CN103820071A - 水性聚氨酯压敏胶 - Google Patents

Abstract

一种水性聚氨酯压敏胶，所述压敏胶由以下物质组成：聚醚多元醇、异氰酸酯、复配交联剂、二羟甲基丙酸、三乙胺、水。该水性聚氨酯具有剥离强度大和耐热性好等特点。

Description

水性聚氨酯压敏胶

 

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯压敏胶及其制备方法。

 

背景技术

压敏胶及其制品广泛应用于办公、包装、电工、电器、刻蚀、涂料及家装等材料领域，与人们的生活息息相关。压敏胶消费品，在各行各业中大量使用。普通的压敏胶带和标签技术已很成熟，其产量供过于求，但在汽车、电子行业等领域用的压敏胶要求具有良好的内聚力及粘合力，内聚力保证在粘接后受到剥离力或者剪切力时不会发生胶层破坏，粘合力保证压敏胶有较高的剥离强度，内聚力与粘合力的平衡能方便的对被粘物进行有效粘结修复或二次粘接。

目前压敏胶主要以溶剂型丙烯酸酯为主流，给环境及使用者带来的污染及伤害很大。随着我国环保法规的日益健全以及人们环保意识的增强，质量好、无污染、环保型胶粘剂将取代溶剂型。水性聚氨酯胶粘剂，简称水性PU胶粘剂，它具有耐低温性能好、粘接强度较高、柔韧性好、无毒、不污染环境、节省能源等优点，且其粘度不随聚合物分子量的改变有明显差异，可以通过调整硬段和软段这两个主体成分，就能满足压敏胶中最重要的润湿性和内聚力的平衡。

    但水性聚氨酯压敏胶用于汽车、电子电器、风力发电装置、航空等领域存在耐高温性差、粘合力及内聚力平衡度不够好等缺点。

 

发明内容

本发明从以上缺点出发，开发剥离强度大、耐热性好的水性聚氨酯压敏胶。

一种水性聚氨酯压敏胶，由以下物质组成：

聚醚多元醇

多异氰酸酯

二羟甲基丙酸

复配交联剂

三乙胺

水

本发明的水性聚氨酯压敏胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚醚多元醇在真空中脱水，得到无水聚醚多元醇，冷却；

（2）将无水聚醚多元醇、多异氰酸酯及二羟甲基丙酸混合反应，得到预聚体；

（3）将预聚体在水中分散并用三乙胺调节pH值，得到水性聚氨酯分散体，即组分A；

（4）将固化剂及多元醇交联剂混合反应，得到复配交联剂，即组分B；

（5）将A、B组分混合后均匀涂覆在基材上，得到水性聚氨酯压敏胶。

优选的，所述的聚醚多元醇为官能度不小于3的聚醚多元醇，包括但不限于聚氧化丙烯三醇、甘油聚醚、乙二胺聚醚四醇中的一种或几种。

所述的官能度不小于3的聚醚多元醇不仅可以利用醚键的柔性提高润湿性，还可以通过多官能团反应形成空间立体结构提高内聚力，获得润湿性和内聚力的完美平衡。

优选的，所述的异氰酸酯包括但不限于TDI、MDl和PAPI中的一种。

优选的，所述的复配交联剂为既有硬段又有软段的交联剂。

所述的硬段交联剂为水溶性二异氰酸酯；

优选的，所述的水溶性二异氰酸酯包括但不限于双氰胺。

所述的软段扩链剂为多元醇交联剂，包括但不限于三羟甲基丙烷，蓖麻油，季戊四醇中的一种或几种。

双氰胺固化剂很早就被应用于粉末涂料、胶粘剂等领域。双氰胺作为潜伏型固化剂与树脂混合后室温下贮存期可达半年。双氰胺上的氰基还能与羟基反应生成-CONH-基团。双氰胺固化剂为硬质结构单元，硬质结构单元的增加，在树脂结构中起到的物理交联点增多，分子内氢键作用力也随之增大，增加压敏胶本身的内聚力。

多元醇交联剂为亲水性交联剂，同时也是软质结构单元。多元醇交联剂的使用对分子链柔顺性的提高作用大于刚性硬段对分子柔顺性的抑制作用。分子链柔顺性使压敏胶具有良好的流动性，与压敏胶基材之间有良好的润湿性，通过范德华力与基材紧密结合，增加压敏胶的剥离强度。

交联剂中的硬段及软段与水性聚氨酯中的硬段及软段相互配合，不仅能更好的调节压敏胶中内聚力与粘合力间的平衡关系，而且固化剂与交联剂的配合使用提高了压敏胶内部的交联密度，解决了水性聚氨酯耐热性差的问题。

 

具体实施方式

水性聚氨酯压敏胶的制备：

实施例1-9采用如下方法制备水性聚氨酯压敏胶：

制备工艺：

（1）将聚醚多元醇在120-130℃条件下真空中脱水1-2h，得到无水聚醚多元醇，冷却至50-60℃；

（2）将无水聚醚多元醇、多异氰酸酯及二羟甲基丙酸混合在80℃条件下反应3h，得到预聚体；

（3）将预聚体在水中分散30min后用三乙胺调节pH值至6-7，得到水性聚氨酯分散体，即组分A；

（4）将固化剂及多元醇交联剂在40℃条件下混合反应10min，得到复配交联剂，即组分B；

（5）将A、B组分混合后均匀涂覆在基材上，得到水性聚氨酯压敏胶。

 

固体含量的测定

按GB1725-79的规定进行测定。

将干燥洁净的培养皿完全烘干后称重得质量 W，用减量法称取1.5-2g聚氨酯乳液置于烘干的培养皿中，使样品均匀分布于容器的底部，称重得 W1，然后将其放入烘箱中120℃烘干，取出冷却至室温称重，再放入烘箱干燥直至两次称量差值不超过0.01g，记为W2。则乳液的固含量由(W2-W)/(W1-W)计算得到。

 

180°剥离强度测试

按GB/T2792-1998的规定进行测试。

将实验板清洗擦干，取200mm胶粘带与清洗后的试验板粘接。在试验板的另一端下面放置一条长200mm、宽40mm的涤纶膜，用压辊在自重下以300mm/min的速度在试样上来回滚压三次，之后在试验环境下停放20-40min后进行试验。将试样自由端对折180°，从试板上剥开粘合面25mm把试样自由端和试验板分别夹在上、下夹持器上。试验机以300mm/min下降速度连续剥离，并自动记录仪绘出剥离曲线。

 

耐热性测试

按GB/T1735-2009的规定进行测试。

将实验板清洗擦干，取200mm胶粘带与清洗后的试验板粘接。将试板放入规定温度的烘箱中。在规定温度下将试板放置16h，达到规定时间后，将试板从烘箱中取出并冷却至室温，观察压敏胶是否出现颜色变化、压敏胶从试板上剥下时试板上是否有残胶。

 

压敏胶残留测试

将本发明的水性聚氨酯压敏胶贴在PMMA基材表面，室温下放置8个月后撕去该压敏胶时，观察是否有压敏胶残留在基材表面。

 

测试结果如下表：

通过上述数据可以知道，本发明获得的水性聚氨酯压敏胶具有很高的剥离强度及很好的耐热性，说明复配交联剂及其中的固化剂起到了相应的作用。

Claims (9)

1.一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述压敏胶由以下物质组成：

聚醚多元醇

多异氰酸酯

二羟甲基丙酸

复配交联剂

三乙胺

水。

2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的聚醚多元醇选择官能度不小于3的聚醚多元醇。

3.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯三醇、甘油聚醚、乙二胺聚醚四醇中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的多异氰酸酯选自IPDI、HDI、TDI中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的复配交联剂为既有硬段又有软段的交联剂。

6.根据权利要求4所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的硬段选自固化剂水溶性二异氰酸酯。

7.根据权利要求4所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的软段选自多元醇交联剂。

8.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯压敏胶，其特征在于，所述的多元醇交联剂选自三羟甲基丙烷，蓖麻油，季戊四醇中的一种或几种。

9.一种水性聚氨酯压敏胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚醚多元醇在真空中脱水，得到无水聚醚多元醇，冷却；

（2）将无水聚醚多元醇、多异氰酸酯及二羟甲基丙酸混合反应，得到预聚体；

（3）将预聚体在水中分散并用三乙胺调节pH值，得到水性聚氨酯分散体，即组分A；

（4）将固化剂及多元醇交联剂混合反应，得到复配交联剂，即组分B；

（5）将A、B组分混合后均匀涂覆在基材上，得到水性聚氨酯压敏胶。