CN103555257A

CN103555257A - 一种阻燃纳米聚氨酯粘合剂

Info

Publication number: CN103555257A
Application number: CN201310483133.4A
Authority: CN
Inventors: 吴兵
Original assignee: SUZHOU RUIBANG PLASTIC Co Ltd
Current assignee: SUZHOU RUIBANG PLASTIC Co Ltd
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-02-05

Abstract

一种阻燃纳米聚氨酯粘合剂，通过将以下物质混合而获得：脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯、具有异氰酸酯反应性基团的较高分子量化合物、发泡剂、泡沫调节添加剂、催化剂以及抗氧剂和有机铋。

Description

一种阻燃纳米聚氨酯粘合剂

技术领域

本发明涉及湿固化聚氨酯粘合剂(one-component，moisture-cure polyurethane adhesive)，其可以在室温施加和固化，并通过与来自基底或环境的水分(moisture)的化学反应形成永久粘合。

背景技术

聚氨酯粘合剂具有优良的耐低温性能、耐水性、耐油性及柔韧性，同时具有较高的粘结强度，被广泛应用于合成革、复合薄膜、制鞋等行业。聚氨酯粘合剂的性能取决于其所用的多元醇和异氰酸酯的结构和性能。采用聚醚型多元醇所制备的聚氨酯粘合剂具有较低的玻璃化转变温度、柔韧性和耐水解性能，但其机械强度低；采用聚酯型多元醇制备的聚氨酯粘合剂具有较高的机械强度和耐油性，但其耐水解性能差，低温下硬度大，难以满足市场要求。因此，制备一种低温柔软且机械强度高的聚氨酯粘合剂具有重要意义。水性聚氨酯胶粘剂以水作为介质，具有不燃、无毒、无环境污染、节省能源及易加工等优点。通过离聚体制得的水性聚氨酯胶粘剂，因其分子链中存在库仑力和氢键作用，不但可使胶粘性能等方面与溶剂型聚氨酯胶粘剂媲美，而且可以通过改性获得多种性能。大量文献表明：丙烯酸酯在聚氨酯乳液中发生聚合，得到具互穿聚合物网络结构的改性聚氨酯乳液，与未改性的聚氨酯乳液相比较，改性聚氨酯乳液粒子增大，热稳定性、耐溶剂性及力学性提高。环氧树脂具有模量高、强度高和耐化学性好、热稳定性好等优点，并且可直接参与水性聚氨酯的合成反应，提高水性聚氨酯的耐水、耐溶剂性能及拉伸强度等。为此，以水性聚氨酯为基础，用丙烯酸酯和环氧树脂双重改性，合成了一种新型的水性聚氨酯粘合剂，经过大量的皮革复合试验，获得最佳的皮革复合工艺条件，以满足弹力皮革生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保聚氨酯粘合剂，该粘合剂无有机锡残留，溶剂残留物低，固化能力强，符合欧盟市场标准。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个目的，一种阻燃纳米聚氨酯粘合剂，其特征在于，通过将以下物质混合而获得：

（1）脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯；

（2）具有异氰酸酯反应性基团的较高分子量化合物, 包括具有异氰酸酯反应性基团的较高分子量化合物b)包括平均官能度为2.9±0.4并且数均分子量为4000-600g/mol的聚醚多元醇b1)与数均分子量为500±100g/mol的溴化聚醚多元醇b2)的混合物；

（3）发泡剂:包括异丁烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷和环戊烷；甲基异丁基醚和二甲醚；二氯一氟甲烷、一氟三氯甲烷、三氟三氯乙烷；和/或部分卤化的烃，三氟甲烷、1，1-二氯-1-氟乙烷、一氯四氟乙烷、一氯三氟乙烷、一氯二氟乙烷、二氟乙烷、二氯二氟乙烷、五氟乙烷、四氟乙烷或二氯一氟乙烷中的一种或至少两种发泡剂的混合物；

（4）泡沫调节添加剂，包括25℃下粘度为10-1000mPas的二甲基硅氧烷或液体石蜡、饱和的脂肪族烃；

（5）催化剂，包括2，3-二甲基-3，4，5，6-四氢嘧啶、三(二烷基氨基烷基)-s-六氢三嗪如三(N，N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪，三乙胺、三丁胺、二甲基苄胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、正环己基吗啉、二甲基环己胺、二吗啉基二乙基醚、2-(二甲氨基乙氧基)乙醇、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1-氮杂二环[3.3.0]辛烷、N，N，N′，N′-四甲基乙二胺、N，N，N′，N′- 四甲基丁二胺、N，N，N′，N′-四甲基己烷-1，6-二胺、五甲基二亚乙基三胺、四甲基二氨基乙基醚中的一种或几种；

（6）抗氧剂和有机铋

（7）纳米阻燃复合物 ;

所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；

（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；

（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物。

进一步的，所述脂肪族二异氰酸酯是1，6-己二异氰酸酯、1，5-(2-甲基亚戊基)二异氰酸酯、1，4-(2-乙基亚丁基)二异氰酸酯脂肪族二异氰酸酯，芳香族二异氰酸酯可以是1，5-亚萘基二异氰酸酯(1，5-NDI)，2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)及其混合物。

进一步的，所述聚苯二甲酸多元醇酯为聚苯二甲酸丙二醇酯、聚苯二甲酸1.3-丁二醇酯、聚苯二甲酸1.4-丁二醇酯、聚苯二甲酸己二醇酯中的一种及一种以上。

进一步的，泡沫调节添加剂含有液体石蜡、稳泡剂和硅油，稳泡剂包括聚亚烷基二醇聚硅氧烷共聚物。

进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述有机铋为有机铋8108。

作为本发明的另一目的，一种制造所述的耐久性优越环保型单组分聚氨酯粘合剂的方法，将脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与具有异氰酸酯反应性基团的较高分子量化合物、发泡剂、泡沫调节添加剂、催化剂和抗氧剂和有机铋一起置于容器中，将所述容器密封，并将以上组分匀化，加温至75-80℃，保持该温度15分钟，混匀。

本发明的有益效果：本发明采用碳酸二甲酯代替传统的甲苯、丁酮、二甲基甲酰胺作为稀释剂，能达到优化复合加工生产环境，保障生产工人身体健康；用有机铋代替辛酸亚锡，产品无有机锡残留；采用有机二环与有机酸的CAT?S102?Catalyst催化剂，大大增强了固化能力，也提高剥离强度；本发明生产的产品，安全、环保经国际权威认证机构ITS测试结果全部符合欧盟现行禁令，法规规定。

具体实施方式

实施例1

一种阻燃纳米聚氨酯粘合剂，由以下重量份数的物质组成：1，6-己二异氰酸酯320份、具有异氰酸酯反应性基团的较高分子量化合物120份、异丁烷20份、聚亚烷基二醇聚硅氧烷共聚物5份、N，N，N′，N′- 四甲基丁二胺1.63份、有机铋8108，3.02份、抗氧剂1010，0.15份，将1，6-己二异氰酸酯320份、纳米阻燃复合物 25 份;所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物；聚苯二甲酸丙二醇酯与具有异氰酸酯反应性基团的较高分子量化合物、发泡剂、泡沫调节添加剂、催化剂和抗氧剂和有机铋一起置于容器中，将所述容器密封，并将以上组分匀化，加温至75-80℃，保持该温度15分钟，混匀。

实施例2

一种阻燃纳米塑胶跑道用聚氨酯粘合剂，由以下重量份数的物质组成：1，5-亚萘基二异氰酸酯(1，5-NDI)，2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)混合物260份、聚苯二甲酸1.3-丁二醇酯和聚苯二甲酸1.4-丁二醇酯混合物180份、二氯二氟乙烷40份、二甲基硅氧烷4份、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷0.6份、有机铋8108，2.02份、抗氧剂1010，0.25份，其中1，5-亚萘基二异氰酸酯(1，5-NDI)，2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)的质量比为1:3，将：1，5-亚萘基二异氰酸酯(1，5-NDI)，2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)混合物260份、聚苯二甲酸1.3-丁二醇酯和聚苯二甲酸1.4-丁二醇酯混合物180份、二氯二氟乙烷40份、二甲基硅氧烷4份、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷0.6份、有机铋8108，2.02份、纳米阻燃复合物 30份;

所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物；

抗氧剂1010，0.25份置于容器中，将所述容器密封，并将以上组分匀化，加温至75-80℃，保持该温度15分钟，混匀。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种阻燃纳米聚氨酯粘合剂，其特征在于，通过将以下物质混合而获得：

（1）脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯；

（6）抗氧剂和有机铋

（7）纳米阻燃复合物 ;

所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：

（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时，过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；

2.根据权利要求1所述阻燃纳米用聚氨酯粘合剂，其特征在于，脂肪族二异氰酸酯是1，6-己二异氰酸酯、1，5-(2-甲基亚戊基)二异氰酸酯、1，4-(2-乙基亚丁基)二异氰酸酯脂肪族二异氰酸酯，芳香族二异氰酸酯包括1，5-亚萘基二异氰酸酯(1，5-NDI)，2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)及其混合物。

3.根据权利要求1所述阻燃纳米聚氨酯粘合剂，其特征在于，泡沫调节添加剂含有液体石蜡、稳泡剂和硅油，稳泡剂包括聚亚烷基二醇聚硅氧烷共聚物。

4.根据权利要求1所述阻燃纳米聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述有机铋为有机铋8108。

5.根据权利要求1所述阻燃纳米聚氨酯粘合剂，其特征在于，泡沫调节添加剂含有液体石蜡、稳泡剂和硅油，其中所述泡沫调节添加剂所含有的稳泡剂、硅油和液体石蜡的重量比为150±50∶2±1.2∶2±1.2。

6.一种制造如权利要求1所述的阻燃纳米聚氨酯粘合剂的方法，将脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与发泡剂、泡沫调节添加剂、催化剂和抗氧剂和有机铋、纳米阻燃复合物一起置于容器中，将所述容器密封，并将以上组分匀化，加温至75-80℃，保持该温度15分钟，混匀。