CN106010418B - 环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂及其制备方法，它主要由聚醚多元醇，异腈酸酯，扩链剂，醇类溶剂以及辅助溶剂配制，其配方重量组分为，聚醚多元醇28.2%~31.7%、异腈酸酯10.6%~16.1%、扩链剂4.7%~8.7%、催化剂0.09%~0.11%、醇类溶剂37.51%~42.29%、辅助溶剂9.4%~10.6%；醇类溶剂采用无水甲醇、无水乙醇；辅助溶剂采用碳酸二甲酯；使用更加环保的碳酸二甲酯可完全替代丙酮及传统试剂，突破了丙酮，丁酮，乙酸乙酯等溶剂在聚氨酯胶粘剂中不可替代的地位，使醇溶剂型聚氨酯胶粘剂的制备更加绿色环保；采用无水甲醇和无水乙醇作为溶剂，可完全消耗胶粘剂中对人体有害的游离的‑NCO基团，使胶粘剂更加环保，无害、效调节胶粘剂的干燥速度以及气味，可根据客户不同的要求进行调整。

Description

环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种主要用于假发工业中用作帘子胶的聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯（PU）胶粘剂是指在分子链中含氨基甲酸酯（-NHCOO-）基团或异腈酸酯（-NCO-）基团的一类胶粘剂。聚氨酯胶粘剂是一类通过缩聚反应聚合得到的合成胶粘剂，因此反应初期聚氨酯预聚物的分子量不高，但是转化率高，延长反应时间转化率可达99.5％以上，分子量会很迅速地增大。由于其分子量较高，并且聚氨酯分子内有硬段和软段相结合，分子间作用力较大，因此其力学性能、耐热性能、粘附性能等性能都较好，在很多方面都有较为普遍的应用，在假发工业中的应用也愈益普及。在国内前几年假发工业中，帘子胶的成分主要是氯丁橡胶胶粘剂，此类胶粘剂虽然具有粘接力强，耐冲击等优点，但是所用溶剂一般为“三苯”溶剂，不符合生态中国的理念。另一方面，此类胶粘剂为橡胶类胶粘剂，干结以后会有明显的胶膜出现，影响假发的美观，故逐渐被淘汰。而同类的聚氨酯胶粘剂行业中，虽然近几年水性聚氨酯胶粘剂发展很快，但是由于干燥速度慢，初黏力差等缺点，在假发帘子胶中，难以推广开。此外，溶剂型聚氨酯胶粘剂通常存在丙酮，丁酮或乙酸乙酯等低毒有机试剂，对长期接触的人有很大的伤害，需要进一步研制出对人体无害的胶粘剂。
发明内容
本发明的目的是在解决上述种种不足的基础上，提供一种成本低廉，工艺简单，贮存期长，性能稳定的绿色环保型聚氨酯胶粘剂。
本发明详细的技术解决方案如下：
一种环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂，它主要由聚醚多元醇，异腈酸酯，扩链剂，醇类溶剂以及辅助溶剂配制，其配方重量组分为，聚醚多元醇28.2%~31.7%、异腈酸酯10.6%~16.1%、扩链剂4.7%~8.7%、催化剂0.09%~0.11%、醇类溶剂37.51%~42.29%、辅助溶剂9.4%~10.6%；
所述的异腈酸酯采用甲苯二异腈酸酯（TDI），二苯基甲烷二异腈酸酯（MDI）、异佛尔酮二异腈酸酯（IPDI）、六亚甲基二异腈酸酯（HDI）、二环己基甲烷二异腈酸酯（HMDI）或以上两种混合异腈酸酯；
所述的聚醚多元醇采用聚氧化丙烯二醇2000（PPG2000）或聚氧化丙烯二醇1000（PPG1000）；所述的醇类溶剂采用无水甲醇、无水乙醇；所述的辅助溶剂采用碳酸二甲酯，以调节反应过程中的浓度。
所述的扩链剂采用1,4-丁二醇（BDO）。
所述的催化剂采用二月桂酸二丁基锡。
其制备工艺采用先进的合成工艺：先让聚醚多元醇与异腈酸酯在为80-90℃的条件下反应，当反应黏度明显增大，加入辅助溶剂调节浓度，再加入扩链剂，加入催化剂后，在温度为60-65℃条件下进行扩链反应，直到检测出异腈酸根浓度不再变化，加入醇类溶剂，调节到所需浓度，即可得到性质稳定的液体胶粘剂。
本发明采用以上技术解决方案所能达到的有益效果是：
一、本发明中，使用更加环保的碳酸二甲酯可完全替代丙酮及传统试剂，突破了丙酮，丁酮，乙酸乙酯等溶剂在聚氨酯胶粘剂中不可替代的地位，使醇溶剂型聚氨酯胶粘剂的制备更加绿色环保。
二、本发明采用无水甲醇和无水乙醇作为溶剂，可完全消耗胶粘剂中对人体有害的游离的-NCO基团，使胶粘剂更加环保，无害。
三、本发明采用无水甲醇和无水乙醇作为复配溶剂，可有效调节胶粘剂的干燥速度以及气味，可根据客户不同的要求进行调整。
四、本发明采用混合异腈酸酯，在满足客户要求的前提下，可有效降低原料成本，提高市场竞争力。
附图说明
图1为本发明的红外光谱图；
图2为本发明的剥离曲线图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入100g真空脱水的聚丙二醇2000和57.6g甲苯二异腈酸酯，在85℃的条件下，反应3h；加入65g碳酸二甲酯，加入24.9g1,4-丁二醇，并加入0.4g二月桂酸二丁基锡，在60℃的条件下，反应2h，得到聚氨酯胶粘剂；加入50g无水甲醇和150g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
异腈酸酯含量检测采用正二丁胺法，测试原理：在甲苯溶液中，预聚物中的异氰酸酯与过量的二正丁胺反应，生成相应的取代脲，反应完成后，用盐酸标准溶液滴定所剩余的二正丁胺，反应方程式如下。R-NCO+(C4H9)2NH→RNHCON(C4H9)2 ， (C4H9)2NH+HCl→(C4H9)2NH•HCl，
具体步骤：首先，将称取好的约4．62 g样品放入250 mL具塞锥形瓶中，然后加入25mL无水甲苯，盖上瓶塞，旋摇，使试样溶解完全。用移液管移取并加入25 mL，0.1mol／L二正丁胺甲苯溶液，盖上瓶塞，继续旋摇15 min，再加入100 mL异丙醇和4-6滴溴酚蓝指示液。用0.1mol／L盐酸标准溶液滴定溶液，溶液由蓝色变成黄色即为反应的终点，记下此时所使用的盐酸的体积。用同样方法，不加样品，做空白试验），
实施例2：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入100g真空脱水的聚丙二醇2000和38.3g甲苯二异腈酸酯，在80℃的条件下，反应3h；加入60g碳酸二甲酯，加入15.2g 1,4-丁二醇，并加入0.4g二月桂酸二丁基锡，在60℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂；加入150g无水甲醇和50g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全,调节胶粘剂的浓度。
实施例3：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入100g真空脱水的聚丙二醇2000和69.5g甲苯二异腈酸酯，在80℃的条件下，反应3h；加入70g碳酸二甲酯，加入33.2g 1,4-丁二醇，在65℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂；加入200g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
实施例4：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入100g真空脱水的聚丙二醇2000，24.4g甲苯二异腈酸酯和21.8g和六亚甲基二异氰酸酯，在85℃的条件下，反应3h；加入60g碳酸二甲酯，加入19.7g1,4-丁二醇和0.4g二月桂酸二丁基锡，在60℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂；加入200g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
实施例5：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入100g真空脱水的聚丙二醇2000，71.6g二环己基二异腈酸酯，在90℃的条件下，反应3h；加入65g碳酸二甲酯，加入19.7g1,4-丁二醇和0.5g二月桂酸二丁基锡，在60℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂；加入200g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
实施例6：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入100g真空脱水的聚丙二醇2000，46.7g异佛尔酮二异腈酸酯和11.8g六亚甲基二异氰酸酯，在90℃的条件下，反应3h；加入60g碳酸二甲酯，加入19.7g1,4-丁二醇和0.5g二月桂酸二丁基锡，在65℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂；加入200g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
实施例7：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入50g真空脱水的聚丙二醇1000和69.5g甲苯二异腈酸酯，在85℃的条件下，反应3h。加入60g碳酸二甲酯，加入33.2g1,4-丁二醇和0.3g二月桂酸二丁基锡，在60℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂。加入200g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
实施例8：
在带有搅拌装置的三口瓶中，加入50g真空脱水的聚丙二醇1000，46.7g异佛尔酮二异腈酸酯和11.8g六亚甲基二异氰酸酯，在90℃的条件下，反应3h；加入60g碳酸二甲酯，加入19.7g1,4-丁二醇和0.3g二月桂酸二丁基锡，在65℃的条件下，反应3h，得到聚氨酯胶粘剂；加入150g无水乙醇，使胶粘剂中游离的NCO反应完全，调节胶粘剂的浓度。
应用实例1：
将实施例2制备的胶粘剂通过采用液膜法，将胶液均匀涂抹在光滑的覆膜纸上，在23℃恒温条件下，放置约2h，制得很薄、透明度良好的胶膜，将胶膜进行红外分析测试。所制得的聚氨酯胶液的红外光谱如图1所示。
由图1可知：3309 cm-1是氨酯基中N-H的伸缩振动峰，1728 cm-1是氨基甲酸酯中的羰基C=O伸缩峰，1537 cm-1是氨基甲酸酯中N-H的弯曲振动吸收峰，1226 cm-1是氨基甲酸酯中-C-O-的伸缩振动吸收峰。这四处为氨基甲酸酯的特征吸收峰。此外，2968 cm-1和2873cm-1处为-CH3、-CH2的伸缩振动峰。1373 cm-1附近为苯环的特征峰。1105 cm-1是醚键C-O-C的特征吸收峰。而在2273 cm-1附近异氰酸酯的特征峰并未出现，说明胶膜中没有游离的异氰酸酯基。
应用实例2：
将实施例3制备的胶粘剂按照GB/T 2790—1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》对材料的剥离强度进行测试，所得剥离力曲线如图2所示：
通过图2可看出，该胶的剥离力曲线在一定范围内上下波动，剥离力稳定，可根据该图进一步计算得出该胶粘剂的剥离强度，剥离强度
式中：σ180°—180°剥离强度，kN/m；F—剥离力，N；B—试样宽度，mm。
试样宽度为25mm，剥离强度结果如下表所示。
从表中可以看出，该胶粘剂剥离力大，满足假发工业在实际应用中对帘子胶的力学性能的要求，应用本发明所生产的一款产品已于一家企业进行合作，即将进行大生产。
本发明生产的假发工业用帘子胶，外观均匀透明，涂胶均匀，生产工艺简单，贮存时间长，力学性能满足使用要求，绿色环保，具有很大的推广价值。
在假发用的帘子胶中，以前使用的是用甲苯作为溶剂的氯丁胶胶黏剂，近几年开始使用的聚氨酯胶黏剂，但胶粘剂中均含有或部分含有丙酮或乙酸乙酯，在本发明中，采用毒性比以上溶剂更小的碳酸二甲酯作为辅助溶剂，以无水甲醇和无水乙醇作为主要溶剂，此外采用无水甲醇和无水乙醇可完全消耗反应中游离的异腈酸酯，这一点可在应用实例1中看出，从而减少对人体的伤害，所以更加环保。

Claims (3)

1.一种环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂，它主要由聚醚多元醇，异氰酸酯 ，扩链剂，醇类溶剂以及辅助溶剂配制，其配方重量组分为，聚醚多元醇28.2%~31.7%、异氰酸酯 10.6%~16.1%、扩链剂4.7%~8.7%、催化剂0.09%~0.11%、醇类溶剂37.51%~42.29%、辅助溶剂9.4%~10.6%；
所述的异氰酸酯 采用甲苯二异氰酸酯 （TDI），二苯基甲烷二异氰酸酯 （MDI）、异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯 （HDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯 （HMDI）或以上两种混合异氰酸酯 ；
所述的聚醚多元醇采用聚氧化丙烯二醇2000（PPG2000）或聚氧化丙烯二醇1000（PPG1000）；所述的醇类溶剂采用无水甲醇、无水乙醇；所述的辅助溶剂采用碳酸二甲酯;所述的环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂的制备方法：先让聚醚多元醇与异氰酸酯在为80-90℃的条件下反应，当反应黏度明显增大，加入辅助溶剂调节浓度，再加入扩链剂，加入催化剂后，在温度为60-65℃条件下进行扩链反应，直到检测出异氰酸酯基 浓度不再变化，加入醇类溶剂，调节到所需浓度，即可得到性质稳定的液体胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的扩链剂采用1,4-丁二醇（BDO）。
3.根据权利要求2所述的环保型高强度假发帘子胶用聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的催化剂采用二月桂酸二丁基锡。
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