CN102391821A - 植珠用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

植珠用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法，属于粘合剂制备领域。该胶黏剂通过用聚醚多元醇与异氰酸反应一定时间后，加入环氧树脂、亲水扩链剂和一缩二乙二醇，反应一定时间生成预聚体，加入溶剂降低预聚体粘度，再通过中和成盐、乳化和二次扩链，再真空脱去溶剂即制成主剂；将其与固化剂按一定重量比例相混合，即制得植珠用水性聚氨酯胶黏剂。该方法通过选用耐水解的聚醚多元醇，通过环氧改性来提高其耐水解性，且制的胶膜不发粘，粘结强度适中，是一款性能优异的植珠用水性聚氨酯胶黏剂。

Description

植珠用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及粘合剂制备领域，尤其涉及一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
背景技术
在反光材料植珠领域，大多数厂家仍在沿用双组分溶剂型丙烯酸胶黏剂。而双组分胶黏剂，下机需要熟化，能耗非常高；在使用中大量溶剂直接排放，环境污染大；在复合剥离阶段，微珠转移率不易控制，造成最终产品反光率不足；固化剂的使用，使固化温度较高，也提高了操作的危险性。
目前，开始使用水乳型丙烯酸酯体系植珠胶黏剂，该胶黏剂以水为溶剂，消除掉了溶剂排放对环境的污染，能耗大大降低，通过成膜物软硬度的调整，控制了植入微珠的深度，且该胶黏剂对微珠附着牢度适中，易于复合后微珠的转移，但该胶黏剂由于亲水性活性剂的存在，在微珠转移到布基时，控制不当会有少量活性剂附着在微珠表面被转移到布基上，微量活性剂导致反光布在水洗中的耐水性大大降低，水洗次数会造成8～20％的降低。
发明内容
本发明实施方式提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂主剂及其制备方法与胶黏剂，可以解决目前水乳型丙烯酸酯体系植珠胶黏剂导致反光布在水洗中的耐水性大大降低的问题。该胶黏剂应用在反光布中时，可提高反光布的耐水性，保证其水洗次数。
为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：
本发明实施方式提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂由主剂和固化剂组成，主剂与固化剂的重量比为100∶1～100∶4；其中主剂由下述组分组成：聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸DMPA、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺、溶剂和消泡剂。
上述胶黏剂中，所述主剂中聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺的用量按质量百分比为：
聚四氢呋喃二醇    64～75％；
甲苯二异氰酸酯    10～15％；
环氧树脂EP-51    6～12％；
二羟甲基丙酸     4～8％；
一缩二乙二醇     1～3％；
三乙胺           2～5％；
乙二胺           0.2～0.5％；
所述溶剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的7％；
所述消泡剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺和去离子水总重量的千分之一；
所述去离子水的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的2.33～2.35倍。
所述溶剂为丙酮、丁酮中的任一种；固化剂为HDI三聚体、HMDI三聚体或氮丙啶中的一种或几种。
本发明实施方式还提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该方法包括：
制备主剂：
取制备主剂各组分：重均分子量为2000的聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺、溶剂和消泡剂；
将聚四氢呋喃二醇真空脱水后，加入甲苯二异氰酸酯，混合均匀，在80～85℃反应1小时，再加入环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸DMPA和一缩二乙二醇，加入溶剂，恒温反应3小时得到预聚体，检测预聚体的NCO质量百分含量达到理论值，则开始降温，温度降至40℃，加入三乙胺中和成盐5～10分钟，用去离子水在1000转/分钟的搅拌状态下高速分散30分钟，再加入乙二胺进行扩链，最后加入消泡剂，并减压蒸馏脱除溶剂后即制得主剂；
将上述主剂与固化剂按一定重量配比相混合，再减压蒸馏脱去溶剂，即得到植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
上述方法制备主剂时，主剂中的重均分子量为2000的聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺的用量按质量百分比为：
聚四氢呋喃二醇    64～75％；
甲苯二异氰酸酯    10～15％；
环氧树脂EP-51       6～12％；
二羟甲基丙酸DMPA    4～8％；
一缩二乙二醇        1～3％；
三乙胺              2～5％；
乙二胺              0.2～0.5％；
所述溶剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的7％；
所述消泡剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺和去离子水总重量的千分之一；
所述去离子水的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的2.33～2.35倍。
上述方法中，检测预聚体的NCO质量百分含量达到理论值为：预聚体的NCO质量百分含量为1.8～2.5％。
上述方法中，成盐时间为5～10分钟。
上述方法中，分散用去离子水的水温低于15℃。
上述方法中，所述溶剂采用丙酮或丁酮；
所述固化剂采用HDI三聚体、HMDI三聚体或氮丙啶中的一种或几种。
上述方法中主剂与固化剂用量按主剂∶固化剂的重量比为100∶1～100∶4。
由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施方式提供的胶黏剂由于以水为分散介质，而在最终的体系中又没有亲水的小分子活性物存在，在微珠转移后，不会产生水洗效果下降的缺陷，且该胶黏剂较低的固化温度，能耗大大降低，具有目前溶剂体系与水乳型体系无法达到的优异性能。该方法通过选用耐水解的聚醚多元醇，通过环氧改性来提高其耐水解性，且制成的胶膜不发粘，粘结强度适中，是一款性能优异的植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂由主剂和固化剂组成，主剂与固化剂的重量比为100∶1～100∶4；其中主剂由下述组分组成：聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺、溶剂和消泡剂。
上述胶黏剂中，所述主剂中聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺的用量按质量百分比为：
聚四氢呋喃二醇    64～75％；
甲苯二异氰酸酯    10～15％；
环氧树脂EP-51     6～12％；
二羟甲基丙酸      4～8％；
一缩二乙二醇      1～3％；
三乙胺            2～5％；
乙二胺            0.2～0.5％；
所述溶剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的7％；
所述消泡剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺和去离子水总重量的千分之一；
所述去离子水的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的2.33～2.35倍。
上述胶黏剂中，所述溶剂采用丁酮或丙酮中的任一种；
所述固化剂为HDI三聚体、HMDI三聚体或氮丙啶中的一种或几种。
上述植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，具体包括以下步骤：
制备主剂：
取制备主剂各组分：重均分子量为2000的聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺、溶剂和消泡剂；
将聚四氢呋喃二醇真空脱水后，加入甲苯二异氰酸酯，混合均匀，在80～85℃反应1小时，再加入环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸和一缩二乙二醇，加入溶剂，恒温反应3小时得到预聚体，检测预聚体的NCO质量百分含量达到理论值，则开始降温，温度降至40℃，加入三乙胺中和成盐5～10分钟，用去离子水在1000转/分钟的搅拌状态下高速分散30分钟，再加入乙二胺进行扩链，最后加入消泡剂，并减压蒸馏脱除溶剂后即制得主剂；
将上述主剂与固化剂按一定重量配比相混合，再减压蒸馏脱去溶剂，即得到植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
上述方法制备主剂时，主剂中的重均分子量为2000的聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺的用量按质量百分比为：
聚四氢呋喃二醇      64～75％；
甲苯二异氰酸酯      10～15％；
环氧树脂EP-51       6～12％；
二羟甲基丙酸DMPA    4～8％；
一缩二乙二醇        1～3％；
三乙胺              2～5％；
乙二胺              0.2～0.5％；
所述溶剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸DMPA、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的7％；
所述消泡剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸DMPA、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺和去离子水总重量的千分之一；
所述去离子水的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的2.33～2.35倍。
上述方法中，检测预聚体的NCO质量百分含量达到理论值为：预聚体的NCO质量百分含量为1.8～2.5％。
上述方法中，成盐时间为5～10分钟。
上述方法中，分散用去离子水的水温低于15℃。
上述方法中，所述溶剂采用丙酮或丁酮中的任一种；
所述固化剂采用HDI三聚体、HMDI三聚体或氮丙啶中的一种或几种。
上述方法中主剂与固化剂用量按主剂∶固化剂的重量比为100∶1～100∶4。
本发明实施例的胶黏剂，通过环氧改性水性聚氨酯生成了软硬适中，耐水性能较好的水性聚氨酯胶黏剂主剂，再通过添加固化剂，使其耐水性能得到了进一步的提高。该复合胶黏剂可应用于反光材料上玻璃微珠的转移，与之前工业上用的溶剂型及水性丙烯酸相比，绿色环保，粘结强度适中，微珠转移完全。且在微珠转移后，不会产生水洗效果下降的缺陷，且该胶黏剂较低的固化温度，能耗大大降低，是一款性能优异的植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
下面实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该胶黏剂可满足反光材料上玻璃微珠的转移，粘结强度适中，与之前工业上用的溶剂型及水性丙烯酸相比，更加安全环保，且能耗降低，该方法包括下述步骤：
将200kg的聚四氢呋喃二醇(重均分子量为2000)真空脱水后，加入42kg的甲苯二异氰酸酯，混合均匀，升温，在80～85℃反应1小时，再加入20kg的环氧树脂EP-51、12kg的DMPA和3.6kg的一缩二乙二醇，再加入20kg的丁酮(溶剂)，在80-85℃恒温反应3小时，取样检测产物的NCO％为2％达到理论值，则开始降温，温度将至40℃，加入8.2kg的三乙胺中和成盐10分钟，再加670kg的去离子水(水温为10℃(低于15℃))高速(1000转/分钟)分散30分钟，再加入0.6kg的乙二胺进行扩链，最后加入0.955kg的消泡剂，再减压蒸馏脱去溶剂即制的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的主剂。
将上述主剂与固化剂(HDI三聚体)以100∶1的重量比相混合均匀，即制成该植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
实施例2
本实施例提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该胶黏剂可满足反光材料上玻璃微珠的转移，粘结强度适中，与之前工业上用的溶剂型及水性丙烯酸相比，更加安全环保，且能耗降低，该方法包括下述步骤：
将185kg的聚四氢呋喃二醇(重均分子量为2000)真空脱水后，加入40kg的甲苯二异氰酸酯，混合均匀，升温，在80-85℃反应1小时，再加入25kg的环氧树脂EP-51、14.25kg的DMPA和8.55kg的一缩二乙二醇，再加入20kg的丙酮(溶剂)，在80-85℃恒温反应3小时，取样检测产物的NCO％为1.9％达到理论值，则开始降温，温度将至40℃，加入11.4kg的三乙胺中和成盐6分钟，再加670kg的去离子水(水温为12℃(低于15℃))高速(1000转/分钟)分散30分钟，再加入0.855kg的乙二胺，扩链，最后加入0.955kg消泡剂，再减压蒸馏脱去溶剂即制的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的主剂。
将上述主剂与固化剂(HMDI三聚体)以100∶2的重量比相混合均匀，即制成该植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
实施例3
本实施例提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该胶黏剂可满足反光材料上玻璃微珠的转移，粘结强度适中，与之前工业上用的溶剂型及水性丙烯酸相比，更加安全环保，且能耗降低，该方法包括下述步骤：
将213kg的聚四氢呋喃二醇(重均分子量为2000)真空脱水后，加入25.26kg的甲苯二异氰酸酯，混合均匀，升温，在80-85℃反应1小时，再加入22.8kg的环氧树脂EP-51、11.4kg的DMPA和2.85kg的一缩二乙二醇，再加入20kg的丙酮(溶剂)，在80-85℃恒温反应3小时，取样检测产物的NCO％为2.1％达到理论值，则开始降温，温度将至40℃，加入8.55kg的三乙胺中和成盐8分钟，再加670kg的去离子水(水温为8℃(低于15℃))高速(1000转/分钟)分散30分钟，再加入1.14kg的乙二胺，扩链，最后加入0.955kg消泡剂，再减压蒸馏脱去溶剂即制的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的主剂。
将上述主剂与固化剂(HDI三聚体)以100∶3的重量比相混合均匀，即制成该植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
实施例4
本实施例提供一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该胶黏剂可满足反光材料上玻璃微珠的转移，粘结强度适中，与之前工业上用的溶剂型及水性丙烯酸相比，更加安全环保，且能耗降低，该方法包括下述步骤：
将185kg的聚四氢呋喃二醇(重均分子量为2000)真空脱水后，加入34.2kg的甲苯二异氰酸酯，混合均匀，升温，在80-85℃反应1小时，再加入34.2kg的环氧树脂EP-51、19.9kg的DMPA和2.85kg的一缩二乙二醇，再加入20kg的丙酮(溶剂)，在80-85℃恒温反应3小时，取样检测产物的NCO％为2.4％达到理论值，则开始降温，温度将至40℃，加入8.28kg的三乙胺中和成盐10分钟，再加670kg的去离子水(水温为6℃(低于15℃))高速(1000转/分钟)分散30分钟，再加入0.57kg的乙二胺，扩链，最后加入0.955kg消泡剂，再减压蒸馏脱去溶剂即制的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的主剂。
将上述主剂与固化剂(氮丙啶)以100∶4的重量比相混合均匀，即制成该植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
综上所述，本发明实施例的制备方法中，通过环氧改性水性聚氨酯生成了软硬适中，耐水性能较好的水性聚氨酯胶黏剂主剂，再通过添加固化剂，使其耐水性能得到了进一步的提高。该复合胶黏剂可应用于反光材料上玻璃微珠的转移，与之前工业上用的溶剂型及水性丙烯酸相比，更加安全环保，且能耗降低，是一款绿色环保的植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，该胶黏剂由主剂和固化剂组成，主剂与固化剂的重量比为100∶1～100∶4；其中主剂由下述组分组成：聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺、溶剂、消泡剂和去离子水。
2.根据权利要求1所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述主剂中聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺的用量按质量百分比为：
聚四氢呋喃二醇    64～75％；
甲苯二异氰酸酯    10～15％；
环氧树脂EP-51     6～12％；
二羟甲基丙酸      4～8％；
一缩二乙二醇      1～3％；
三乙胺            2～5％；
乙二胺            0.2～0.5％；
所述溶剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的7％；
所述消泡剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺和去离子水总重量的千分之一；
所述去离子水的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的2.33～2.35倍。
3.根据权利要求1或2所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述固化剂为HDI三聚体、HMDI三聚体或氮丙啶中的一种或几种。
4.一种植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
制备主剂：
取制备主剂各组分：重均分子量为2000的聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺、乙二胺、溶剂和消泡剂；
将聚四氢呋喃二醇真空脱水后，加入甲苯二异氰酸酯，混合均匀，在80～85℃反应1小时，再加入环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸和一缩二乙二醇，加入溶剂，恒温反应3小时得到预聚体，检测预聚体的NCO质量百分含量达到理论值，则开始降温，温度降至40℃，加入三乙胺中和成盐，用去离子水在1000转/分钟的搅拌状态下高速分散30分钟，再加入乙二胺进行扩链，最后加入消泡剂，并减压蒸馏脱除溶剂后即制得主剂；
将上述主剂与固化剂按一定重量配比相混合，再减压蒸馏脱去溶剂，即得到植珠用水性聚氨酯胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述方法制备主剂时，主剂中的重均分子量为2000的聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺的用量按质量百分比为：
聚四氢呋喃二醇      64～75％；
甲苯二异氰酸酯      10～15％；
环氧树脂EP-51       6～12％；
二羟甲基丙酸DMPA    4～8％；
一缩二乙二醇        1～3％；
三乙胺              2～5％；
乙二胺              0.2～0.5％；
所述溶剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的7％；
所述消泡剂的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺和去离子水总重量的千分之一；
所述去离子水的用量为：所述聚四氢呋喃二醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂EP-51、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、三乙胺和乙二胺总重量的2.33～2.35倍。
6.根据权利要求4或5所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述方法中，检测预聚体的NCO质量百分含量达到理论值为：预聚体的NCO质量百分含量为1.8～2.5％。
7.根据权利要求4或5所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述方法中，成盐时间为5～10分钟。
8.根据权利要求4或5所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述方法中，分散用去离子水的水温低于15℃。
9.根据权利要求4所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述方法中，所述溶剂为丙酮、丁酮中的任一种；所述固化剂采用HDI三聚体、HMDI三聚体或氮丙啶中的一种或几种。
10.根据权利要求4所述的植珠用水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述方法中主剂与固化剂用量按主剂∶固化剂的重量比为100∶1～100∶4。
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