CN107083226B - 一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺 - Google Patents

一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺。该工艺是将二胺类及其复配扩链剂加入到惰性油相中，在水浴加热搅拌下，形成油包水的分散体系；依次缓慢滴加聚氨酯预聚体、水性聚氨酯硬化剂进行聚合反应而成，再经过过滤、干燥即可得粉末状的聚氨酯胶。有益效果：将过滤后得到的油相液体可循环使用，经济环保且缩短了制备时间。该工艺路线方便易操作，聚氨酯粉末胶可以满足多领域胶粘剂的要求，有望未来规模化生产。

Description

一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘 剂的工艺
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯粉末胶粘剂制备方法，尤其涉及一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，属于高分子化学领域。
背景技术
聚氨酯胶粘剂具有软硬度可调节、耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,能粘接多种材料,广泛应用在制鞋行业、包装业、木工行业和建筑铺装等领域。
目前整个聚氨酯胶粘剂行业仍以溶剂型液体胶为主。溶剂型的聚氨酯液体胶粘剂易挥发,并且含有有害成份,在生产过程中,有害成份容易挥发至车间内,对生产工人的健康造成影响,而在使用过程中,有害物质的挥发会影响使用者的健康。
随着人们环保意识的加强，聚氨酯粉末胶粘剂的研究得到迅速发展。聚氨酯粉末胶粘剂与溶剂型胶粘剂相比具有无溶剂、无污染、便于储存运输和成本低廉等特点,属环保型胶粘剂。
中国专利：201410713035.X，该发明公开了一种预聚体分散法生产鞋用水性聚氨酯胶粘剂工艺，该工艺以二羟甲基丙酸、蔗糖为亲水扩链剂和交联剂制备了一种鞋用水性聚氨酯胶粘剂合成。
中国专利：201210385168.X，该发明公开了一种水性聚氨酯制备方法，该方法先制备聚氨酯预聚体，然后将其与含两个以上羟基或氨基的化合物反应，最后脱除溶剂制备出水性润湿分散剂。
中国专利：02147776.0，该发明公开了一种水性聚氨酯粉末材料的制备方法。将聚酯二醇与二羟甲基丙酸混合，随后与二异氰酸酯反应，再加入与二羟甲基丙酸和三乙胺加水搅拌分散，冷冻干燥得到乳白色粉末。
中国专利：95116120.2公开了一种热固性耐老化聚氨酯粉末组合物的制备方法，该方法制备了脂族聚异氰酸酯，封端剂，羟基化合物和添加剂四个固态组分,将各种组份分别粉磨,并在轮碾机中均匀混合,再在80～120℃挤压机中均质化。冷至室温并经适当粉碎后,磨成现成可喷涂的粉末。
中国专利：201180035346.X公开了一种能够通过加热活化的粘合性聚氨酯粉末，该工艺合成了二元醇、多元醇和催化剂的聚合物固体块，然后粉碎并过筛，再与异氰酸酯干粉混合形成粘合剂粉末。
尽管聚氨酯胶粘剂在形态上得到了改观，但经过机械粉碎固体过筛制粉会造成粉尘污染，危害工人的身体健康。其工艺有耗时，过程繁琐，生产成本高的不足。
因此，有必要提出有效的技术方案，解决上述问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺。该工艺减少加工环节，反应条件温和，节约生产成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，包括以下步骤：
(1)将扩链剂加入到惰性液体油中，30～55℃条件下水浴反应，得到油包水的分散体系混合液；
(2)将所述油包水的分散体系混合液恒温至30～55℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体，进行扩链反应30～60min，得到油包水的悬浮液；
(3)向所述油包水的悬浮液中加入水性聚氨酯硬化剂，持续搅拌反应20～40min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液；再过滤、干燥，得到聚氨酯粉末胶粘剂。
优选的，所述扩链剂为二胺类扩链剂。
优选的，所述扩链剂为二胺类扩链剂和多元醇类扩链剂混合的复配扩链剂。
优选的，所述二胺类扩链剂为乙二胺。
优选的，所述多元醇类扩链剂为丙三醇。
优选的，步骤(1)中所述扩链剂和所述惰性液体油的质量比为1：6～1：8。
优选的，步骤(1)中所述水浴反应的条件为：转速为600～1000r/min，搅拌时间为5～20min。
优选的，所述聚氨酯预聚体与所述惰性液体油的质量比为1:17～1:55。
优选的，所述水性聚氨酯硬化剂和所述聚氨酯预聚体的质量比为1：2～1：11。
本发明还提供一种聚氨酯粉末胶粘剂，采用上述制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺制备得到，所述聚氨酯粉末胶粘剂胶粒粒径为10～350μm，软化点为110℃～120℃，颜色为白色。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制得粉末状聚氨酯胶粘剂与传统的聚氨酯粉末胶相比，不必使用催化剂和经过机械粉碎固体过筛制粉，减少加工环节，反应条件温和，节约生产成本。
二、本发明所制得的聚氨酯粉末胶粘剂具有良好的耐低温、耐高温、耐溶剂和水等性能，便于热熔胶的施胶，相比于传统的聚氨酯液体胶粘剂，环境污染小，易施工。
三、本发明利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合的方法制备聚氨酯粉末胶粘剂，所用原料价廉、制备过程简单、实施方便、可操作性强。制备的产品具有粒径小，软硬度可控，经济环保等优良特点。
具体实施方式
本发明利用成熟工艺所得的聚氨酯预聚体作为分散相，以惰性油液体石蜡作为连续相(液体石蜡主要是由正构烷烃组合而成的混合物，性质稳定，而聚氨酯分子中有很多可反应的活性基团如羟基、羧基和羰基等，根据相似相溶的原理，液体石蜡和聚氨酯预聚体互溶性极小，可选取液体石蜡为惰性连续相)，在反应过程中形成油包水的分散体系，在扩链剂存在下进行反相悬浮聚合，得到聚氨酯粉末胶。
本发明制备工艺中，反应温度、时间及搅拌速率对本发明聚氨酯粉末胶粘剂的粉末胶颗粒尺寸是重要的。
为了进一步说明本发明,下面结合实例对本发明提供的利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法生产聚氨酯粉末胶粘剂工艺制备具体步骤进行详细地描述,但不局限于这些实例。
实施例1
(1)将扩链剂乙二胺加入到液体石蜡中(质量比为1：6)，水浴加热至50℃，转速为600r/min下搅拌5min，得到油包水的分散体系混合液；
(2)将油包水的分散体系混合液恒温至50℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体(聚氨酯预聚体和液体石蜡的质量比为1：25)，进行扩链反应50min，得到油包水的悬浮液；
(3)加入水性聚氨酯硬化剂(水性聚氨酯硬化剂和聚氨酯预聚体的质量比为1:5)，固体颗粒约在6-8min出现，整个过程持续搅拌反应40min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液；再经过过滤，并在30℃下干燥即可得本发明所述聚氨酯粉末胶。
其中步骤(3)中过滤时，可得到副产物回收的液体石蜡，回收的惰性液体油可在制备聚氨酯粉末时重复利用多次。
实施例2
(1)将扩链剂乙二胺加入到实施例1得到的回收液体石蜡中(质量比为1：8)，水浴加热至40℃，转速为800r/min下搅拌10min，得到油包水的分散体系混合液；
(2)将油包水的分散体系混合液恒温至40℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体(聚氨酯预聚体和回收液体石蜡的质量比为1：40)，进行扩链反应60min，得到油包水的悬浮液；
(3)加入水性聚氨酯硬化剂(水性聚氨酯硬化剂和聚氨酯预聚体的质量比为1：8)，固体颗粒约在4-6min出现，整个过程持续搅拌反应30min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液。再经过过滤，并在30℃下干燥即可得本发明所述聚氨酯粉末胶。
实施例3
(1)将扩链剂乙二胺加入到实施例1得到的回收液体石蜡中(质量比为1：7)，水浴加热至55℃，转速为800r/min下搅拌15min，得到油包水的分散体系混合液；
(2)将油包水的分散体系混合液恒温至55℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体(聚氨酯预聚体和回收液体石蜡的质量比为1：50)，进行扩链反应50min，得到油包水的悬浮液；
(3)加入水性聚氨酯硬化剂(水性聚氨酯硬化剂和聚氨酯预聚体的质量比为1：10)，固体颗粒约在2-5min出现，整个过程持续搅拌反应30min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液。再经过过滤，并在30℃下干燥即可得本发明所述聚氨酯粉末胶。
实施例4
(1)将复配扩链剂乙二胺和丙三醇加入到液体石蜡中(质量比为1：4：28)，水浴加热至50℃，转速为1000r/min下搅拌5min，得到油包水的分散体系混合液；
(2)将油包水的分散体系混合液恒温至50℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体(聚氨酯预聚体和液体石蜡的质量比为1：50)，进行扩链反应50min，得到油包水的悬浮液；
(3)加入水性聚氨酯硬化剂(水性聚氨酯硬化剂和聚氨酯预聚体的质量比为1：6)，固体颗粒约在4-6min出现，整个过程持续搅拌反应25min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液；再经过过滤，并在30℃下干燥即可得本发明所述聚氨酯粉末胶。
实施例5
(1)将复配扩链剂丙三醇和乙二胺加入到液体石蜡中(质量比为1：2：21)，水浴加热至45℃，转速为1000r/min下搅拌20min，得到油包水的分散体系混合液；
(2)将油包水的分散体系混合液恒温至45℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体(聚氨酯预聚体和液体石蜡的质量比为1：55)，进行扩链反应50min，得到油包水的悬浮液；
(3)加入水性聚氨酯硬化剂(水性聚氨酯硬化剂和聚氨酯预聚体的质量比为1：5)，固体颗粒约在4-8min后出现，整个过程持续搅拌反应40min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液；再经过过滤，并在30℃下干燥即可得本发明所述聚氨酯粉末胶。
表1给出了实施例1-实施例5的表观性能值。
表1实施例1-实施例5的表观性能表
胶粒粒径 软化点 外观颜色
实施例1 60～160μm 116～120℃ 白色
实施例2 50～180μm 110～115℃ 白色
实施例3 40～160μm 115～118℃ 白色
实施例4 200～350μm 118～120℃ 白色
实施例5 100～240μm 110～115℃ 白色
本发明所制备的聚氨酯粉末胶粘剂，可应用于制鞋行业、包装业等领域。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明的权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种利用聚氨酯预聚体反相悬浮聚合法制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将扩链剂加入到液体石蜡中，30~55℃条件下水浴反应，得到分散体系混合液；所述扩链剂为乙二胺或乙二胺和丙三醇混合的复配扩链剂；
（2）将所述分散体系混合液恒温至30~55℃，缓慢滴加聚氨酯预聚体，进行扩链反应30~60min，得到悬浮液；
（3）向所述悬浮液中加入水性聚氨酯硬化剂，持续搅拌反应20~40min，降温冷却得到含有聚氨酯胶固体颗粒的悬浮液； 再过滤、干燥，得到聚氨酯粉末胶粘剂。
2.如权利要求1所述的制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，其特征在于，步骤（1）中所述扩链剂和所述液体石蜡的质量比为1：6~1：8。
3.如权利要求1所述的制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，其特征在于，步骤（1）中所述水浴反应的条件为：转速为600~1000r/min，搅拌时间为5~20min。
4.如权利要求1所述的制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，其特征在于，所述聚氨酯预聚体与所述液体石蜡的质量比为1:17~1:55。
5.如权利要求1所述的制备聚氨酯粉末胶粘剂的工艺，其特征在于，所述水性聚氨酯硬化剂和所述聚氨酯预聚体的质量比为1：2~1：11。
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