CN103059797A - 一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；水性流平剂：2%～4.5%；水性消泡剂：1%～2%；增稠剂：1%～2%；其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂；本发明还公开了该低表面能材料的双组分水性粘接剂的制备方法；本发明采用混合溶剂以及有机硅氧烷可以规则的分布于有机硅改性聚氨酯乳液中，使各方面的力学性能达到最优化，耐水性好、耐寒、化学稳定性好，固含量高、成膜好、干燥速度快；同时使用简单，操作方便，还具有环保，无毒，无环境污染，无VOC排放，有利于环境保护和使用生产人员的健康。
Description
技术领域
本发明涉及纺织品制造业用的化工产品技术领域，具体涉及一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高及环保意识的增加，水性粘接剂相比油性聚氨酯，因其不含有机溶剂，无污染，安全无毒，环保，得到广泛应用。
在目前的水性聚氨酯水性粘接剂普遍存在耐水性、贴合强度差，耐化学品及耐温性能差等问题，现有的水性PU胶普遍存在耐水、耐碱、耐温性不好，将其贴合衣物等放在洗衣粉、洗衣机中洗涤容易起泡、脱落，一些贴合强度好的胶大多数为油性的，不环保；封闭性固化剂很多用在油性胶中，因其与水不形容或不稳定而无法加入水性中；水性胶普遍是外添加固化剂，制成双组分的，使用操作复杂、难清洗、易浪费。
目前有机硅橡胶、PP、PE等低表面能材料粘接基本上都是使用油性粘接剂，都含有很多环境不友好溶剂，很多不环保，影响生产人员的健康，单组分水性聚氨酯是在端羟基聚氨酯预聚体中直接加入封闭剂，中和乳化而制成的，贮存稳定性差，固化速度慢，耐温性也不够等。而随着人们生活质量的提高，需要更加高质美观的商品，水性贴合胶的市场前景广，其在未来鞋业、衣物、家具等方面的应用是十分广泛的。且研究人员对水性聚氨酯胶黏剂在面料贴合用的阻燃功效方面的关注相对比较少，在生产时和使用时对操作人员的健康和周围环境都会造成影响。
发明内容
针对上述现有技术不足，本发明的目的在于提供一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，同时本发明还提供其制备方法。
本发明实现上述目的所采用的技术方案是：
一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；
水性流平剂：2%～4.5%；
水性消泡剂：1%～2%；
增稠剂：1%～2%；
其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：8%～10%；
多元醇：55%～60%；
二异氰酸酯：8%～12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%～1%；
有机溶剂：22%～25%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%～0.05%。
其中所述的多元醇为聚醚或聚酯多元醇中的一种或两种；所述的有机溶剂为丙酮或丁酮中的一种或两种。
所述的端羟基有机硅聚氨酯由二元醇与二羟基硅油（DHPDMS）以及二元异氰酸酯分别以2：1：2当量比混合制成。
所述的二元醇为乙二醇、丁二醇或己二醇中的一种或几种。
一种所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂的制备方法，其包括以下步骤：
（1）称重：按重量比称取下列物质：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；
水性流平剂：2%～4.5%；
水性消泡剂：1%～2%；
增稠剂：1%～2%；
其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
（2）按重量比量称取所述的水性流平剂与所述的水性消泡剂以及增稠剂混合为混合溶剂；然后再加入按重量比量取所述的有机硅改性聚氨酯乳液搅拌均匀混合制成。
其中在步骤（1）中所述的有机硅改性聚氨酯乳液制备方法步骤包括：
（11）按以下重量比称重：
端羟基有机硅聚氨酯：8%～10%；
多元醇：55%～60%；
二异氰酸酯：8%～12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%～1%；
有机溶剂：22%～25%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%～0.05%；
（12）加热搅拌：将所述步骤（11）中的重量比加入到反应器中，加热至80℃并保持恒温条件搅拌反应3~4h，然后加入步骤（11）总重量的0.5%～1%的三乙胺制成有机硅改性聚氨酯预聚体；
（13）分散乳化：将步骤（12）中所述的有机硅改性聚氨酯预聚体在高速剪切条件下分散于所述步骤（11）总重量的2%～4%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，并加入所述步骤（11）总重量0.3%～0.4%的乙二胺扩链，并高速剪切分散0.5h后制成带蓝光的白色乳液，其固含量为50%的有机硅改性聚氨酯乳液。
其中在步骤（11）中所述的端羟基有机硅聚氨酯由二元醇与二羟基硅油（DHPDMS）以及二元异氰酸酯分别以2：1：2当量比投入反应器中，在60~80℃温度条件下合成。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的产品及方法，采用水性流平剂与水性消泡剂以及增稠剂混合溶剂，同有机硅改性聚氨酯乳液混合，其中有机硅氧烷可以比较规则的分布于有机硅改性聚氨酯乳液分子中，使各方面的力学性能达到最优化，耐水性好、耐寒、化学稳定性好，固含量高、成膜好、干燥速度快。
2、本发明的产品及方法，其使用简单，操作方便，使耐水性耐温性也提高，同时胶粘剂的强度提高，附着力强，极大地改善了现有同类水性胶的不足，极大地改进了对鞋材、面料等的贴合性能，还具有环保，无毒，无环境污染，无VOC排放，有利于环境保护和使用生产人员的健康。
具体实施方式
实施例1，本发明实施例提供的一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；
水性流平剂：2%～4.5%；
水性消泡剂：1%～2%；
增稠剂：1%～2%；
其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：8%～10%；
多元醇：55%～60%；
二异氰酸酯：8%～12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%～1%；
有机溶剂：22%～25%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%～0.05%。
其中所述的多元醇为聚醚或聚酯多元醇中的一种或两种；所述的有机溶剂为丙酮或丁酮中的一种或两种。
所述的端羟基有机硅聚氨酯由二元醇与二羟基硅油（DHPDMS）以及二元异氰酸酯分别以2：1：2当量比混合制成。
所述的二元醇为乙二醇、丁二醇或己二醇中的一种或几种。
一种所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂的制备方法，其包括以下步骤：
（1）称重：按重量比称取下列物质：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；
水性流平剂：2%～4.5%；
水性消泡剂：1%～2%；
增稠剂：1%～2%；
其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
其中所述的水性有机硅氧烷类流平剂可以优选如：BYK-370聚酯改性含羟基官能团聚二甲基硅氧烷溶液；所述的水性有机硅氧烷消泡剂可以优选如：有机硅消泡剂HT-508、有机硅消泡剂HT-507中的一种或者两种，聚氨酯增稠剂可以优选如：高效聚氨酯增稠剂TR-15、聚氨酯增稠剂CA-908中的一种或者两种。
（2）按重量比量称取所述的水性流平剂与所述的水性消泡剂以及增稠剂混合为混合溶剂；然后再加入按重量比量取所述的有机硅改性聚氨酯乳液搅拌均匀混合制成。
其中在步骤（1）中所述的有机硅改性聚氨酯乳液制备方法步骤包括：
（11）按以下重量比称重：
端羟基有机硅聚氨酯：8%～10%；
多元醇：55%～60%；
二异氰酸酯：8%～12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%～1%；
有机溶剂：22%～25%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%～0.05%；
（12）加热搅拌：将所述步骤（11）中的重量比加入到反应器中，加热至80℃并保持恒温条件搅拌反应3~4h，然后加入步骤（11）总重量的0.5%～1%的三乙胺制成有机硅改性聚氨酯预聚体；
（13）分散乳化：将步骤（12）中所述的有机硅改性聚氨酯预聚体在高速剪切条件下分散于所述步骤（11）总重量的2%～4%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，并加入所述步骤（11）总重量0.3%～0.4%的乙二胺扩链，并高速剪切分散0.5h后制成带蓝光的白色乳液，其固含量为50%的有机硅改性聚氨酯乳液。
其中在步骤（11）中所述的端羟基有机硅聚氨酯由二元醇与二羟基硅油（DHPDMS）以及二元异氰酸酯分别以2：1：2当量比投入反应器中，在60~80℃温度条件下合成。
实施例2：本实施例提供的一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及制备方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于，其由如下重量比的组分制成：
一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%；
水性流平剂：4.5%；
水性消泡剂：1.5%；
增稠剂：2%；
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：8%；
多元醇：60%；
二异氰酸酯：8%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.98%；
有机溶剂：23%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%。
实施例3：本实施例提供的一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及制备方法，其与实施例1、2基本相同，不同之处在于，其由如下重量比的组分制成：
一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：96%；
水性流平剂：2%；
水性消泡剂：1%；
增稠剂：1%；
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：10%；
多元醇：58%；
二异氰酸酯：9%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.95%；
有机溶剂：22%；
二月桂酸二丁基锡：0.05%。
实施例4：本实施例提供的一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及制备方法，其与实施例1、2、3基本相同，不同之处在于，其由如下重量比的组分制成：
一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：94%；
水性流平剂：3.5%；
水性消泡剂：1%；
增稠剂：1.5%；
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：9%；
多元醇：55%；
二异氰酸酯：12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：1%；
有机溶剂：22.97%；
二月桂酸二丁基锡：0.03%。
实施例5：本实施例提供的一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及制备方法，其与实施例1、2、3、4基本相同，不同之处在于，其由如下重量比的组分制成：
一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：92.5%；
水性流平剂：4%；
水性消泡剂：2%；
增稠剂：1.5%；
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：8%；
多元醇：55.97%；
二异氰酸酯：10.5%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%；
有机溶剂：25%；
二月桂酸二丁基锡：0.03%。
实施例6：本实施例提供的一种低表面能材料的双组分水性粘接剂及制备方法，其与实施例1、2、3、4、5基本相同，不同之处在于，其由如下重量比的组分制成：
一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：93%；
水性流平剂：3%；
水性消泡剂：2%；
增稠剂：2%；
其中所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：9%；
多元醇：57.96%；
二异氰酸酯：8.2%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.8%；
有机溶剂：24%；
二月桂酸二丁基锡：0.04%。
其中本产品的使用方法和测试指标：
1、在使用时加入2%~5%的水性异氰酸固化剂搅拌均匀；
2、然后分别涂在两片3mm（厚）*25mm（宽）*150mm（长）的有机硅橡胶片（或软PP、PE片）上放入60℃烘箱干燥5分钟，然后将两片材料粘接，放置24小时后检测各项性能：
（1）剥离强度测试：用Instron拉力机测定其剥离强度，拉伸速度300mm/min，每个粘接类型测试3次。
（2）耐热老化测试：放入烘箱保持不低于70℃，放置168小时，取出在室温时测试其剥离强度。
（3）耐水解测试：将试样放入72℃，湿度95RH的恒温、恒湿度箱放置168小时，取出室温放置24小时后测试其剥离强度。
（4）耐寒测试：将试样放入-40℃的恒温冷冻箱放置168小时，取出室温24小时后测试剥离强度。
其中各项性能测试结果如下：
1、本发明提供的产品及方法，采用水性流平剂与水性消泡剂以及增稠剂混合溶剂，同有机硅改性聚氨酯乳液混合，其中有机硅氧烷可以比较规则的分布于有机硅改性聚氨酯乳液分子中，使各方面的力学性能达到最优化，耐水性好、耐寒、化学稳定性好，固含量高、成膜好、干燥速度快。
2、本发明的产品及方法，其使用简单，操作方便，使耐水性耐温性也提高，同时胶粘剂的强度提高，附着力强，极大地改善了现有同类水性胶的不足，极大地改进了对鞋材、面料等的贴合性能，还具有环保，无毒，无环境污染，无VOC排放，有利于环境保护和使用生产人员的健康。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的结构，而得到的其他的低表面能材料的双组分水性粘接剂及其制备方法，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低表面能材料的双组分水性粘接剂，其特征在于，其由以下重量比的组分制成：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；
水性流平剂：2%～4.5%；
水性消泡剂：1%～2%；
增稠剂：1%～2%；
其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
2.根据权利要求1所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂，其特征在于，所述的有机硅改性聚氨酯乳液是由以下重量比的组分制成：
端羟基有机硅聚氨酯：8%～10%；
多元醇：55%～60%；
二异氰酸酯：8%～12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%～1%；
有机溶剂：22%～25%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%～0.05%。
3.根据权利要求2所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂，其特征在于，所述的多元醇为聚醚或聚酯多元醇中的一种或两种；所述的有机溶剂为丙酮或丁酮中的一种或两种。
4.根据权利要求2所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂，其特征在于，所述的端羟基有机硅聚氨酯由二元醇、二羟基硅油（DHPDMS）以及二元异氰酸酯分别以2：1：2当量比混合制成。
5.根据权利要求4所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂，其特征在于，所述的二元醇为乙二醇、丁二醇或己二醇中的一种或几种。
6.一种根据权利要求1至5之一所述的低表面能材料的双组分水性粘接剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）称重：按重量比称取下列物质：
有机硅改性聚氨酯乳液：92%～96%；
水性流平剂：2%～4.5%；
水性消泡剂：1%～2%；
增稠剂：1%～2%；
其中所述的水性流平剂为水性有机硅氧烷类流平剂，所述的水性消泡剂为水性有机硅氧烷消泡剂，所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
（2）按重量比量称取所述的水性流平剂与所述的水性消泡剂以及增稠剂合成为混合溶剂；然后再加入按重量比量取所述的有机硅改性聚氨酯乳液搅拌均匀混合制成。
7.根据权利要求6所述的双组分水性粘接剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的有机硅改性聚氨酯乳液制备方法步骤包括：
（11）按以下重量比称重：
端羟基有机硅聚氨酯：8%～10%；
多元醇：55%～60%；
二异氰酸酯：8%～12%；
DMPA(二羟甲基丙酸)：0.5%～1%；
有机溶剂：22%～25%；
二月桂酸二丁基锡：0.02%～0.05%；
（12）加热搅拌：将所述步骤（11）中的重量比加入到反应器中，加热至80℃并保持恒温条件搅拌反应3~4h，然后加入步骤（11）总重量的0.5%～1%的三乙胺反应制成有机硅改性聚氨酯预聚体；
（13）分散乳化：将步骤（12）中所述的有机硅改性聚氨酯预聚体在高速剪切条件下分散于所述步骤（11）总重量的2%～4%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，并加入所述步骤（11）总重量0.3%～0.4%的乙二胺扩链，并高速剪切分散0.5h后制成带蓝光的白色乳液，其固含量为50%的有机硅改性聚氨酯乳液。
8.根据权利要求7所述的双组分水性粘接剂的制备方法，其特征在于，在步骤（11）中所述的端羟基有机硅聚氨酯由二元醇、二羟基硅油（DHPDMS）以及二元异氰酸酯分别以2：1：2当量比投入反应器中，并在60~80℃温度条件下合成。
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| CN109536112A (zh) * | 2018-10-20 | 2019-03-29 | 佛山市顺德区蓝德堡实业有限公司 | 用于防泼水面料贴合的热熔聚氨酯胶粘剂及其制备方法 |
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