CN106750095A - 聚氨酯胶粘剂用组合聚醚、聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

聚氨酯胶粘剂用组合聚醚、聚氨酯胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯胶粘剂用组合聚醚、聚氨酯胶粘剂及其制备方法。组合聚醚包括下述组分：聚醚多元醇A 5‑7份、聚醚多元醇B 2‑4份、聚酯多元醇1‑2份、聚氨酯用表面活性剂0.2‑0.4份、催化剂0.1‑0.3份和水0.2‑0.4份。组合聚醚的制备方法为将各组分混合均匀即可。聚氨酯胶粘剂包括上述组合聚醚和异氰酸酯，组合聚醚和异氰酸酯的重量比为100:(40‑120)。本发明的聚氨酯胶粘剂具有良好的粘结性和环保性，成型速度快，使用方便，所形成的粘结层具有优异的柔韧性，其可以用于岩棉板、玻纤板，以及保温性能较高的EPS板、XPS板领域。

Description

聚氨酯胶粘剂用组合聚醚、聚氨酯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯胶粘剂用组合聚醚、聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯产品作为多种用途的有机高分子材料，被用于建筑、节能、涂料等各行各业。聚氨酯产品中含有氨基甲酸酯基(-NHCOO-)、酯基(-COO-)和异氰基(-NCO)，故聚氨酯产品表现出较高的活性和极性，能够与含有活泼氢的基材，如塑料(例如泡沫塑料)、木材、织物、皮革等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶等表面光洁的材料都有优良的化学粘结性。聚氨酯胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯产品的一个重要组成部分，具有优异的粘结性能，在许多方面得到广泛的应用，已成为八大合成胶粘剂中的重要品种之一。
随着各行各业的发展，食品车间、化工车间、化验室等建筑多为建筑板房；因此，建筑板材的需求量在不断增加，如阻燃性能好的岩棉板、玻纤板，保温性能较高的EPS板、XPS板。目前板材用的胶粘剂多为单组份湿固化胶粘剂和双组份胶粘剂，其缺点是在应用时胶粘剂的反应时间和胶化时间长，这使得板材的生产周期变长；而在胶粘剂涂抹到面材上后，板材的粘合必须在45分钟内完成加压，冷压最少时间为3～4小时或者热压最少时间为15～30分钟，粘牢时间大于10h；由于较长的操作时间，采用聚氨酯胶粘剂来生产板材只能使用非连续性生产，生产效率低下。因此，急需一种能够使用于连续化生产的快速环保聚氨酯胶粘剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术的聚氨酯胶粘剂无法用于板材的连续化生产的缺陷，提供一种聚氨酯胶粘剂用组合聚醚、聚氨酯胶粘剂及其制备方法。本发明的聚氨酯胶粘剂具有良好的粘结性和环保性，成型速度快，使用方便，所形成的粘结层具有优异的韧性，本发明的制备方法操作简单，利于大规模工业化生产。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其包括下述组分：聚醚多元醇A 5-7份、聚醚多元醇B 2-4份、聚酯多元醇1-2份、聚氨酯用表面活性剂0.2-0.4份、催化剂0.1-0.3份和水0.2-0.4份；
其中，所述聚醚多元醇A满足下述条件：羟值在30mgKOH/g以上，官能度在2以上，25℃下的动力粘度为200-2000mPa·s；
所述聚醚多元醇B满足下述条件：羟值在200mgKOH/g以上，官能度在3以上，25℃下的动力粘度为1000-3000mPa·s；
所述聚酯多元醇满足下述条件：羟值在150mgKOH/g以上，官能度在2以上，25℃下的动力粘度为2000-4000mPa·s。
其中，所述聚醚多元醇A的羟值较佳地为30-100mgKOH/g，更佳地为30-50mgKOH/g。所述聚醚多元醇A的官能度较佳地为2-4，更佳地为3。所述聚醚多元醇A的起始剂较佳地为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油和蔗糖中的一种或多种。所述聚醚多元醇A更佳地为甘油与环氧化合物聚合后封端而得，所述环氧化合物为环氧丙烷和环氧乙烷；所述聚醚多元醇A最佳地为甘油与环氧丙烷聚合而成，采用环氧乙烷封端。
在本发明的一较佳实施方式中，所述聚醚多元醇A为山东蓝星东大化工有限责任公司生产的聚醚多元醇330N。该聚醚多元醇330N采用甘油为起始剂，官能度为3，羟值为32mgKOH/g，25℃下粘度为800-1000mPa·s。
其中，所述聚醚多元醇B的羟值较佳地为200-500mgKOH/g，更佳地为300-400mgKOH/g。所述聚醚多元醇B的官能度较佳地为3-5，更佳地为3.5-4.5。所述聚醚多元醇B的起始剂较佳地为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇、山梨醇和蔗糖中的一种或多种。所述聚醚多元醇B更佳地为山梨醇、丙二醇和环氧丙烷聚合而成。
在本发明的一较佳实施方式中，所述聚醚多元醇B为山东蓝星东大化工有限责任公司生产的聚醚多元醇SA380。该聚醚多元醇SA380采用山梨醇和丙二醇作为起始剂，官能度为4.2，羟值为380mgKOH/g，25℃下粘度为2000-3000mPa·s。
其中，所述聚酯多元醇的羟值较佳地为200-400mgKOH/g，更佳地为300-400mgKOH/g。所述聚酯多元醇的官能度较佳地为2-4，更佳地为2.所述聚酯多元醇较佳地由化合物C与多官能度醇反应而成，所述的化合物C为邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸和对苯二甲酸酐中的一种或多种，所述多官能度醇为乙二醇、二甘醇、二乙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇和己二醇中的一种或多种。
在本发明的一较佳实施方式中，所述聚酯多元醇为南京金陵斯泰潘化学有限公司生产的聚酯多元醇PS-3152。该聚酯多元醇PS-3152为邻位芳族聚酯多元醇，由邻苯二甲酸酐和二乙二醇反应而成，官能度为2，羟值为320mgKOH/g，25℃下粘度为2000-3000mPa·s。
其中，所述聚醚多元醇A的含量较佳地为50-70wt％，所述百分比为相对于聚合多元醇总重量的重量百分比。所述聚合多元醇总重量是指所述聚醚多元醇A、所述聚醚多元醇B和所述聚酯多元醇的重量之和。
其中，所述聚醚多元醇B的含量较佳地为20-40wt％，所述百分比为相对于聚合多元醇总重量的重量百分比。所述聚合多元醇总重量是指所述聚醚多元醇A、所述聚醚多元醇B和所述聚酯多元醇的重量之和。
其中，所述聚酯多元醇的含量较佳地为10-20wt％，所述百分比为相对于聚合多元醇总重量的重量百分比。所述聚合多元醇总重量是指所述聚醚多元醇A、所述聚醚多元醇B和所述聚酯多元醇的重量之和。
其中，所述催化剂可为本领域常规使用的催化剂，一般为胺类催化剂和/或有机金属催化剂。所述催化剂较佳地为胺类催化剂和有机金属催化剂。所述催化剂的含量较佳地为相对于聚合多元醇总重量的1-5wt％，更佳地为相对于聚合多元醇总重量的1.9-2.5wt％。所述胺类催化剂较佳地为二甲基环己胺、二甲基苄胺、三亚乙基二胺、双(2-甲基氨基乙基)醚和1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氨三嗪中的一种或多种。所述有机金属催化剂较佳地为油酸钾、醋酸钾、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或多种。所述催化剂更佳地为三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡，所述三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡的重量比为(2-5):1，较佳地为(3-4):1。
其中，所述聚氨酯用表面活性剂可为本领域常规使用的聚氨酯用表面活性剂，一般又称作泡沫稳定剂。所述聚氨酯用表面活性剂可以是赢创集团的B系列、迈图高新材料公司的L系列、空气化工(Air products)公司的DC系列和南京德美世创化工有限公司的AK系列中的一种或多种。本发明中，所述聚氨酯用表面活性剂较佳地为有机硅表面活性剂(或称有机硅泡沫稳定剂)，更佳地为赢创集团生产的聚氨酯用表面活性剂B8545。所述聚氨酯用表面活性剂的含量较佳地为相对于聚合多元醇总重量的2-4wt％，更佳地为相对于聚合多元醇总重量的2wt％。
其中，水作为化学发泡剂，其含量可按本领域常规进行选择，一般为相对于聚合多元醇总重量的2-4wt％。
在本发明的一较佳实施方式中，所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其由下述组分组成：所述聚醚多元醇A、所述聚醚多元醇B、所述聚酯多元醇、所述聚氨酯用表面活性剂、所述催化剂和所述水。
本发明还提供了一种所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚的制备方法，其包括下述步骤：将所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚的各组分混合即可。
其中，所述混合的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。本领域技术人员均知晓所述混合为将各组分混合至均匀。所述混合较佳地在不锈钢混合釜内进行。所述混合的时间较佳地为0.5-1小时。所述混合的搅拌速度较佳地为800-1200rpm。
本发明还提供了一种聚氨酯胶粘剂，其包括所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和异氰酸酯，所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和异氰酸酯的重量比为100:(40-120)。
其中，所述异氰酸酯可为任意的本领域常规的异氰酸酯，一般为有机二异氰酸酯或多异氰酸酯。所述异氰酸酯较佳地为芳族二异氰酸酯和/或芳族多异氰酸酯，更佳地为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚合MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚苯基-多亚甲基多异氰酸酯的混合物)中的一种或多种，最佳地为聚合MDI，如万华化学有限公司生产的PM200。
其中，所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和异氰酸酯的重量比较佳地为100:(60-80)。
本发明中，所述聚氨酯胶粘剂的发泡倍率为5-30倍，较佳地为10-20倍。按照本领域常识，可以通过调整水的用量来调整聚氨酯胶粘剂的密度，以实现调整发泡倍率的目的。
本发明的聚氨酯胶粘剂，其为双组份胶粘剂，不使用时将所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和所述异氰酸酯分开储存，在使用时混合即可。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的聚氨酯胶粘剂具有良好的粘结性和环保性，成型速度快，使用方便，所形成的粘结层具有优异的柔韧性，其可以用于岩棉板、玻纤板，以及保温性能较高的EPS板、XPS板领域。本发明的制备方法操作简单，利于大规模工业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用的聚醚多元醇33N为山东蓝星东大化工有限责任公司生产，其采用甘油为起始剂，官能度为3，羟值为32mgKOH/g，25℃下粘度为800-1000mPa·s；
所用的聚醚多元醇SA380为山东蓝星东大化工有限责任公司生产，其采用山梨醇和丙二醇作为起始剂，官能度为4.2，羟值为380mgKOH/g，25℃下粘度为2000-3000mPa·s；
所用的聚酯多元醇PS-3152为南京金陵斯泰潘化学有限公司生产，其为邻位芳族聚酯多元醇，官能度为2，羟值为320mgKOH/g，25℃下粘度为2000-3000mPa·s；
所用的聚氨酯用表面活性剂B8545为赢创集团(EVONIK)生产的有机硅表面活性剂；
所用的催化剂三亚乙基二胺为空气化工公司生产的催化剂A-33；所用的催化剂二月桂酸二丁基锡为空气化工公司生产的催化剂T-12；
所用的异氰酸酯PM200为万华化学有限公司生产的聚合MDI。
表1
实施例1-6
按照表1中的组分配方，将除异氰酸酯PM200以外的各物料混合，于不锈钢混合釜中以1000rpm的搅拌速度搅拌0.5-1小时，至混合均匀，即得聚氨酯胶粘剂用组合聚醚。
按照表1中的组分配方，将聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和异氰酸酯PM200混合均匀后，将混合物涂抹在镀锌彩钢板上，反应成型10分钟后，取出样块。在20℃以上的环境下熟化24小时，测试聚氨酯胶粘剂的性能，结果见表2。
对比例1-2
采用市售的彩钢板岩棉专用胶，将其分别以4:1和5:1的重量比与异氰酸酯混合，按照同实施例1-6中同样的方式进行涂抹，反应成型2小时后，在20℃以上的环境下熟化48小时，然后测试胶粘剂性能，结果见表2。
表2

Claims (10)

1.一种聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚包括下述组分：聚醚多元醇A 5-7份、聚醚多元醇B 2-4份、聚酯多元醇1-2份、聚氨酯用表面活性剂0.2-0.4份、催化剂0.1-0.3份和水0.2-0.4份；
其中，所述聚醚多元醇A满足下述条件：羟值在30mgKOH/g以上，官能度在2以上，25℃下的动力粘度为200-2000mPa·s；
所述聚醚多元醇B满足下述条件：羟值在200mgKOH/g以上，官能度在3以上，25℃下的动力粘度为1000-3000mPa·s；
所述聚酯多元醇满足下述条件：羟值在150mgKOH/g以上，官能度在2以上，25℃下的动力粘度为2000-4000mPa·s。
2.如权利要求1所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述聚醚多元醇A的羟值为30-100mgKOH/g；
和/或，所述聚醚多元醇A的官能度为2-4；
和/或，所述聚醚多元醇A的起始剂为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油和蔗糖中的一种或多种；
和/或，所述聚醚多元醇B的羟值为200-500mgKOH/g；
和/或，所述聚醚多元醇B的官能度为3-5；
和/或，所述聚醚多元醇B的起始剂为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇、山梨醇和蔗糖中的一种或多种；
和/或，所述聚酯多元醇的羟值为200-400mgKOH/g；
和/或，所述聚酯多元醇的官能度为2-4；
和/或，所述聚酯多元醇由化合物C与多官能度醇反应而成，所述的化合物C为邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸和对苯二甲酸酐中的一种或多种，所述多官能度醇为乙二醇、二甘醇、二乙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇和己二醇中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述聚醚多元醇A的羟值为30-50mgKOH/g；
和/或，所述聚醚多元醇A的官能度为3；
和/或，所述聚醚多元醇B的羟值为300-400mgKOH/g；
和/或，所述聚醚多元醇B的官能度为3.5-4.5；
和/或，所述聚酯多元醇的羟值为300-400mgKOH/g；
和/或，所述聚酯多元醇的官能度为2。
4.如权利要求2或3所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述聚醚多元醇A为甘油与环氧化合物聚合后封端而得，所述环氧化合物为环氧丙烷和环氧乙烷；较佳地，所述聚醚多元醇A为甘油与环氧丙烷聚合而成，采用环氧乙烷封端；
和/或，所述聚醚多元醇B为山梨醇、丙二醇和环氧丙烷聚合而成。
5.如权利要求1所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述聚醚多元醇A的含量为50-70wt％，所述百分比为相对于聚合多元醇总重量的重量百分比；
和/或，所述聚醚多元醇B的含量为20-40wt％，所述百分比为相对于聚合多元醇总重量的重量百分比；
和/或，所述聚酯多元醇的含量为10-20wt％，所述百分比为相对于聚合多元醇总重量的重量百分比；
和/或，所述催化剂为胺类催化剂和有机金属催化剂；
和/或，所述催化剂的含量为相对于聚合多元醇总重量的1-5wt％；
和/或，所述聚氨酯用表面活性剂为有机硅表面活性剂；
和/或，所述聚氨酯用表面活性剂的含量为相对于聚合多元醇总重量的2-4wt％；
和/或，所述水的含量为相对于聚合多元醇总重量的2-4wt％。
6.如权利要求5所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述胺类催化剂为二甲基环己胺、二甲基苄胺、三亚乙基二胺、双(2-甲基氨基乙基)醚和1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氨三嗪中的一种或多种；所述有机金属催化剂为油酸钾、醋酸钾、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或多种；
和/或，所述催化剂的含量为相对于聚合多元醇总重量的1.9-2.5wt％；
和/或，所述聚氨酯用表面活性剂为B8545表面活性剂；
和/或，所述聚氨酯用表面活性剂的含量为相对于聚合多元醇总重量的2wt％。
7.如权利要求6所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚，其特征在于，所述催化剂为三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡，所述三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡的重量比为(2-5):1，较佳地为(3-4):1。
8.一种如权利要求1-7任一项所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：将所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚的各组分混合即可。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合在不锈钢混合釜内进行；和/或，所述混合的时间为0.5-1小时；和/或，所述混合的搅拌速度为800-1200rpm。
10.一种聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚氨酯胶粘剂包括权利要求1-7任一项所述的聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和异氰酸酯，所述聚氨酯胶粘剂用组合聚醚和异氰酸酯的重量比为100:(40-120)，较佳地为100:(60-80)；
所述异氰酸酯较佳地为芳族二异氰酸酯和/或芳族多异氰酸酯，更佳地为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合MDI中的一种或多种；
所述聚氨酯胶粘剂的发泡倍率为5-30倍，较佳地为10-20倍。
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