CN103627362A - 一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应型聚氨酯热熔胶，由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇10～30份，聚酯多元醇30～50份，异氰酸酯12～16份，增粘树脂6～20份，反应性增塑剂8～20份，潜固化剂1～3份，催化剂0.1～0.5份。本发明制备的反应型聚氨酯热熔胶具有良好的粘接强度、柔韧性、抗冷热冲击性、耐水及耐老化性能，并提高了固化速度，给PUR胶性能带来极大的改善。

Description

一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法，属于化学领域。

背景技术

近年来，随着人们对环境保护的愈发重视，环境友好型产品越来越受到普遍的关注。环境友好型胶黏剂因具有无毒无害、无环境污染、使用方便等优势而逐渐成为未来胶黏剂的发展趋势。

反应型聚氨酯热熔胶（PUR）作为一种高性能环保型胶黏剂，适应了国内外对环境越来越重视的需要。PUR胶从在20多年前被开发成功起就备受宠爱，已经在欧美日本等工业大国得到越来越多的发展。虽然PUR胶目前在中国还是处于起步阶段，但是已经有越来越多的客户认识到了PUR胶的优点，遗憾的是由于技术的原因，严重限制了国内PUR胶的发展。目前PUR胶主要还是依赖进口，国内仅有少数企业能生产出PUR胶，但技术水平低，质量差，难以满足国内高端客户在电子和微电子行业的要求。

发明内容

为了解决现有技术中PUR胶存在的粘接强度低、抗冷热冲击性能差、耐水性能差、耐老化性能差以及固化速度慢的弱点，本发明提供一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法，本发明制备的反应型聚氨酯热熔胶为单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂，属于无溶剂环保型胶黏剂行业，应用在电子和微电子行业塑料和多种金属基材的粘接，本发明制备的反应型聚氨酯热熔胶具有良好的粘接强度、柔韧性、抗冷热冲击性、耐水及耐老化性能，并提高了固化速度，给PUR胶性能带来极大的改善。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种反应型聚氨酯热熔胶，由以下重量份的原料组成：

聚醚多元醇10～30份，聚酯多元醇30～50份，异氰酸酯12～16份，增粘树脂6～20份，反应性增塑剂8～20份，潜固化剂1～3份，催化剂0.1～0.5份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述聚醚多元醇指分子量在1000～4000的聚氧化丙烯二醇，优选为天津石化三厂市售的PPG204、PPG210、PPG220中的一种或两种的混合物。

进一步，所述聚酯多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇中的一种或两种的混合物，所述聚己二酸己二醇酯二醇优选为江苏旭川化学公司市售的XCP-3000H，其羟值为35～39mgKOH/g，酸值为0.1～0.8mgKOH/g，所述聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇优选为青岛新宇田化工有限公司市售的POL-356T，其羟值为53～59mgKOH/g，酸值为0.1～0.8mgKOH/g。

进一步，所述异氰酸酯优选为烟台万华股份有限公司市售的4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、德国拜耳公司市售的甲苯二异氰酸酯TDI80/20中的一种或两种的混合物。

进一步，所述增粘树脂为石油树脂、萜烯树脂中的一种或两种的混合物。

进一步，所述反应性增塑剂为二甲苯甲醛树脂，优选牌号为日本三菱瓦斯公司市售的商品名为“Nikanol”树脂。

采用上述进一步方案的有益效果是二甲苯甲醛树脂分子结构中含有羟基、醚键等活性基团，分子组成中有80%以上为二甲苯次甲基结构，自身有很好的韧性基团和耐水性能，其活性氧含量9～12%，羟基值4.5%。本配方选用它参与对异氰酸酯反应，有效地提高了产品的柔韧性、粘接强度、抗冲击性及耐水耐老化性能。

进一步，所述潜固化剂为欧洲CARBON化学研究所的ALT-101。

采用上述进一步方案的有益效果是其在PUR体系中通过与水(或湿气)优先反应产生活性基团，然后活性基团与异氰酸酯基迅速交联固化成膜，从根本上解决聚氨酯体系在湿固化过程中发泡问题，从而加快PUR中NCO的固化速度。

进一步，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺中的一种或两种的混合物。

本发明的有益效果是：

本发明制备的反应型聚氨酯热熔胶为单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂，属于无溶剂环保型胶黏剂行业，应用在电子和微电子行业塑料和多种金属基材的粘接。

本发明制备的PUR胶的粘接强度、柔韧性、抗冷热冲击性、耐水、耐老化性能以及固化速度，都比目前市面上的同类胶黏剂有极大的提高，能够满足手机、通讯设备等高端领域的苛刻要求。

本发明还提供了上述反应型聚氨酯热熔胶的制备方法，包括：

将聚醚多元醇10～30重量份、聚酯多元醇30～50重量份加入反应釜中，真空脱水，然后冷却到80℃，边搅拌边加入反应性增塑剂8～20重量份和异氰酸酯12～16重量份，然后缓慢升温至70～90℃，同时充氮气保护，反应2～3小时，待取样分析NCO%含量达到设计值（1.8%～2.9%）后，再加入增粘树脂6～20重量份、潜固化剂1～3重量份和催化剂0.1～0.5重量份，在90～110℃条件下抽真空至无气泡出现，出料，密闭包装，即得。

使用时，先开启加热系统，温度设置为100～160℃，用胶枪涂胶，在开放时间内尽快压合，室温2～7天可以达到最高强度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述真空脱水的条件为110～120℃真空脱水1.5～2.5小时，真空度为-0.1～-0.08MPa。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

以下实施例中的原料均为重量份数；聚醚多元醇PPG210、聚醚多元醇PPG220、聚醚多元醇PPG204为天津石化三厂市售；聚酯多元醇POL-356T为青岛新宇田化工有限公司市售，其羟值为53～59mgKOH/g，酸值为0.1～0.8mgKOH/g；聚酯多元醇XCP-3000H为江苏旭川化学公司市售，其羟值为35～39mgKOH/g，酸值为0.1～0.8mgKOH/g；反应性增塑剂“Nikanol”树脂为日本三菱瓦斯公司市售；4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI为烟台万华股份有限公司市售；甲苯二异氰酸酯TDI80/20为德国拜耳公司市售；潜固化剂ALT-101为欧洲CARBON化学研究所提供；

实施例1

将聚醚多元醇PPG21021份，聚酯多元醇POL-356T计43份加入反应釜中，于120℃下真空脱水2小时，真空度保持在-0.09MPa。然后冷却到80℃，边搅拌遍加入反应性增塑剂“Nikanol”树脂10份和4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI计14份，然后缓慢升温，控制温度在80℃，同时充氮气保护，反应2.5小时。待取样分析NCO%含量达到设计值2.5%后，再加入萜烯树脂11份，潜固化剂ALT-101计2份，催化剂三乙烯二胺0.2份。在温度为100℃的条件下抽真空至无气泡出现，然后出料，密闭包装。得到本发明PUR胶，放置待用。

实施例2

将聚醚多元醇PPG220计10份，聚酯多元醇XCP-3000H计50份加入反应釜中，于110℃下真空脱水2.5小时，真空度保持在-0.08MPa。然后冷却到80℃，边搅拌遍加入反应性增塑剂“Nikanol”树脂8份和甲苯二异氰酸酯TDI80/20计13份，然后缓慢升温，控制温度在70℃，同时充氮气保护，反应2.5小时。待取样分析NCO%含量达到设计值2.0%后，再加入石油增粘树脂6份，潜固化剂ALT-101计3份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份。在温度为90℃的条件下抽真空至无气泡出现，然后出料，密闭包装。得到本发明PUR胶，放置待用。

实施例3

将聚醚多元醇PPG204计30份，聚酯多元醇POL-356T计30份加入反应釜中，于110℃下真空脱水3.5小时，真空度保持在-0.09MPa。然后冷却到80℃，边搅拌遍加入反应性增塑剂“Nikanol”树脂18份和4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI计16份，然后缓慢升温，控制温度在80℃，同时充氮气保护，反应2.5小时。待取样分析NCO%含量达到设计值2.8%后，再加入萜烯增粘树脂10份和石油增粘树脂10份，潜固化剂ALT-101计1份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份和三乙烯二胺0.3份。在温度为110℃的条件下抽真空至无气泡出现，然后出料，密闭包装。得到本发明PUR胶，放置待用。

实施例4

将聚醚多元醇PPG204计20份，聚酯多元醇POL-356T计12份和XCP-3000H计30份加入反应釜中，于120℃下真空脱水2.5小时，真空度保持在-0.08MPa。然后冷却到80℃，边搅拌遍加入反应性增塑剂“Nikanol”树脂13份和4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI计15份，然后缓慢升温，控制温度在80℃，同时充氮气保护，反应2.0小时。待取样分析NCO%含量达到设计值1.8%后，再加入萜烯增粘树脂13份，潜固化剂ALT-101计2.5份，催化剂三乙烯二胺0.3份。在温度为90℃的条件下抽真空至无气泡出现，然后出料，密闭包装。得到本发明PUR胶，放置待用。

实施例5

将聚醚多元醇PPG210计15份和PPG204计10份，聚酯多元醇POL-356T计38份加入反应釜中，于120℃下真空脱水2小时，真空度保持在-0.09MPa。然后冷却到80℃，边搅拌遍加入反应性增塑剂“Nikanol”树脂20份和4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI计10份和甲苯二异氰酸酯TDI80/20计2份，然后缓慢升温，控制温度在80℃，同时充氮气保护，反应3.0小时。待取样分析NCO%含量达到设计值2.3%后，再加入萜烯增粘树脂8份，潜固化剂ALT-101计1.5份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份和三乙烯二胺0.4份。在温度为105℃的条件下抽真空至无气泡出现，然后出料，密闭包装。得到本发明PUR胶，放置待用。

以上实施例1至实施例5，工艺使用时，先开启加热系统，温度设置为100～160℃，用胶枪涂胶，在开放时间内尽快压合。一般室温7天可以达到最高强度。

对比实施例1

传统PUR胶配方即未加反应性增塑剂二甲苯甲醛树脂和潜固化剂的配方，生产工艺如下：将聚醚多元醇PPG210计20份，聚酯多元醇POL-356T计45份加入反应釜中，于120℃下真空脱水2小时，真空度保持在-0.09MPa。然后冷却到80℃，边搅拌遍加入4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI计15份，然后缓慢升温，控制温度在80℃，同时充氮气保护，反应2.5小时。待取样分析NCO%含量达到设计值后，再加入萜烯增粘树脂15份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份和三乙烯二胺0.4份。在温度为110℃的条件下抽真空至无气泡出现，然后出料，密闭包装，放置待用。

将上述实施例1～5制得的PUR胶与对比实施例1制备的PUR胶按胶粘剂试验标准进行机械性能测试、固化速度、耐水测试、盐雾测试和双85老化后测试，数据结果如表1、表2所示。本发明所述的粘接强度、柔韧性、抗冲击性能分别由拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度、剥离强度和热冲击性的数值进行表征；耐水耐老化性能和固化速度由表2所有检测项目的数值进行表征。

表1实施例与对比实施例1机械性能测试对照

表2实施例与对比实施例耐水耐老化性能和固化速度测试对比

总之，实施例1～5与对比实施例1的性能测试分析表明，本发明制备的PUR胶具有很好的综合性能，特别是具有良好的粘接强度、柔韧性、抗冷热冲击性及耐水耐老化性能，并提高了固化速度，给PUR胶性能带来极大的改善。所以，本发明所提供的PUR胶，能够满足手机、通讯设备等领域需要快速粘接、高粘接强度的严格要求，应用在电子和微电子行业，等同于甚至高于国外进口产品的质量，对提升国产PUR胶的核心竞争力具有重要的实际意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，由以下重量份的原料组成：

聚醚多元醇10～30份，聚酯多元醇30～50份，异氰酸酯12～16份，增粘树脂6～20份，反应性增塑剂8～20份，潜固化剂1～3份，催化剂0.1～0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚醚多元醇指分子量在1000～4000的聚氧化丙烯二醇。

3.根据权利要求1所述的一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯为4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI80/20中的一种或两种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述增粘树脂为石油树脂、萜烯树脂中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述反应性增塑剂为二甲苯甲醛树脂。

7.根据权利要求1所述的一种反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺中的一种或两种的混合物。

8.一种反应型聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括：

将聚醚多元醇10～30重量份、聚酯多元醇30～50重量份加入反应釜中，真空脱水，然后冷却到80℃，边搅拌边加入反应性增塑剂8～20重量份和异氰酸酯12～16重量份，然后缓慢升温至70～90℃，同时充氮气保护，反应2～3小时，待取样分析NCO%含量达到1.8%～2.9%后，再加入增粘树脂6～20重量份、潜固化剂1～3重量份和催化剂0.1～0.5重量份，在90～110℃条件下抽真空至无气泡出现，出料，密闭包装，即得。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述真空脱水的条件为110～120℃真空脱水1.5～2.5小时，真空度为-0.1～-0.08MPa。