CN105694764A - 一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯胶粘剂领域，涉及面料复合及内衣模杯行业贴合用胶，特别涉及一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。本发明所述的新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂由聚氨酯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及助剂复配而成，所述聚氨酯乳液由脂肪族聚酯多元醇、聚醚多元醇、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及配合助剂制备而成；所述助剂主要为消泡剂和增稠剂。本发明的水性单组分聚氨酯胶粘剂环保安全无污染，方便施工，复合效率高，损耗量低，粘接性能好，初期粘接强度和最终粘接强度均强，柔软性好，耐黄变性能优良，耐水洗性能好，40℃条件下水洗不起泡，不脱层。

Description

一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯胶粘剂领域，涉及面料复合及内衣模杯行业贴合用胶，特别涉及一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
水性聚氨酯是以水为分散介质的新型聚氨酯体系，它不仅具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源、耐寒性和易加工等优点，并具有优良的粘接性能、力学性能、耐磨损和耐老化性能等，因此应用越来越广泛。
目前内衣模杯用胶主要是反应型聚氨酯热熔胶、油溶性胶粘剂和低端水性胶粘剂(乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液类)，用于粘接双拉磨毛布、双拉闪光布、闪光布、双击布、泳格布和超细布等面料与不同厚度的聚氨酯发泡海绵、记忆棉等基材。反应型热熔胶具有粘接强度高，效率快等优点，但存在设备昂贵，操作复杂，工艺不易控制，成本高等不足。油溶性胶粘剂具有操作方法简单，粘接强度高，耐水洗性能好等优点，但存在气味大，毒性大，污染环境，安全隐患大，效率低，损耗量大等不足。低端水性胶粘剂具有操作方法简单，效率高，损耗少，成本低廉等优点，但存在粘接强度低，耐水洗性能差，对双拉磨毛布等难粘材料附着力低等不足。
目前市场急需一种环保安全无污染，方便施工，复合效率高，损耗量低，粘接性能好，耐黄变性能优良，耐水洗性能好的胶粘剂来弥补现有内衣模杯用胶的不足。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是克服现有技术的不足，提供一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，该新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂环保安全无污染，方便施工，复合效率高，损耗量低，粘接性能好，初期粘接强度和最终粘接强度均强，柔软性好，耐黄变性能优良，耐水洗性能好，40℃条件下水洗不起泡，不脱层。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，由聚氨酯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及助剂复配而成，所述聚氨酯乳液由脂肪族聚酯多元醇、聚醚多元醇、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及配合助剂制备而成；所述助剂主要为消泡剂和增稠剂。
六亚甲基二异氰酸酯(HexamethyleneDiisocyanate)简称HDI，常温常压下稳定，稍有刺激性臭味，易燃。不溶于冷水，溶于苯、甲苯、氯苯等有机溶剂。光稳定性较好，挥发性大，毒性大。HDI是脂肪族二异氰酸酯(ADI)中最重要的单体，约占ADI总需求量的60％。大部分HDI被制备成HDI缩二脲或HDI三聚体。HDI及HDI缩二脲、三聚体是生产聚氨酯涂料及聚氨酯弹性体的重要原料。以HDI、HDI缩二脲或三聚体为原料生产的聚氨酯涂料，具有不泛黄、耐候性强等特点，广泛用于航空、汽车、建筑、木器、塑料、皮革等方面。HDI也用作干性醇酸树脂交联剂和合成纤维的原料用作生产聚氨酯涂料的原料，同时也用作干性醇酸树脂交联剂和合成纤维的原料。HDI是聚氨酯工业中应用较广的脂族异氰酸酯，主要用于生产聚氨酯涂料、弹性体、胶粘剂、纺织整理剂等，在航空、纺织、泡沫塑料、涂料、橡胶工业等方面也有宽广的应用。
异佛尔酮二异氰酸酯(IsophoroneDiisocyanate)简称IPDI，是一种性能优良的高沸点溶剂，在塑料、胶粘剂、医药和香料等行业中应用广泛。
进一步，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液为聚氨酯乳液重量的0.5-2倍。
进一步，所述脂肪族聚酯多元醇及聚醚多元醇的官能度为2或3、分子量为1000-4000。
进一步，所述脂肪族聚酯多元醇与聚醚多元醇的重量比为0.1：1-30：1。
进一步，所述脂肪族聚酯多元醇为丁二酸或己二酸与乙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇(MPG)、丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)、新戊二醇或己二醇形成的脂肪族聚酯多元醇。
进一步，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇或聚氧化丙烯三醇。
进一步，所述六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的物质的量之比为0.25：1-5：1。
进一步，所述配合助剂为催化剂、稀释剂、扩链剂、交联剂和乳化剂中的一种或多种。
本发明的目的之二在于提供所述新型水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，该方法适用于工业化生产，其包括以下步骤：
(1)聚氨酯乳液的制备
将脂肪族聚酯多元醇和聚醚多元醇投入反应釜中，升温至110-130℃，真空脱水1-3h，冷却至70-80℃，加入六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1-2h，降温至60-70℃，再加入稀释剂、扩链剂和催化剂，继续反应3-5h，冷却至30-40℃，加入稀释剂升温至40-50℃，加入内乳化剂反应10-20min，加水分散后脱溶剂即得；
(2)新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至1500-5000mPa.s/25℃即可。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的水性单组分聚氨酯胶粘剂，以水为分散介质，对环境无污染；不易燃不易爆，无消防安全隐患。(2)方便施工，对施工人员健康无害，无需口罩、防毒面具等防护措施，也无需排风机等溶剂处理装置。(3)施工损耗小，效率高(4)粘接性能好，初期粘接强度和最终粘接强度均强，耐水洗性能好，40℃条件下水洗不起泡，不脱层。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。以下实施例中所用的试剂均来自商业购买。
下述实施例中所用的部分试剂：
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)；
聚醚多元醇PPG-1000、PPG-2000、PPG-4000、PTMG-1000、PTMG-2000、Si-193、三官能度聚醚PPG-330；
脂肪族聚酯多元醇MPDA1000、2000、4000，MPGA1000、2000、4000，NPGA1000、2000、4000；
1,4-丁二醇(BDO)、新戊二醇(NPG)、1,6-己二醇(HDO)、三羟甲基丙烷(TMP)、乙二胺基乙磺酸钠、二羟甲基丙酸；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液EP645、EP705A、EP710、EP724、CW40-602、CW40-905。
第一部分聚氨酯乳液的制备
实施例1聚氨酯乳液的制备
聚氨酯乳液按重量份由以下成分制备而成：
脂肪族聚酯多元醇：NPGA4000：720g；
聚醚多元醇：Si-193(分子量1000)：24g；
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)：30g；
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)：120g；
扩链剂：1,4-丁二醇(BDO)：18g；
交联剂：三羟甲基丙烷(TMP)：5.96g；
催化剂：辛酸亚锡0.4g；
内乳化剂：乙二胺基乙磺酸钠：39.9g；
稀释剂：丙酮：2100g；
分散剂：水：1060g。
将脂肪族聚酯多元醇和聚醚多元醇投入反应釜中，升温至110-130℃，真空脱水1-3h，冷却至70-80℃，加入六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1-2h，降温至60-70℃，再加入稀释剂、扩链剂和催化剂，继续反应3-5h，冷却至30-40℃，加入稀释剂升温至40-50℃，加入内乳化剂反应10-20min，加水分散后脱溶剂即得。
实施例2聚氨酯乳液的制备
聚氨酯乳液按重量份由以下成分制备而成：
脂肪族聚酯多元醇：MPGA1000：1000g；
聚醚多元醇：PPG-330：100g；
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)：150g；
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)：30g；
扩链剂：BDO：100g；
催化剂：辛酸亚锡0.44g；
内乳化剂：乙二胺基乙磺酸钠：45.9g；
稀释剂：丙酮3600g；
分散剂：水1900g。
将脂肪族聚酯多元醇和聚醚多元醇投入反应釜中，升温至110-130℃，真空脱水1-3h，冷却至70-80℃，加入六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1-2h，降温至60-70℃，再加入稀释剂、扩链剂和催化剂，继续反应3-5h，冷却至30-40℃，加入稀释剂升温至40-50℃，加入内乳化剂反应10-20min，加水分散后脱溶剂即得。
实施例3聚氨酯乳液的制备
聚氨酯乳液按重量份由以下成分制备而成：
脂肪族聚酯多元醇：MPDA2000：100g；
聚醚多元醇：PPG4000:1000g；
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)：209g；
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)：259g；
扩链剂：新戊二醇(NPG)：160g；
催化剂：辛酸亚锡0.4g；
内乳化剂：乙二胺基乙磺酸钠：66.5g；
稀释剂：丙酮：4000g；
分散剂：水：2200g。
将脂肪族聚酯多元醇和聚醚多元醇投入反应釜中，升温至110-130℃，真空脱水1-3h，冷却至70-80℃，加入六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1-2h，降温至60-70℃，再加入稀释剂、扩链剂和催化剂，继续反应3-5h，冷却至30-40℃，加入稀释剂升温至40-50℃，加入内乳化剂反应10-20min，加水分散后脱溶剂即得。
第二部分水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
实施例4水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
水性单组分聚氨酯胶粘剂按重量份由以下成分制备而成：
聚氨酯乳液：实施例1：800g；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液：EP705A：400g；
消泡剂：0.6g；
增稠剂：1.55g。
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至2500-3500mPa.s/25℃即可。
实施例5水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
水性单组分聚氨酯胶粘剂按重量份由以下成分制备而成：
聚氨酯乳液：实施例1：400g；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液:EP710：800g；
消泡剂：0.6；
增稠剂：1.55g。
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至2500-3000mPa.s/25℃即可。
实施例6水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
水性单组分聚氨酯胶粘剂按重量份由以下成分制备而成：
聚氨酯乳液：实施例2：400g；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液:CW40-602：800g；
消泡剂：0.6g；
增稠剂：1.4g。
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至3000-3500mPa.s/25℃即可。
实施例7水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
水性单组分聚氨酯胶粘剂按重量份由以下成分制备而成：
聚氨酯乳液:实施例2：800g；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液：CW40-905：400g；
消泡剂：0.6g；
增稠剂：1.4g。
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至2500-3000mPa.s/25℃即可。
实施例8水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
水性单组分聚氨酯胶粘剂按重量份由以下成分制备而成：
聚氨酯乳液:实施例3：800g；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液:CW40-602：600g；
消泡剂：0.8g；
增稠剂：1.8g。
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至3000-3500mPa.s/25℃即可。
实施例9水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
水性单组分聚氨酯胶粘剂按重量份由以下成分制备而成：
聚氨酯乳液：实施例3：200g；
乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液：EP645：200g；
消泡剂：0.8g；
增稠剂：1.8g。
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至3000-3500mPa.s/25℃即可。
第三部分水性单组分内衣模杯胶粘剂与现有市场上使用较好的产品性能对比
下述实施例中，分别测量水性单组分内衣模杯胶粘剂的粘接性能、耐水洗性能。
粘接性能的测试方法：(1)裁制聚氨酯发泡海绵2.5cm×30cm大小5块，布料2.5cm×30cm大小5块备用；(2)采用刷涂的方式在PVC膜上面上胶，再通过转移上胶的方式上到海面上，胶量控制在30-35g/m2；(3)将海绵和布料对粘，放在90℃的压机上热压10s、压强0.3MPa；(4)将上述热压好的样件室温放置24h，按照标准GB/T2790-1995进行初粘测试，拉伸长度10cm，速度100mm/min。
耐水洗性能的测试方法：将上述粘接好的样件室温养护24h，然后放在130℃的压机上热压50s、压强0.3MPa，取出后室温养护48h，再放入洗衣机中水洗，40℃水洗45min为一个循环，水洗20个循环后，观察样件是否有起皱、鼓泡、开边、脱层等现象。
表1水性单组分内衣模杯胶粘剂与现有市场上使用较好的产品性能对比数据
剥离强度(N/2.5cm) 耐水洗性能(40℃水洗)
实施例4 海绵材料破坏 3个循环后起泡
实施例5 海绵材料破坏 10个循环后起皱
实施例6 海绵材料破坏 20个循环后起皱
实施例7 海绵材料破坏 20个循环后无变化
实施例8 海绵材料破坏 2个循环后脱层
实施例9 海绵材料破坏 20个循环后无变化
油性竞品 海绵材料破坏 20个循环后起皱
备注：上述粘接材料为聚氨酯发泡海绵/双拉磨毛布
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，由聚氨酯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及助剂复配而成，所述聚氨酯乳液由脂肪族聚酯多元醇、聚醚多元醇、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及配合助剂制备而成；所述助剂主要为消泡剂和增稠剂。
2.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液为聚氨酯乳液重量的0.5-2倍。
3.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述脂肪族聚酯多元醇及聚醚多元醇的官能度为2或3、分子量为1000-4000。
4.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述脂肪族聚酯多元醇与聚醚多元醇的重量比为0.1：1-30：1。
5.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述脂肪族聚酯多元醇为丁二酸或己二酸与乙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇或己二醇形成的脂肪族聚酯多元醇。
6.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇或聚氧化丙烯三醇。
7.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述六亚甲基二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的物质的量之比为0.25：1-5：1。
8.根据权利要求1所述的一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述配合助剂为催化剂、稀释剂、扩链剂、交联剂和乳化剂中的一种或多种。
9.一种新型环保水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)聚氨酯乳液的制备
将脂肪族聚酯多元醇和聚醚多元醇投入反应釜中，升温至110-130℃，真空脱水1-3h，冷却至70-80℃，加入六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，在80±5℃条件下预聚1-2h，降温至60-70℃，再加入稀释剂、扩链剂和催化剂，继续反应3-5h，冷却至30-40℃，加入稀释剂升温至40-50℃，加入内乳化剂反应10-20min，加水分散后脱溶剂即得；
(2)环保水性单组分聚氨酯胶粘剂的制备
将聚氨酯乳液投入分散缸中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液及消泡剂，搅拌均匀，加入增稠剂调节粘度至1500-5000mPa.s/25℃即可。
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