CN104974705A

CN104974705A - 高固含量纳米聚氨酯胶黏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104974705A
Application number: CN201510348878.9A
Authority: CN
Inventors: 翟红波; 杨振枢; 韦洪屹
Original assignee: Suzhou Polymer New Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Polymer New Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明公开了一种高固含量纳米聚氨酯胶黏剂及其制备方法，聚氧化丙烯三醇30~40份，聚己酸乙二醇酯二醇10~15份，甲苯二异氰酸酯5~8份，邻苯二甲酸二丁酯3~6份，2,2-二羟甲基丙酸1.2~1.8份，聚苯胺5~8份，碳化硅3~6份，乙酸乙二醇乙醚酯1~2.3份，2,4-二氨基苯磺酸钠2~4份，N-甲基吡咯烷酮10~20份，赖氨酸二异氰酸酯1.3~1.7份，多元胺1~4份，烷基苯磺酸钠2~6份，十二烷基苯磺酸钠1~2份，水20~40份。胶粘剂的固含量高，可以快速固化，粘结强度大，固化时间也大大缩短，干燥后表面光滑无裂痕，且制备方法简单易操作。

Description

高固含量纳米聚氨酯胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明属于精细化学品技术领域，具体涉及一种高固含量纳米聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯（PU）类胶粘剂具有软硬度可调、耐低温性优、柔韧性佳和粘接强度高机械性能极佳，黏接工艺简便和耐低、高温性能优良等优点，其应用范围越来越广。溶剂型聚氨酯胶粘剂中有机溶剂具有气味大、易挥发、使用时会污染环境和易燃等弊病，故近年来水性聚氨酯（WPU）胶黏剂因为过程环保，产品环保的特点，更是受到胶黏剂企业，商家以及研发者的青睐。水性聚氨酯以水为分散剂, 因而具有经济、安全(不燃不爆) 、无毒、无污染、气味小和用后残留物易清理等优点, 但水性聚氨酯胶要完全取代溶剂型聚氨酯胶，还有待其性能的进一步提高。尤其需要更好地克服其本身的不足之处：如干燥缓慢，对一些材料的表面润湿性差，因含有亲水性组分，有时还含有水性助剂，使其成膜的耐水性不佳，由于存在内/外表面活性剂而易起泡等。这实际上就是要求制备出固含量更高、亲水性组分含量更低和对各种外加助剂依赖更少的水性聚氨酯。

水性聚氨酯胶黏剂普遍存在的一个问题就是固含量较低。由于水氨的蒸发潜

热比常用的有机溶剂的蒸发潜热高，相同固含量下水性聚氨酯比溶剂型聚酯的溶剂挥发慢, 干燥时间长。对于快节奏的现代化生产线的生产要求, 这是一个缺点。并且如果在施胶后的加热干燥过程中，胶黏剂中的大部分水分还没来得及从粘结层和涂层挥发到空气中去的话，就容易得到不连续的胶层，影响粘结效果。低的固体物质含量就预示着胶黏剂中存在较多的水分，在胶黏剂的应用和施工过程中，要将这些水分挥发出去就必然需要更高的热能耗，成本自然上升。同时低固含量的产品还具有单位生产能耗高、运输和包装成本大的缺陷。为解决此问题，国内外研究的重点大都集中于提高水性聚氨酯的固含量以降低水分挥发负荷、缩短成膜和干燥时间，只有这样才有可能促使水基型环保涂料和胶粘剂全面取代有机溶剂型涂料及胶粘剂。同时，高固含量的乳液还具有设备利用率高、运输成本和单位产品能量消耗低等优点，因而倍受关注。

发明内容

本发明提供一种高固含量纳米聚氨酯胶黏剂及其制备方法，胶粘剂的固含量高，粘结强度大，制备方法简单易操作。

为了实现上述目的，本发明采取的技术手段为：

高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 30~40份，聚己酸乙二醇酯二醇 10~15份，甲苯二异氰酸酯 5~8份，邻苯二甲酸二丁酯 3~6份，聚苯胺 5~8份，碳化硅 3~6份，2,2-二羟甲基丙酸1.2~1.8份，乙酸乙二醇乙醚酯 1~2.3份，2,4-二氨基苯磺酸钠2~4份，N-甲基吡咯烷酮10~20份，赖氨酸二异氰酸酯1.3~1.7份，多元胺 1~4份，烷基苯磺酸钠2~6份，十二烷基苯磺酸钠 1~2份，水 20~40份。

所述多元胺为三乙胺。

所述聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范围内。

所述的高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 35份，聚己酸乙二醇酯二醇 13份，甲苯二异氰酸酯 7份，邻苯二甲酸二丁酯 5份，2,2-二羟甲基丙酸1.4份，聚苯胺6份，碳化硅 4份，乙酸乙二醇乙醚酯 1.8份，2,4-二氨基苯磺酸钠3份，N-甲基吡咯烷酮15份，赖氨酸二异氰酸酯1.5份，多元胺 2份，烷基苯磺酸钠4份，十二烷基苯磺酸钠 1.5份，水 30份。

所述高固含量纳米聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

1）、在氮气保护下，将聚氧化丙烯三醇、聚己酸乙二醇酯二醇、甲苯二异氰酸酯和邻苯二甲酸二丁酯加入到四口烧瓶中，以1~3mL/min的速度滴加2,2-二羟甲基丙酸和乙酸乙二醇乙醚酯，以80~100rpm的转速搅拌反应6~8h；

2）加入2,4-二氨基苯磺酸钠、N-甲基吡咯烷酮、赖氨酸二异氰酸酯、聚苯胺和碳化硅，搅拌均匀，加入多元胺中和反应30~50min；

3）将烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠溶解到水中，然后滴加到步骤2）的溶液中进行扩链反应，反应时间40~60min，滴加过程同时搅拌，搅拌转速为200~300rpm，得到高固含量纳米聚氨酯胶黏剂。

步骤1）中滴加速度为2mL/min。

步骤2）中中和反应40min。

步骤3）中搅拌转速为250rpm。

有益效果：

本发明提供一种高固含量纳米聚氨酯胶黏剂及其制备方法，胶粘剂的固含量高，可以快速固化，粘结强度大，与溶剂型水性聚氨酯胶黏剂相比，具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，同时固化时间也大大缩短，干燥后表面光滑无裂痕，且制备方法简单易操作。

具体实施方式

实施例1

高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 30份，聚己酸乙二醇酯二醇 10份，甲苯二异氰酸酯 5份，邻苯二甲酸二丁酯 3份，2,2-二羟甲基丙酸1.2份，乙酸乙二醇乙醚酯 1份，聚苯胺 5份，碳化硅 3份，2,4-二氨基苯磺酸钠2份，N-甲基吡咯烷酮10份，赖氨酸二异氰酸酯1.3份，三乙胺 1份，烷基苯磺酸钠2份，十二烷基苯磺酸钠 1份，水 20份。聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范围内。

制备方法，包括如下步骤：

1）、在氮气保护下，将聚氧化丙烯三醇、聚己酸乙二醇酯二醇、甲苯二异氰酸酯和邻苯二甲酸二丁酯加入到四口烧瓶中，以2mL/min的速度滴加2,2-二羟甲基丙酸和乙酸乙二醇乙醚酯，以90rpm的转速搅拌反应7h；

2）加入2,4-二氨基苯磺酸钠、N-甲基吡咯烷酮、赖氨酸二异氰酸酯、聚苯胺和碳化硅，搅拌均匀，加入多元胺中和反应40min；

3）将烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠溶解到水中，然后滴加到步骤2）的溶液中进行扩链反应，反应时间50min，滴加过程同时搅拌，搅拌转速为150rpm，得到高固含量纳米聚氨酯胶黏剂。

实施例2

高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 40份，聚己酸乙二醇酯二醇 15份，甲苯二异氰酸酯 8份，邻苯二甲酸二丁酯 6份，2,2-二羟甲基丙酸1.8份，聚苯胺8份，碳化硅6份，乙酸乙二醇乙醚酯 2.3份，2,4-二氨基苯磺酸钠4份，N-甲基吡咯烷酮20份，赖氨酸二异氰酸酯1.7份，三乙胺 4份，烷基苯磺酸钠6份，十二烷基苯磺酸钠2份，水 40份。聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范围内。

制备方法，包括如下步骤：

实施例3

高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 35份，聚己酸乙二醇酯二醇 13份，甲苯二异氰酸酯 7份，邻苯二甲酸二丁酯 5份，2,2-二羟甲基丙酸1.4份，乙酸乙二醇乙醚酯 1.8份，聚苯胺 6份，碳化硅 4份，2,4-二氨基苯磺酸钠3份，N-甲基吡咯烷酮15份，赖氨酸二异氰酸酯1.5份，三乙胺 2份，烷基苯磺酸钠4份，十二烷基苯磺酸钠 1.5份，水 30份。

聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范围内。

制备方法，包括如下步骤：

对实施例1~3的高固含量纳米聚氨酯胶黏剂进行性能测试，以市售溶剂型聚氨酯胶黏剂作为对照，结果见表1。

固含量的测定：先将洁净表面皿称重，质量为W，然后称取W1样品于表面皿中，120℃干燥3h，冷却至室温后称重为W2，乳液固含量=(W2-W)/ W1×l00％；

按照 ISOISO-11644 测定胶粘剂的初期剥离力和剥离强度；

耐水性测定：吸水率能反映胶膜的耐水性。制备质量范围在0.1-0.5g内的胶膜,其质量并记作W；然后再将胶膜完全在水中浸泡24h后,取出并立即用滤纸将其表面的水分吸干, 称其质量并记作W1 , 吸水率=(W1-W)/W1×100%。测试结果见表1：

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对照
					固含量/%	53	51	68	---
拉伸强度/MPa	7.42	7.57	9.32	4.31
					断裂伸长率/%	156	161	197	93
吸水率/%	21.9	25.1	16.4	31.6

Claims

1.高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，其特征在于组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 30~40份，聚己酸乙二醇酯二醇 10~15份，甲苯二异氰酸酯 5~8份，聚苯胺 5~8份，碳化硅 3~6份，邻苯二甲酸二丁酯 3~6份，2,2-二羟甲基丙酸1.2~1.8份，乙酸乙二醇乙醚酯 1~2.3份，2,4-二氨基苯磺酸钠2~4份，N-甲基吡咯烷酮10~20份，赖氨酸二异氰酸酯1.3~1.7份，多元胺 1~4份，烷基苯磺酸钠2~6份，十二烷基苯磺酸钠 1~2份，水 20~40份。

2.根据权利要求1所述的高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述多元胺为三乙胺。

3.根据权利要求1所述的高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范围内。

4.根据权利要求1所述的高固含量纳米聚氨酯胶黏剂，其特征在于组分及各组分质量份数如下：聚氧化丙烯三醇 35份，聚己酸乙二醇酯二醇 13份，甲苯二异氰酸酯 7份，聚苯胺6份，碳化硅 4份，邻苯二甲酸二丁酯 5份，2,2-二羟甲基丙酸1.4份，乙酸乙二醇乙醚酯 1.8份，2,4-二氨基苯磺酸钠3份，N-甲基吡咯烷酮15份，赖氨酸二异氰酸酯1.5份，多元胺 2份，烷基苯磺酸钠4份，十二烷基苯磺酸钠 1.5份，水 30份。

5.权利要求1所述高固含量纳米聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述高固含量纳米聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中滴加速度为2mL/min。

7.根据权利要求5所述高固含量纳米聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤2）中中和反应40min。

8.根据权利要求5所述高固含量纳米聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤3）中搅拌转速为250rpm。