CN106085334A - 一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法，该粘合剂是由异氰酸酯和聚酯多元醇在磷酸和硅烷偶联剂作用下反应合成的由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂中总异氰酸根与羟基的摩尔比为2.0～3.0。该耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，环境友好，无溶剂排放，适用于纸塑，纸铝，无纺布复合，且能够满足210℃左右高温热封；解决了无溶剂双组份聚氨酯粘合剂初粘力不高，纸塑，纸铝，无纺布复合效果不佳，及无法满足高温热封的缺点。

Description

一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及粘合剂制备领域，特别是涉及一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯粘合剂中由于含有很强极性和化学活性的氨基甲酸酯基(-NHCOO-)和异氰酸根(-NCO)，它与含有活泼氢的材料如塑料，纸张，金属等光洁表面都有着优良的化学粘合力。复合软包装由于其性能优越、价格低廉应用于国民经济的各个领域，如食品，饮料，药品，化妆品及电子产品等领域。复合软包装是根据软包装的性能需要进行两层或者多层薄膜通过粘合剂复合在一起。
目前，无溶剂型双组份聚氨酯粘合剂具有初粘力低，涂布状态好，流平性好，机速快，操作简单，复合生产效率高的特点，已得到广泛应，尤其适合与普通轻包装。但是，无溶剂双组份聚氨酯粘合剂也存在一定的问题，如初粘力低，在有纸复合的包装中表现不佳，且无法适用于无纺布与塑料薄膜的复合。
虽然无溶剂单组份型聚氨酯粘合剂具有初粘力高，无需使用前调整配比，靠空气中或者薄膜，纸张等吸收水分固化等特点。在使用过程中能够达到较高的强度，且不易透过纸张或者铝箔，很好的适用于纸塑，纸铝，无纺布等复合。现市场上无溶剂单组份聚氨酯粘合剂应用并不广泛，一方面由于设备因素，一方面由于大部分产品还不能满足耐高温热封等条件。
发明内容
基于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法，能够满足有纸复合、无纺布复合以及210℃左右高温热封。
为解决上述技术问题，本发明提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂是由异氰酸酯和聚酯多元醇在磷酸和硅烷偶联剂作用下反应合成的由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂中总异氰酸根与羟基的摩尔比为2.0～3.0。
本发明实施例还提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，用于制备本发明所述的粘合剂，包括以下步骤：
取制备粘合剂各组分；
将异氰酸酯与聚酯多元醇混合均匀，加入磷酸，升温至60～70℃保温3小时，加入硅烷偶联剂，生成由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂。
本发明的有益效果为：该耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，环境友好，无溶剂排放，适用于纸塑、纸铝以及无纺布复合，且能够满足210℃左右高温热封。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂是由异氰酸酯和聚酯多元醇在磷酸和硅烷偶联剂作用下反应合成的由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂中总异氰酸根与羟基的摩尔比为2.0～3.0。
上述粘合剂所有各组分用量为：异氰酸酯70～100重量份、聚酯多元醇100～200重量份、磷酸0.006～0.01重量份和硅烷偶联剂0.01～0.02重量份。
上述粘合剂还可以加入小分子二元醇或小分子三元醇中任一种。此时，该粘合剂所有各组分用量为：异氰酸酯70～100重量份、聚酯多元醇90～150重量份、小分子二元醇或小分子三元醇10～50重量份、磷酸0.006～0.01重量份和硅烷偶联剂0.01～0.02重量份。
上述粘合剂中的异氰酸酯采用：液态的2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，固态的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种。
上述粘合剂中的聚酯多元醇分子量为1000～3000，平均官能度为2～3；小分子二元醇或小分子三元醇采用：一缩二乙二醇，1,3丙二醇，1,2丙二醇，三羟甲基丙烷等。
上述粘合剂中的硅烷偶联剂采用：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷(KH561，A-1871)等。
上述粘合剂的合成方式如下：将多异氰酸酯与聚酯多元醇(包括小分子二元醇或小分子三元醇时，同时加入小分子二元醇或小分子三元醇)混合均匀，加入磷酸，升温至60～75℃保温3小时，加入硅烷偶联剂，生成由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂。
本发明的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，环境友好，无溶剂排放，适用于纸塑，纸铝，无纺布复合，且能够满足210℃左右高温热封。解决了无溶剂双组份聚氨酯粘合剂初粘力不高，纸塑，纸铝，无纺布复合效果不佳，及无法满足高温热封的缺点。
下面结合具体实施例对本发明的粘合剂及方法作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：
将100重量份的碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯与200重量份的聚酯二元醇混合均匀，加入0.006重量份的磷酸，常温搅拌半小时后，升温至60℃保温3小时，加入0.02重量份的KH560，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
实施例2：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：将80重量份的多苯基多亚甲基多异氰酸酯与200重量份的聚酯二元醇混合均匀，加入0.006重量份的磷酸，常温搅拌半小时后，升温至75℃保温3小时，加入0.02重量份的KH560，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸或无纺布破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
实施例3：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：
将80重量份的碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯与200重量份的聚酯二元醇混合均匀，加入0.006重量份的磷酸，常温搅拌半小时后，升温至70℃保温3小时，加入0.01重量份的KH561，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸或无纺布破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
实施例4：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：
将80重量份的碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯与150重量份的聚酯二元醇以及10重量份的一缩二乙二醇混合均匀，加入0.006重量份的磷酸，常温搅拌半小时后，升温至75℃保温3小时，加入0.02重量份的KH560，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸或无纺布破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
实施例5：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：
将70重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯与150重量份的聚酯二元醇以及10重量份的三羟甲基丙烷混合均匀，加入0.006重量份的磷酸，30℃搅拌半小时后直至三羟甲基丙烷完全溶解，升温至75℃保温3小时，加入0.01重量份的KH561，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸或无纺布破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
实施例6：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：
将100重量份的碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯与100重量份的聚酯多元醇，官能度为2.4左右，混合均匀，加入0.01重量份的磷酸，常温搅拌半小时后，升温至75℃保温3小时，加入0.01重量份的KH561，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸或无纺布破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
实施例7：
本实施例提供一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其制备方法如下：
将70重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯与100重量份的聚酯多元醇，官能度为2.4左右，10重量份的三羟甲基丙烷混合均匀，加入0.01重量份的磷酸，30℃搅拌半小时后直至三羟甲基丙烷完全溶解，升温至75℃保温3小时，加入0.01重量份的KH550，继续搅拌半小时，-0.02mPa低真空抽气泡半小时，放料即得到了异氰酸酯封端的耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。
将本实施例制得的粘合剂应用于纸塑，纸铝，无纺布复合，上胶量2～2.5g/m2，剥离时达到纸或无纺布破坏，且能够满足210℃左右热封不起皱。
本发明制得的粘合剂主要用于纸铝复合，纸塑复合，纸镀铝复合及无纺布复合，使用时上胶量小，基材的润湿性好，粘结强度高，安全环保，无溶剂排放。对特殊要求的210℃左右高温热封具有良好的适用性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于,该粘合剂是由异氰酸酯和聚酯多元醇在磷酸和硅烷偶联剂作用下反应合成的由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂中总异氰酸根与羟基的摩尔比为2.0～3.0。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述粘合剂所有各组分用量为：异氰酸酯70～100重量份、聚酯多元醇100～200重量份、磷酸0.006～0.01重量份和硅烷偶联剂0.01～0.02重量份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述粘合剂还包括：加入小分子二元醇或小分子三元醇中任一种。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述粘合剂所有各组分用量为：异氰酸酯70～100重量份、聚酯多元醇90～150重量份、小分子二元醇或小分子三元醇10～50重量份、磷酸0.006～0.01重量份和硅烷偶联剂0.01～0.02重量份。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述异氰酸酯包括：
液态的2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、固态的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述聚酯多元醇分子量为1000～3000，平均官能度为2～3；所述小分子二元醇和小分子三元醇包括：一缩二乙二醇、1,3丙二醇、1,2丙二醇、三羟甲基丙烷中的任一种或几种。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂采用：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷中的任一种或几种。
8.根据权利要求1至4任一项所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂，其特征在于。所述粘合剂的合成方式如下：
将异氰酸酯与醇类物混合均匀，加入磷酸，升温至60～75℃保温3小时，加入硅烷偶联剂，生成由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂。
9.一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至8任一项所述的粘合剂，包括以下步骤：
取制备粘合剂各组分；
将异氰酸酯与聚酯多元醇混合均匀，加入磷酸，升温至60～75℃保温3小时，加入硅烷偶联剂，生成由异氰酸酯封端的单组份聚氨酯粘合剂。
10.根据权利要求9所述的一种耐高温型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，所述粘合剂还包括：加入小分子二元醇或小分子三元醇中任一种，同时与所述异氰酸酯与聚酯多元醇混合均匀，再进行后续反应，直至制得该粘合剂。
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