CN104974707A - 一种湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，通过选用含有羟基的改性剂丙烯酸酯类单体与聚氨酯胶粘剂进行接枝共聚，对湿固化聚氨酯热熔胶进行改性，使得通过本发明制备所得的湿固化聚氨酯热熔胶的综合性能良好，并具备适中的黏度便于施胶操作，同时又具备较高的初粘力，提升特殊领域性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，特别是一种具有高初粘力的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
聚氨酯胶粘剂具有许多优异性能，在国外已广泛用于纺织、土木建筑、交通运输、电子元件、制鞋、包装等工业。聚氨酯胶粘剂以其粘接范围宽(具有多变的结构)、常温固化、挠曲性、耐高温，耐水洗等优异的综合性能，广泛地应用于皮革、人造革鞋面与橡胶底，特别是一些新型鞋底材料的粘接。
目前，国内制鞋用胶粘剂以氯丁橡胶类和湿固化聚氨酯胶粘剂为主，箱包厂则普遍使用溶剂型胶粘剂，而氯丁橡胶类胶粘剂和溶剂型胶粘剂都含有机溶剂，对环境和人体都有害，因此，湿固化聚氨酯胶粘剂的应用前景更为广泛。湿固化聚氨酯胶粘剂是在抑制化学反应的条件下，加热熔融成流体，以便于涂敷；两种被粘体贴合冷却后，胶层凝聚起到粘接作用；之后借助存在于空气中或被粘体表面附着的湿气与之反应，从而生成具有高内聚力的高分子聚合体。在需要快速定位，胶接件需耐高湿、较高温度和较高外界压力的场合均可采用湿固化聚氨酯热熔胶。但是为了操作和应用的方便，聚氨酯通常需要较低的黏度，分子量大概只有几千道尔顿，在固化过程中，和传统非反应型胶粘剂相比有较差的初始粘结强度，而初粘力是鞋和箱包用胶粘剂的重要性能指标之一。
中国专利CN201310469047.8公开了一种纺织品用湿固化反应型聚氨酯热熔胶的制备方法，采用聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合多元醇原料，兼有聚醚型湿固化反应型聚氨酯热熔胶和聚酯型湿固化反应性聚氨酯热熔胶两者的优点，但在初粘力指标方面仍有待提升（经验证，通过该发明制备热热熔胶的初粘力为2.62 N/2.5cm）；中国专利CN201410691126.8公开了一种PTMG改性湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，通过往PUR中加入一种聚四氢呋喃迷PTMG，来提升湿固化聚氨酯热熔胶的综合性能，由于其黏度太低，导致其在初粘力指标方面也较低（经验证，通过该发明制备热热熔胶的初粘力为1.58 N/2.5cm）。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述技术问题，提供一种湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，通过本发明所制备的湿固化聚氨酯热熔胶的黏度适中，且具备较高的初粘力。
本发明所采用的技术方案为，一种湿固化聚氨酯热熔胶，其原料由主料和辅料组成，主料包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇、改性剂、异氰酸酯、扩链剂；辅料包括：催化剂、增黏树脂、硅烷偶联剂、抗氧剂和白炭黑。
上述聚醚多元醇为分子量1000和4000的两种聚氧化丙烯二醇的混合物；
上述聚酯多元醇为分子量3000的聚己二酸己二醇酯二醇；
上述异氰酸酯为4，4'二苯基甲烷二异氰酸酯，简称MDI；
上述改性剂选自季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一种；
上述扩链剂为1,4-丁二醇；
上述催化剂为辛酸亚锡/双(2，2-吗啉乙基)醚复合催化剂；
上述增黏树脂为聚丙烯酸树脂；
上述硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-（2，3- 环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷和γ- 氨丙基三乙氧基硅烷的一种；
上述抗氧化剂为1010/1076复配抗氧化剂；
上述白炭黑为白色粉末状气相二氧化硅。
以1mol分子量1000的聚氧化丙烯二醇为基准，其它主料的摩尔数分别为：分子量4000的聚氧化丙烯二醇0.2-0.35；聚己二酸己二醇酯二醇0.3-0.45；改性剂0.64-1.2；异氰酸酯4.54-6.11；丁二醇0.35-0.48。
以100份主料的重量为基准，各辅料的重量份分别为：催化剂0.1份；增黏树脂25-35份；硅烷偶联剂0.6-1.3份；抗氧剂1份；白炭黑1-1.5份。
一种湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，以上述湿固化聚氨酯热熔胶的原料构成为基准，包括如下步骤：
（1） 将聚酯多元醇、聚醚多元醇、抗氧剂加入到三口烧瓶中，加热到120℃-130℃真空脱水30min，绝对压力小于100Pa；
（2） 解除真空，然后边搅拌边加入增黏树脂，然后升温至130-140℃，同时抽真空脱水90min；
（3） 解除真空，停止加热降温到90℃，再加入异氰酸酯、催化剂，在100℃-110℃，绝对压力小于100Pa条件下抽真空反应60min，得到预聚体；
（4） 解除真空，在步骤（3）的产物中加入改性剂和扩链剂，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下继续反应60min；
（5） 将步骤（4）的产物降温至90℃，加入硅烷偶联剂，在绝对压力小于100Pa、反应温度度100℃-110℃下继续反应60min；
（6） 加入白炭黑，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下快速搅拌60min；
（7） 最后在100℃和氮气保护下快速出料并封装于铝箔袋中将产物置于85℃的烘箱中熟化5h，得目的产品。
本发明的有益效果，通过选用含有羟基的改性剂丙烯酸酯类单体与聚氨酯胶粘剂进行接枝共聚，对湿固化聚氨酯热熔胶进行改性，使得通过本发明制备所得的湿固化聚氨酯热熔胶的综合性能良好，并具备适中的黏度便于施胶操作，同时又具备较高的初粘力，提升特殊领域性能要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并非以此为限。
实施例1
（1） 称取分子量1000氧化丙烯二醇40.00g，分子量3000聚酯多元醇聚己二酸丁二醇酯二醇42.00g，分子量4000氧化丙烯二醇43.20g，抗氧化剂1076与1010共1.82g，加入500ml三口烧瓶中，并在120-130℃条件下加热搅拌真空脱水30min，绝对压力低于100Pa；
（2） 解除真空，然后边搅拌边加入聚丙烯酸树脂45.39g，然后升温至130-140℃，同时抽真空脱水90min；
（3） 解除真空，停止加热降温到90℃，再加入4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）45.36g、催化剂辛酸亚锡和双(2，2-吗啉乙基)醚复配物0.18g，在100℃-110℃，绝对压力小于100Pa条件下抽真空反应60min，得到预聚体；
（4） 解除真空，在步骤（3）的产物中加入季戊四醇三丙烯酸酯9.54g，扩链剂丁二醇1.44g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下继续反应60min；
（5） 将步骤（4）的产物降温至90℃，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2.36g，在绝对压力小于100Pa、反应温度度100℃-110℃下继续反应60min；
（6） 加入白炭黑2.73g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下快速搅拌60min；
（7） 最后在100℃和氮气保护下快速出料并封装于铝箔袋中将产物置于85℃的烘箱中熟化5h，得目的产品，标记为A。
实施例2
（1） 称取分子量1000氧化丙烯二醇44.78g，分子量3000聚酯多元醇聚己二酸丁二醇酯二醇60.46g，分子量4000氧化丙烯二醇53.74g，抗氧化剂1076与1010共2.46g，加入500ml三口烧瓶中，并在120-130℃条件下加热搅拌真空脱水30min，绝对压力低于100Pa；
（2） 解除真空，然后边搅拌边加入聚丙烯酸树脂73.60g，然后升温至130-140℃，同时抽真空脱水90min；
（3） 解除真空，停止加热降温到90℃，再加入4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）68.40g、催化剂辛酸亚锡和双(2，2-吗啉乙基)醚复配物0.25g，在100℃-110℃，绝对压力小于100Pa条件下抽真空反应60min，得到预聚体；
（4） 解除真空，在步骤（3）的产物中加入季戊四醇三丙烯酸酯16.01g，扩链剂丁二醇1.95g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下继续反应60min；
（5） 将步骤（4）的产物降温至90℃，加入γ-（2，3- 环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷2.46g，在绝对压力小于100Pa、反应温度度100℃-110℃下继续反应60min；
（6） 加入白炭黑3.68g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下快速搅拌60min；
（7） 最后在100℃和氮气保护下快速出料并封装于铝箔袋中将产物置于85℃的烘箱中熟化5h，得目的产品，标记为B。
实施例3
（1） 称取分子量1000氧化丙烯二醇37.87g，分子量3000聚酯多元醇聚己二酸丁二醇酯二醇45.45g，分子量4000氧化丙烯二醇53.02g，抗氧化剂1076与1010共2.03g，加入500ml三口烧瓶中，并在120-130℃条件下加热搅拌真空脱水30min，绝对压力低于100Pa；
（2） 解除真空，然后边搅拌边加入聚丙烯酸树脂71.11g，然后升温至130-140℃，同时抽真空脱水90min；
（3） 解除真空，停止加热降温到90℃，再加入4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）52.41g、催化剂辛酸亚锡和双(2，2-吗啉乙基)醚复配物0.20g，在100℃-110℃，绝对压力小于100Pa条件下抽真空反应60min，得到预聚体；
（4） 解除真空，在步骤（3）的产物中加入二季戊四醇五丙烯酸酯12.72g，扩链剂丁二醇1.21g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下继续反应60min；
（5） 将步骤（4）的产物降温至90℃，加入γ-（2，3- 环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷2.23g，在绝对压力小于100Pa、反应温度度100℃-110℃下继续反应60min；
（6） 加入白炭黑2.03g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下快速搅拌60min；
（7） 最后在100℃和氮气保护下快速出料并封装于铝箔袋中将产物置于85℃的烘箱中熟化5h，得目的产品，标记为C。
实施例4
（1） 称取分子量1000氧化丙烯二醇50.00g，分子量3000聚酯多元醇聚己二酸丁二醇酯二醇54.00g，分子量4000氧化丙烯二醇58.50g，抗氧化剂1076与1010共2.54g，加入500ml三口烧瓶中，并在120-130℃条件下加热搅拌真空脱水30min，绝对压力低于100Pa；
（2） 解除真空，然后边搅拌边加入聚丙烯酸树脂70.38g，然后升温至130-140℃，同时抽真空脱水90min；
（3） 解除真空，停止加热降温到90℃，再加入4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）68.24g、催化剂辛酸亚锡和双(2，2-吗啉乙基)醚复配物0.254g，在100℃-110℃，绝对压力小于100Pa条件下抽真空反应60min，得到预聚体；
（4） 解除真空，在步骤（3）的产物中加入二季戊四醇五丙烯酸酯20.98g，扩链剂丁二醇1.89g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下继续反应60min；
（5） 将步骤（4）的产物降温至90℃，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.52g，在绝对压力小于100Pa、反应温度度100℃-110℃下继续反应60min；
（6） 加入白炭黑3.55g，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下快速搅拌60min；
（7） 最后在100℃和氮气保护下快速出料并封装于铝箔袋中将产物置于85℃的烘箱中熟化5h，得目的产品，标记为D。
样品测试
运用美国博力飞DV-II+PROViscometer黏度计对上述实施例黏度进行测定，测试温度为120℃。
以30D涤棉为材质对上述各实施例产品的初始剥强和最终剥强以及固化速度进行测试，同时还将他们与富乐F2090同类产品进行对比，结果参见下表1，
表中所述初始剥强和最终剥强测试方法参照标准FZ/T01085-2009,粘合试样制备方法如下：将待测样品加热到80-120℃，用0.45μm孔径的不锈钢圆网涂布于30D涤棉面料上，并与同材质面料经压烫机烫压复合，最后置于20℃、湿度80%的恒温恒湿环境中，分别于10min和48h后取出测试其剥离强度，10min和48h的测试结果分别定义为初始剥强和最终剥强。
表1 实施例和对比例产品及市售产品性能测试值
从表1数据可以看出，本发明实施例1~4产品的初始剥离强度比市售湿固化聚氨酯热熔胶的高出20%~28.9%，其最终剥强也接近或超过市售同类产品，而且其黏度要明显低于市售产品，有利于施胶操作。
Claims (2)
1.一种湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在在于，所述湿固化聚氨酯热熔胶的原料由主料和辅料组成，主料包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇、改性剂、异氰酸酯、扩链剂；辅料包括：催化剂、增黏树脂、硅烷偶联剂、抗氧剂和白炭黑；所述聚醚多元醇为分子量1000和4000的两种聚氧化丙烯二醇的混合物，所述聚酯多元醇为分子量3000的聚己二酸己二醇酯二醇，所述改性剂选自季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一种，所述异氰酸酯为4，4'二苯基甲烷二异氰酸酯，所述扩链剂为1,4-丁二醇，所述催化剂为辛酸亚锡/双(2，2-吗啉乙基)醚复合催化剂，所述增黏树脂为聚丙烯酸树脂，所述述硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-（2，3- 环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷和γ- 氨丙基三乙氧基硅烷的一种，所述抗氧化剂为1010/1076复配抗氧化剂，所述白炭黑为白色粉末状气相二氧化硅；
以1mol分子量1000的聚氧化丙烯二醇为基准，其它主料的摩尔数分别为：分子量4000的聚氧化丙烯二醇0.2-0.35，聚己二酸己二醇酯二醇0.3-0.45，改性剂0.64-1.2，异氰酸酯4.54-6.11，丁二醇0.35-0.48；
以100份主料的重量为基准，各辅料的重量份分别为：催化剂0.1份，增黏树脂25-35份，硅烷偶联剂0.6-1.3份，抗氧剂1份，白炭黑1-1.5份。
2.一种湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，以上述湿固化聚氨酯热熔胶的原料构成为基准，包括如下步骤：
（1）将聚酯多元醇、聚醚多元醇、抗氧剂加入到三口烧瓶中，加热到120℃-130℃真空脱水30min，绝对压力小于100Pa；
（2）解除真空，然后边搅拌边加入增黏树脂，然后升温至130-140℃，同时抽真空脱水90min；
（3）解除真空，停止加热降温到90℃，再加入异氰酸酯、催化剂，在100℃-110℃，绝对压力小于100Pa条件下抽真空反应60min，得到预聚体；
（4）解除真空，在步骤（3）的产物中加入改性剂和扩链剂，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下继续反应60min；
（5）将步骤（4）的产物降温至90℃，加入硅烷偶联剂，在绝对压力小于100Pa、反应温度度100℃-110℃下继续反应60min；
（6）加入白炭黑，在绝对压力小于100Pa、反应温度100-110℃下快速搅拌60min；
（7）最后在100℃和氮气保护下快速出料并封装于铝箔袋中将产物置于85℃的烘箱中熟化5h，得目的产品。
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