CN107502173A

CN107502173A - 一种用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂

Info

Publication number: CN107502173A
Application number: CN201710812417.1A
Authority: CN
Inventors: 舒跃辉; 张耀根
Original assignee: Guangzhou Weixin New Material Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Weixin New Material Co Ltd
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2017-12-22

Abstract

本发明公开了一种用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其包括液体聚酯多元醇、固体聚酯多元醇、异氰酸酯、热塑性树脂和增粘树脂等组分，该胶粘剂具有组分之间相容性好、定位快、具有高初粘强度和终粘强度等优点，特别适用于板材封边。

Description

一种用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂

技术领域

本发明涉及一种板材封边剂，特别涉及一种湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，属于胶粘剂技术领域。

背景技术

为了充分利用木材资源，家具和建材行业越来越多地使用木材加工过程边角余料的再生产品—层压板、高密度板、低密度板，刨花板等等。对这些板材所制的家具和装饰构件的边角部位以往都是采用白乳胶、万能胶或者EVA热熔胶封边。但这些胶粘剂都或多或少的含有游离的甲醛或有损坏大气环境的有机溶剂，其固化是以化学反应或挥发溶剂实现的，因而从施胶到被粘件之间相对定位需要一定的时间，限制了用胶过程的工作效率和自动化。

湿固化聚氨酯热熔胶粘剂简称PUR，近年来因其环保性而得到大力发展，其是由异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物为主要成分的100％固含量的热熔粘合剂，在常温下基本为固体，不含溶剂增塑剂，当于使用温度下时为液态，此时被施涂于被粘物表面，贴合上另一被粘物，当胶粘剂冷却并固化后，通过异氰酸酯与被粘物表面的水分或空气中的水分反应而扩链为高分子化合物，从而产生粘接力。现有的湿固化热熔性聚氨酯胶粘剂在固化后，具有较好的粘结强度，且在高低温条件下具有较好的稳定性，例如约100℃到约130℃之上也能保持的高抗张强度。但其存在的问题是，在其开放态具有小的湿强度，在施用胶粘剂之后，结合工件可能需要外部的机械支撑直到胶粘剂固化成坚固的弹性交联粘合层，而坚固粘合的形成需要一段固化时间，从几小时多许多天不等。而对于家具、板材的封边是针对家具或装饰件的侧面或端面进行贴面装饰的过程，其贴饰过程是平推式涂胶和循序压合，需要其具有较强的初始剥离强度，且确保粘接牢固，能耐(承受)棱角部位后续打磨修饰的机械力冲击。因此，现有技术中急需要一种呈现高的热熔体的初始剥离和剪切强度并且粘合强度随时间增长的可湿固化热熔性胶粘剂。

针对现有的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂存在的问题，一些公司及科研单位致力于开发高性能湿固化聚氨酯热熔胶粘剂作出了一些贡献，但效果都并不十分理想。如2008年美国H.B.富勒公司在中国申请的专利(CN101679581A)公开了一种可湿固化的聚氨酯热熔性胶粘剂组合物，包含聚氨酯预聚物、非必须的增粘树脂和非必须的热塑性聚合物。其关键组分聚氨酯预聚物是由无定形聚酯多元醇、多异氰酸酯和熔点不低于约80℃的结晶单官能醇的反应产物。该聚氨酯热熔性胶粘剂固化后的剥离强度较高，但是其固化时间长，并不明确具有较好的初始剥离强度。2012年中国专利(CN 102690625 A)公开了一种聚氨酯湿固化热熔封边胶及其制备方法和应用，具体公开了一种聚氨酯湿固化热熔封边胶，原料包括聚酯多元醇混合物、二苯甲基二异氰酸酯、增塑剂、扩链剂、增粘树脂等，该聚氨酯湿固化热熔封边胶贴饰膜和被饰基材间黏贴快速、准确，粘接强度高，抗剥离好，能阻隔水和其它不利环境因素的影响，胶层柔软，富于弹性，能耐棱角部位的后续打磨修饰工艺的机械力冲击。但是其剥离强度较低，开放时间较长，限制了用胶过程的工作效率和自动化生产。2014年中国专利(CN 104449535 A)公开了一种硅烷改性湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，以聚醚多元醇、聚酯多元醇、增黏树脂、抗氧化剂、荧光增白剂等为原料通过通过反应、与异氰酸酯预聚，以及与扩链剂和偶联剂等偶联得到，该湿固化聚氨酯热熔胶主要是耐水性的改性，但是其剥离强度较低。2016年中国专利(CN 106221648A)公开了一种快速装配用的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂；其关键组分聚氨酯预聚物包含多元醇组分和异氰酸酯组分的预聚反应产物，所述的多元醇组分包含结晶聚酯多元醇、液体聚酯多元醇、热塑性聚氨酯高聚物、Tg不低于50℃的热塑性树脂，该湿固化聚氨酯热熔胶粘剂具有较高初期强度，加快冷却定位，适用于流水线的快速装配，但是其最终强度并不明确。

发明内容

针对现有的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂作为板材封边剂使用过程中存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种组分之间相容性好、定位快、具有高初粘强度和终粘强度的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，特别适用于板材封边加工。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，包括以下质量份组分：液体聚酯多元醇20～60份；固体聚酯多元醇40～70份；异氰酸酯10～25份；热塑性树脂10～40份；增粘树脂5～20份。

本发明提供的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂关键在于将液体聚酯多元醇和固体聚酯多元醇组合使用，同时掺入热塑性树脂和增粘树脂，液体聚酯多元醇具有较好的粘附性和流动性，通过掺入适量的固体聚酯多元醇来调整胶粘剂的定位性及表干时间，而加入适量的热塑性树脂及增粘树脂，可以提高胶层的初始强度及粘性。

优选的液体聚酯多元醇的数均分子量为1000～5000。较优选的液体聚酯多元醇包括德国赢创的dynacoll-7210、dynacoll-7230、dynacoll-7250，旭川化学的XCP-2325、XCP-2000NB，青岛新宇田的POL-756、Stepan的PH-56、烟台华大化学的T-244中至少一种。液体聚酯多元醇的分子量如果过小，则会消耗过多的异氰酸酯，在湿固化过程中容易产生气泡，且湿固化后造成胶层偏硬，弹性减小，断裂伸长率降低。如果液体聚酯多元醇的分子量过大，胶粘剂粘度变大，流动性降低，同时NCO％含量变小，影响后期胶层的强度。

优选的固体聚酯多元醇包括无定型聚酯多元醇和/或脂肪族聚酯多元醇。进一步优选，所述固体聚酯多元醇由无定型聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇组成。更优选无定型聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇的质量比为1:4～6。通过调节脂肪族聚酯多元醇的比例，可以明显提高定位速率。

优选的无定型聚酯多元醇的数均分子量在1000～6000。较优选的无定型聚酯多元醇包括Stepan的PN-110、德国赢创的dynacoll-7150、dynacoll-7140、dynacoll-7110中至少一种。

优选的脂肪族聚酯多元醇的数均分子量在2000～8000，分子量过小，结晶速度较慢，固化后胶体的强度偏小；分子量过大，结晶度高，胶体熔解速度慢，影响供胶速度，胶体固化后收缩率大，容易造成脱离。较优选的脂肪族聚酯多元醇包括德国赢创的dynacoll-7360、dynacoll-7380、烟台华大化学的CMA-66、青岛新宇田的POL-S3500、POL-328中至少一种。

优选的热塑性树脂包括EVA弹性体、丙烯酸树脂、TPU树脂、共聚酯树脂中至少一种。优选的EVA弹性体的VA含量为20～40。较优选的EVA弹性体包括杜邦的ELVAX-40w、ELVAX-150w、埃克森美孚的UL-02528、阿科玛的Evatane33-45中至少一种。

优选的丙烯酸树脂的Tg为30～70℃，数均分子量为30000～80000。较优选的丙烯酸树脂包括三菱丽阳的BR-113、BR-106、德国赢创的dynacoll AC-1630、dynacoll AC-1920中至少一种。

优选的TPU树脂的软化点为70～120℃，数均分子量为40000～100000。较优选的TPU树脂包括拜耳的Desmocll 540/1、Desmocll 540/3、路博润的Pearlbond 590、Pearlbond 500、Pearlbond 520中至少一种。

优选的共聚酯树脂的数均分子量为10000～50000。较优选的共聚酯树脂包括德国赢创的dynacoll-S1401、dynacoll-S1402、苏州瀚海新材的MARNEX-AL177、MARNEX-AL088M中至少一种。

优选的增粘树脂的软化点为70～150℃。较优选的增粘树脂的包括亚利桑那的sylvatac RE-85、sylvatac RE-100L、伊士曼化工的Kristalex 3100、Kristalex 3085、Kristalex 5140、Piccolastic A75、台湾元良的YL-120、吕特格的NOVARES TK100、NOVARESTN120中至少一种。

优选的所述异氰酸酯包括HDI、MDI、TDI、HMDI、IPDI、TMXDI中至少一种。

优选的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂还包括≤30份填料和/或≤5份抗氧化剂。优选的填料包括滑石粉、碳酸钙、白炭黑、钛白粉中至少一种。优选的抗氧剂包括1010、168、T501、B215中至少一种。

较优选的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂由液体聚酯多元醇35～45份；固体聚酯多元醇55～65份；异氰酸酯18～22份；热塑性树脂25～35份；增粘树脂5～15份，填料5～15份；抗氧化剂0.5～1.5份。更优选的固体聚酯多元醇由无定型聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇按质量比1:4～6组成；(最佳为1:5)。

本发明提供的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂的具体合成工艺：

1)预先把热塑性树脂加入到各种聚酯多元醇中在120～150℃加热熔化，在真空下脱水3～4小时后作备用；

2)反应釜洗干净，预热真空除去反应釜残留的水分，100℃抽真空20～40分钟；接上氮气输送管，打开反应釜阀门，往里面输入氮气，直到气压恢复到正常；

3)将异氰酸酯物料加入反应釜加热快速熔化，温度控制在90～110℃直到完全熔解，然后边搅拌边加入备用的多元醇物料，反应至产物的NCO％含量达到设计值停止反应，出料包装。一般NCO％含量设计值在1.3％～3.0％比较合适。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：

1)本发明的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂具有组分之间相容性好，定位快，初粘力大，终粘结强度高的特点，特别适合应用于板材的封边加工。

2)本发明的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂不含任何有机溶剂，固含量100％，在加工和使用过程中无小分子有机溶剂释放，具有环保优势。

3)本发明的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂利用湿气固化，无烘干过程，固化快，操作简单，有利于提高工作效率和自动化。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。

以下实施例1～4及对比实施例1～3的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂按以下方法制备得到：

1)预先把热塑性树脂加入到液体聚酯多元醇和固体聚酯多元醇中在130℃加热熔化，在真空下脱水4小时后作备用；

2)反应釜洗干净，预热真空除去反应釜残留的水分，100℃抽真空30分钟；接上氮气输送管，打开反应釜阀门，往里面输入氮气，直到气压恢复到正常；

3)将异氰酸酯物料加入反应釜加热快速熔化，温度控制在100℃直到完全熔解，然后边搅拌边加入备用的多元醇物料，反应至产物的NCO％含量达到2％左右，停止反应，出料包装。

以下实施例及对比实施例中胶粘剂性能的测试根据本领域的常规测试方法测得。

实施例1

初始剥离强度：1.1N/mm；最终剥离强度：＞2.0N/mm；

开放时间：15s；粘度/130℃：50000cP。

该实施例中，湿固化聚氨酯热熔胶粘剂的组分之间相容性好，定位快，最终剥离强度大，对基材有良好附着性。

实施例2

初始剥离强度：1.3N/mm；最终剥离强度：＞2.0N/mm；

开放时间：15s；粘度/130℃：55000cP。

该实施例是效果较佳的优选实施例，湿固化聚氨酯热熔胶粘剂相对实施例1具有更好的相容性及初粘强度。

实施例3

初始剥离强度：0.6N/mm；最终剥离强度：＞2.0N/mm；

开放时间：2min；粘度/130℃：65000cP。

实施例4

初始剥离强度：1.2N/mm；最终剥离强度：＞2.0N/mm

开放时间：20s；粘度/130℃：50000cP。

从实施例3和实施例4中可以看出，通过调节脂肪族聚酯多元醇的比例，可以对开放时间进行控制，开放时间短，胶层结晶速度快，短时间内胶层内聚力迅速增长，把复合材料牢牢的粘接在一起，减少应力作用下发生蠕变。实施例3、4中，通过适当提高脂肪族聚酯多元醇的比例，能够增加胶层快速结晶、缩短开放时间，提高胶粘剂的定位性。

对比实施例1

初始剥离强度：0.5N/mm；最终剥离强度：1.4N/mm；

开放时间：1min；粘度/130℃：20000cp；

对比实施例1采用的是聚醚多元醇PPG-2000与固体聚酯多元醇组合使用，制备的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂流动性、渗透性大大提高，但胶粘剂的内聚力及定位性大大下降，附着力也降低。难以适应封边专用的PUR的要求。

对比实施例2

对比实施例2中是采用日本出光的氢化石油树脂P-120，组分之间的相容性差，增粘效果不明显，湿固化后测试剥离强度为0.8N/mm，胶层成膜性不佳。

对比实施例3

初始剥离强度：0.8N/mm；最终剥离强度：1.8N/mm；

开放时间：5s；粘度/130℃：85000cP。

对比实施例3中，增加结晶聚酯多元醇的用量至80份，表干时间缩短，粘性下降，冷却后胶层收缩率高，对于粘接一些非渗透性材料，如PVC、ABS等，容易造成脱离；另外表干过快，不利于胶水对基材的渗透。

Claims

1.一种用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：包括以下质量份组分：

液体聚酯多元醇20～60份；

固体聚酯多元醇40～70份；

异氰酸酯10～25份；

热塑性树脂10～40份；

增粘树脂5～20份。

2.根据权利要求1所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：

所述液体聚酯多元醇的数均分子量为1000～5000；

所述固体聚酯多元醇包括无定型聚酯多元醇和/或脂肪族聚酯多元醇；

所述无定型聚酯多元醇的数均分子量在1000～6000；

所述脂肪族聚酯多元醇的数均分子量在2000～8000。

3.根据权利要求2所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述液体聚酯多元醇包括dynacoll-7210、dynacoll-7230、dynacoll-7250、XCP-2325、XCP-2000NB、POL-756、PH-56、T-244中至少一种；

所述无定型聚酯多元醇包括PN-110、dynacoll-7150、dynacoll-7140、dynacoll-7110中至少一种；

所述脂肪族聚酯多元醇包括dynacoll-7360、dynacoll-7380、CMA-66、POL-S3500、POL-328中至少一种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述热塑性树脂包括EVA弹性体、丙烯酸树脂、TPU树脂、共聚酯树脂中至少一种；

所述EVA弹性体的VA含量为20～40；

所述丙烯酸树脂的Tg为30～70℃，数均分子量为30000～80000；

所述TPU树脂的软化点为70～120℃，数均分子量为40000～100000；

所述共聚酯树脂的数均分子量为10000～50000。

5.根据权利要求4所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：

所述EVA弹性体的包括ELVAX-40w、ELVAX-150w、UL-02528、Evatane 33-45中至少一种；

所述丙烯酸树脂包括BR-113、BR-106、dynacoll AC-1630、dynacoll AC-1920中至少一种；

所述TPU树脂包括Desmocll 540/1、Desmocll 540/3、Pearlbond 590、Pearlbond 500、Pearlbond 520中至少一种；

所述共聚酯树脂包括dynacoll-S1401、dynacoll-S1402、MARNEX-AL177、MARNEX-AL088M中至少一种。

6.根据权利要求1～3、5任一项所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述增粘树脂的软化点为70～150℃。

7.根据权利要求6所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述增粘树脂的包括sylvatac RE-85、sylvatac RE-100L、Kristalex 3100、Kristalex 3085、Kristalex 5140、Piccolastic A75、YL-120、NOVARES TK100、NOVARES TN120中至少一种。

8.根据权利要求1～3、5、7任一项所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述异氰酸酯包括HDI、MDI、TDI、HMDI、IPDI、TMXDI中至少一种。

9.根据权利要求1～3、5、7任一项所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述湿固化聚氨酯热熔胶粘剂还包括≤30份填料和/或≤5份抗氧化剂。

10.根据权利要求9所述的用于板材封边的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：

所述填料包括滑石粉、碳酸钙、白炭黑、钛白粉中至少一种；

所述抗氧剂包括1010、168、T501、B215中至少一种。