、防粘结剂、分散稳定剂、粘度调节剂、均化剂、防凝胶化剂、光稳定剂、防氧化剂、紫外线吸收剂、无机及有机填充剂、增塑剂、润滑剂、防静电剂、增强剂、催化剂等。
具体实施方式：
下述实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
1)回收聚酯废料合成聚酯多元醇水溶液：在一个带有温度计，搅拌器，氮气导入管和分馏装置的四口烧瓶中，依次投入一缩二乙二醇36g，新戊二醇14g，PET聚酯瓶碎片39.9g，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠10g，钛酸正丁酯作为催化剂0.1g。通入氮气的情况下逐渐升温至240℃，分馏柱温低于105℃，保持此温度直至聚酯废料颗粒全部消失，当反应至体系变得透明均匀为止即为醇解的终点，蒸除多余的多元醇5.0g。测得羟值为145mgKOH/g。降温至室温，加入142.5g的水，配制质量浓度为40％的水溶液。
2)水溶性或水分散性胶粘剂的配制：
聚酯多元醇水溶液100g
RhodocoatXWAT-38g
水适量
将物料室温混合均匀，脱除气泡即可。RhodocoatXWAT-3是基于HDI的可自乳化型多异氰酸酯。
实施例2
1)回收聚酯废料合成聚酯多元酸水溶液：在一个带有温度计，搅拌器，氮气导入管和分馏装置的四口烧瓶中，依次投入乙二醇20g，一缩二乙二醇17g，新戊二醇10g，季戊四醇3g，PET聚酯瓶碎片39.9g，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠10g，钛酸正丁酯作为催化剂0.1g。通入氮气的情况下逐渐升温至240℃，分馏柱温低于105℃，保持此温度直至聚酯废料颗粒全部消失，当反应至无馏分产生及体系变得均匀为止即为醇解的终点，蒸除多余多元醇约3.5g。测得羟值为174mgKOH/g。冷却至180℃，加入苯酐22.2g，升温至220℃反应至酸值＜20mgKOH/g，然后降温至180℃，加入9.8g偏苯三酸酐反应30min，得到水溶性聚酯多元酸，酸值为54.6mgKOH/g，冷却至室温，加入385.5g水配制质量浓度为25％的聚酯多元酸水溶液。
2)水溶性或水分散性胶粘剂的配制：
聚酯多元酸水溶液200g
N-甲基氮丙啶1.4g
水4.2g
将物料室温混合均匀即可。
Claims (11)
1.一种利用回收聚酯废料合成水溶性或水分散性胶粘剂的方法，其特征在于，它包含以下组分：
(a)聚酯废料醇解合成的水溶性或水分散性的聚酯多元醇或聚酯多元酸的水溶液或水分散液；
或/和(b)一种或多种能与至少一个羟基或羧基反应交联的多官能团交联剂；
其中，所述水溶性或水分散性的聚酯多元醇水溶液或水分散液的制备方法为：
将聚酯废料、多元醇、间苯二甲酸二元酯‐5‐磺酸钠，按重量配比1:1.5‐10:0.1‐1投入反应釜中，加入催化剂，在氮气保护下，搅拌并逐步升温，在180‐250℃之间进行醇解和酯交换反应，有小分子馏分产生，反应至无馏分产生及体系变得均匀为止，即为醇解的终点，蒸除多余多元醇，测定羟值，加入定量的水，配制质量浓度为10‐100％的水溶液或水分散液；
所述水溶性或水分散性的聚酯多元酸水溶液或水分散液的制备方法为：
将聚酯废料、多元醇、间苯二甲酸二元酯‐5‐磺酸钠，按重量配比1:1.5‐10:0.1‐1投入反应釜中，加入催化剂，在氮气保护下，搅拌并逐步升温，在180‐250℃之间进行醇解和酯交换反应，有小分子馏分产生，反应至无馏分产生及体系变得均匀为止，即为醇解的终点，蒸除多余多元醇，得到聚酯多元醇，测定羟值，根据聚酯多元醇的羟值，加入计量的摩尔比为醇/酸＝1‐10的多元酸或多元酸酐，在160‐230℃之间进行反应，有水馏出，反应至无馏出物为止，得到水溶性或水分散性的聚酯多元酸，测定酸值，加入定量的水，配制质量浓度为10‐100％的水溶液或水分散液。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述组分(b)一种或多种能与至少一个羟基或羧基反应交联的多官能团交联剂，所用的多官能团交联剂为：水分散性多异氰酸酯、封闭型多异氰酸酯、氮丙啶、碳化二亚胺、环氧硅烷其中的一种或几种混合物。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的回收聚酯废料是从生产过程和日常生活的聚酯废料中回收利用的对苯二甲酸和二元醇制成的线性聚合物及其共聚物：聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称为PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(简称为PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(简称为PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇‐对苯二甲酸丁二醇酯共聚物。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于:所用的多元醇是二元醇：乙二醇、丙二醇、1,4‐丁二醇、1,3‐丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、戊二醇、新戊二醇、己二醇、双酚A、氢化双酚A、3,3‐二醇(D33单体)；或三元醇：丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷；或季戊四醇中的一种或两种以上多元醇的混合物。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于:所用的间苯二甲酸二元酯‐5‐磺酸钠为间苯二甲酸二甲酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二乙酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二丙酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二异丙酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二正丁酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二异丁酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二正戊酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二异戊酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二新戊酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二正己酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二异己酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二新己酯‐5‐磺酸钠、间苯二甲酸二环己酯‐5‐磺酸钠。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于:所用的催化剂是醋酸盐类，钛酸酯类，有机锡类，锑系类中的任何一种或一种以上的催化剂。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于:水分散性多异氰酸酯是由甲苯二异氰酸酯、1,6‐六亚甲基二异氰酸酯、1,12‐十二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷4,4‐二异氰酸酯、双环己基甲烷二异氰酸酯，苯二亚甲基二异氰酸酯、萘‐1,5‐二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，以及上述多异氰酸酯的三聚体和/或缩二脲，与帮助乳化或水分散的物质反应或混合而得。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于:封闭型多异氰酸酯是由甲苯二异氰酸酯、1,6‐六亚甲基二异氰酸酯、1,12‐十二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷4,4‐二异氰酸酯、双环己基甲烷二异氰酸酯，苯二亚甲基二异氰酸酯、萘‐1,5‐二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，以及上述多异氰酸酯的三聚体和/或缩二脲，与封闭剂反应而得。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于:所用的碳化二亚胺为N,N‐二异丙基碳化二亚胺、N,N‐二环己基碳化二亚胺。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于:所用的氮丙啶为N‐甲基氮丙啶、N‐丁基氮丙啶，2‐甲基氮丙啶。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于:所用的环氧硅烷为C2H4O(CH2)nSiX3，其中，n为整数，X为CH3O，C2H5O，CH3OC2H4O。
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