CN102153985B - 植物原料改性聚氨酯热熔胶及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热熔胶，具体的说，涉及一种植物原料改性聚氨酯热熔胶及其工艺；本发明：一种植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：复合改性淀粉20~50%、植物性增粘树脂10~30%、增韧剂2~10%、增容剂5~20%、紫外光稳定剂0.5~3%、聚氨酯20~40%、其他三种材料偶联剂、抗氧化剂、爽滑剂中的一种或多种组合物占0~3%。工艺步骤主要包括：A.复合改性淀粉的活化：B.热熔胶母粒的预制；C.挤出机的混合、熔融：D.成型包装。本发明生产工艺环保，不污染然环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种热熔胶，具体的说，涉及一种植物原料改性聚氨酯热熔胶及其生产工艺。
背景技术
热熔胶产品以其粘接快、效率高、环保、易储运等特点深受市场欢迎，并成为胶粘剂中发展最快的品种，其应用范围也不断扩大。其中由于聚氨酯分子结构含有－NCO极性基团，对各种材质都有较强的亲合力，再加上分子能形成H键，有较好的初粘力和较高的内聚力，耐磨性、耐寒性、柔软性（韧性）都非常好，它有一般热熔胶难以相比的抗油脂和抗增塑剂性，故其因有高弹性、高硬度、易低温贴合、耐油脂、耐水洗等优点而被广泛应用。
随着国际石油能源的日趋紧张，化工原料的急剧涨价聚氨酯的成本也节节攀升，应用厂商面临使用聚氨酯的巨大压力。另一方面，目前市场上大部分厂家仍然在使用传统的“化学片”，它是由聚苯乙烯类乳液制成，使用过程中需先用苯类溶剂浸渍，使之软化并产生粘性，再与面皮和里皮紧密贴合，随着溶剂的挥发胶片变硬而定型。苯类溶剂的大量使用严重影响制鞋工人的身体健康和生命安全，而且对环境造成极大的污染。近年来热熔胶在鞋材上使用越来越广泛，同时像Adidas、Nike等著名制鞋厂家相继进一步提出了在鞋材粘合上使用生物降解热熔胶的意向。根据这一实际情况，我公司经过几年的探索，开发了植物原料改性聚氨酯热熔胶。众所周知，植物淀粉、植物型增粘剂及植物型柔软剂等都是廉价易得的原材料，具有资源丰富、可再生、可生物降解等优点，使得该胶更低碳、更环保，从而具有良好的经济和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于提供植物原料改性聚氨酯热熔胶及其生产工艺，能够有效解决现有聚氨酯成本过高和使用“化学片”造成的环境污染，以及下游应用厂家的下脚料的浪费、污染。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：复合改性淀粉20~50%、植物性增粘树脂10~30%、增韧剂2~10%、增容剂5~20%、紫外光稳定剂0.5~3%、聚氨酯20~40%、其他三种材料偶联剂、抗氧化剂、爽滑剂中的一种或多种组合物占0~3%。
作为优选，各组分质量百分比：复合改性淀粉 35%、植物性增粘树脂 11%、增韧剂 4%、增容剂 10%、紫外光稳定剂 2%、聚氨酯 35%、偶联剂 0.5%、抗氧化剂 1.5%、爽滑剂 0.5%；较佳的配比。
优选的，所述的复合改性淀粉为改性小麦淀粉和改性玉米淀粉按3：1的比例配的组合物。
优选的，小麦改性淀粉和玉米改性淀粉的粒径为80-100目。
优选的，所述植物性增粘树脂为氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯中的一种或两种组合物。
优选的，增韧剂为PC。
优选的，所述的增容剂为EVA、PE、甘油的组合物其比例依次为8:1:1；其中EVA的熔融指数为20、乙酸乙烯含量为28%，PE熔融指数为50。
优选的，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
优选的，偶联剂为复合偶联剂。
优选的，抗氧化剂为亚磷酸三苯酯，爽滑剂为植物（纯茶油）油酸酰胺。
植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3:1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中淀粉的改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在130-150℃下熔融混合30-50分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1.5份抗氧剂搅拌混合20-30分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机在温度为90~130℃挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
优选的，所述步骤C中的双螺杆挤出机使用温度为110℃。
优选的，所述的助剂为复合偶联剂。
优选的，在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用降低生产成本。
与现有技术相比，本发明的优点是：采用植物性原料作为改性物，使产品价格大大降低，而产品仍有较好性能，见表1，同时该工艺能有效回收利用应用厂家在生产过程中产生的下脚料，有较好低碳、环保效益。该产品主要用于替代原先使用的聚氨酯与“化学片”，经客户使用性能符合使用标准。与聚氨酯比较，高弹性、剥离强度稍有下降，而一些制鞋业的知名厂家对剥离的要求是达到25N/inch，该产品的指标已能满足使用厂家要求，其它高硬度、易低温贴合、耐油脂、耐水洗等方面效果差不多，而在成本上则是大大降低。与“化学片”比较大大改善了工人的操作环境和劳动条件，避免造成环境污染。
表1植物原料改性聚氨酯热熔胶、聚氨酯、“化学片”性能比较
表一
此外，高分子材料通常来源于石油化工产品这类不可再生资源，但石油资源却面临衰竭。再者，大量的高分子废弃物因难以降解或降解产物有毒有害而造成环境二次污染。淀粉等植物性原料改性聚氨酯热熔胶在省资源、低成本、部分可降解等方面有巨大的开发潜力和广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明的工艺路线图。
具体实施方式
实施例1：植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份：复合改性淀粉 35%、植物性增粘树脂 13%、增韧剂 2%、增容剂 10%、紫外光稳定剂 2%、聚氨酯 35%、偶联剂 0.5%、抗氧化剂 1.5%、爽滑剂 1%，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
参阅图1为本发明植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺的路线图，植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3：1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在130℃下熔融混合30分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合20分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为90℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
为节省成本，增加以下步骤：
E. 回收利用：在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用。
在生产过程中产生的部分聚氨酯，可以是下游应用厂家在生产过程中产生的，也可以是生产加工中产生的。回收的范围广，节约成本大。
获得的植物原料改性聚氨酯热熔胶性能：
| 软化点 ℃ | 90~110 |
| 180℃熔融粘度 mpa.s | 60000~75000 |
| T剥离强度测试N/2.5cm | 35~50 |
| 应用温度 ℃ | 110~130 |
实施例2：植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：植物性增粘树脂 10%、增韧剂 3%、增容剂 7%、紫外光稳定剂 0.6%、聚氨酯 40%、偶联剂 0.5%、抗氧化剂 2%、爽滑剂 0.5%，其他为复合改性淀粉，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
参阅图1为本发明植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺的路线图，植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3：1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在150℃下熔融混合50分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合30分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为130℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
为节省成本，增加以下步骤：
E. 回收利用：在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用。
在生产过程中产生的部分聚氨酯，可以是下游应用厂家在生产过程中产生的，也可以是生产加工中产生的。回收的范围广，节约成本大。
获得的植物原料改性聚氨酯热熔胶性能：
| 软化点 ℃ | 90~115 |
| 180℃熔融粘度 mpa.s | 65000~78000 |
| T剥离强度测试N/2.5cm | 35~45 |
| 应用温度 ℃ | 110~130 |
实施例3：植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：植物性增粘树脂 30%、增韧剂 10%、增容剂 15%、紫外光稳定剂 2.6%、聚氨酯 21%、偶联剂 0.5%、抗氧化剂 1.5%、爽滑剂 0.5%，其他为复合改性淀粉，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
参阅图1为本发明植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺的路线图，植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3：1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在140℃下熔融混合40分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合30分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为120℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
为节省成本，增加以下步骤：
E. 回收利用：在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用。
在生产过程中产生的部分聚氨酯，可以是下游应用厂家在生产过程中产生的，也可以是生产加工中产生的。回收的范围广，节约成本大。
获得的植物原料改性聚氨酯热熔胶性能：
| 软化点 ℃ | 95~120 |
| 180℃熔融粘度 mpa.s | 65000~80000 |
| T剥离强度测试N/2.5cm | 35~42 |
| 应用温度 ℃ | 110~140 |
实施例4：植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：植物性增粘树脂 20%、增韧剂 10%、增容剂 20%、紫外光稳定剂 3%、聚氨酯 20%、偶联剂0.1%、抗氧化剂0.3%、爽滑剂的混合物占 0.1%，其他为复合改性淀粉，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
参阅图1为本发明植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺的路线图，植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3：1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在120℃下熔融混合45分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合25分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为110℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
为节省成本，增加以下步骤：
E. 回收利用：在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用。
在生产过程中产生的部分聚氨酯，可以是下游应用厂家在生产过程中产生的，也可以是生产加工中产生的。回收的范围广，节约成本大。
获得的植物原料改性聚氨酯热熔胶性能：
| 软化点 ℃ | 100~125 |
| 180℃熔融粘度 mpa.s | 75000~85000 |
| T剥离强度测试N/2.5cm | 30~35 |
| 应用温度 ℃ | 110~140 |
实施例5：植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：植物性增粘树脂 10%、增韧剂 2%、增容剂 5%、紫外光稳定剂 2.1%、聚氨酯 30%、偶联剂0.5%、1.5%抗氧化剂、爽滑剂0.5%，其他为复合改性淀粉，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
参阅图1为本发明植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺的路线图，植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3：1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在135℃下熔融混合35分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合22分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为100℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
为节省成本，增加以下步骤：
E. 回收利用：在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用。
在生产过程中产生的部分聚氨酯，可以是下游应用厂家在生产过程中产生的，也可以是生产加工中产生的。回收的范围广，节约成本大。
获得的植物原料改性聚氨酯热熔胶性能：
| 软化点 ℃ | 90~120 |
| 180℃熔融粘度 mpa.s | 65000~75000 |
| T剥离强度测试N/2.5cm | 35~40 |
| 应用温度 ℃ | 110~140 |
实施例6：植物原料改性聚氨酯热熔胶，包括以下组份，各组份质量百分比为：植物性增粘树脂 20%、增韧剂 7%、增容剂 18%、紫外光稳定剂 2.96%、聚氨酯 25%、偶联剂0.2%、抗氧化剂0.6%、爽滑剂的混合物占0.4%，其他为复合改性淀粉，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
参阅图1为本发明植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺的路线图，植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3：1混合好后加入助剂进行高速混合活化；其中改性方法为用双官能团或多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在145℃下熔融混合48分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合29分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为125℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库等；
为节省成本，增加以下步骤：
E. 回收利用：在生产过程中产生的含有聚氨酯物质，经冷冻、破碎、分析、干燥处理后生成聚氨酯，加入新料中，混合后重新熔融挤出，实现重复利用。
在生产过程中产生的部分聚氨酯，可以是下游应用厂家在生产过程中产生的，也可以是生产加工中产生的。回收的范围广，节约成本大。
获得的植物原料改性聚氨酯热熔胶性能：
| 软化点 ℃ | 90~125 |
| 180℃熔融粘度 mpa.s | 65000~80000 |
| T剥离强度测试N/2.5cm | 35~47 |
| 应用温度 ℃ | 110~150 |
以上所述仅为本发明的实施案例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：包括以下组份，各组份质量百分比为：复合改性淀粉20-50%、植物性增粘树脂10-30%、增韧剂2-10%、增容剂5-20%、紫外光稳定剂0.5-3%、聚氨酯20-40%、其他三种材料：偶联剂、抗氧化剂、爽滑剂中的一种或多种组合物占0-3% ，所述的复合改性淀粉为改性小麦淀粉和改性玉米淀粉按3：1的比例配的组合物，所述的植物性增粘树脂为氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯中的一种或两种组合物。
2.如权利要求1所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：复合改性淀粉 35%、植物性增粘树脂 11%、增韧剂 4%、增容剂 10%、紫外光稳定剂 2%、聚氨酯 35%、以及偶联剂 0.5%、抗氧化剂 1.5%、爽滑剂 1%。
3.如权利要求1或2所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：聚氨酯为聚酯型聚氨酯。
4.如权利要求1或2所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：复合改性淀粉为小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按3：1的比例配的组合物；小麦改性淀粉和玉米改性淀粉的粒径为80-100目。
5.如权利要求1或2所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：植物性增粘树脂为氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯中的一种或两种组合物。
6.如权利要求1或2所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：偶联剂为复合偶联剂，抗氧化剂为亚磷酸三苯酯，爽滑剂为植物（纯茶油）油酸酰胺。
7.如权利要求1或2所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：增容剂为EVA：8%且熔融指数：20、乙酸乙烯含量：28%、PE：1%且熔融指数：50、甘油：1% 。
8.如权利要求1或2所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶，其特征在于：增韧剂为PC。
9.制造如权利要求1所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
A. 复合改性淀粉的活化：小麦改性淀粉和玉米改性淀粉按比例3:1混合好后加入助剂进行高
速混合活化；其中淀粉的改性方法为用多官能团的试剂使淀粉大分子之间形成交联；
B. 热熔胶母粒的预制：先将11份块状的植物性增粘树脂、4份增韧剂、10份增容剂在130-150℃下熔融混合30-50分钟，再加入10份聚氨酯、2份紫外光稳定剂、1份抗氧剂搅拌混合20-30分钟后，冷却挤出，造粒；
C. 挤出机的混合、熔融：将B过程中的母粒、A过程中活化好的淀粉组合物与剩余部分聚氨酯、爽滑剂在混合机中混合后进入双螺杆挤出机，在温度为90-130℃下挤出造粒；
D. 成型包装：将C过程中规整形状粒子自动风干、检验、包装入库。
10.如权利要求9所述的植物原料改性聚氨酯热熔胶生产工艺，其特征在于：所述步骤C中双螺杆挤出机使用温度为110℃。
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