CN108441161A - 一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法 - Google Patents

一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法。使用氢化MDI、酸酐改性多元醇和改性萜烯树脂作为主要原料，环保性能更佳，并且胶水在使用初期即具有较高模量和较强的黏附力，胶水固化速度快，更适应纺织的生产效率的提高和质量管控；氢化MDI的使用使得胶水固化后更耐水解和耐化学品，耐黄变性能更好。同时本发明使用了改性萜烯树脂提高胶水固化后的柔韧度的同时保证织物的柔软度。具有较高的经济及社会贡献。

Description

一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及 其使用方法
技术领域
本发明涉及一种双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法，尤其涉及一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法。
背景技术
传统用于纺织行业的PUR通常为溶剂型聚氨酯胶和无溶剂单组份型聚氨酯热熔胶，前者不环保，后者完全固化需要时间较长，对环境湿度要求较高；同时，二者均使用石油化工类多元醇产品，为不可再生资源。故此，如何提高生产效率以及提高产品的适配性，提高产品粘结后耐水解和耐化学品，耐黄变性能。是本行内的技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了要克服现有技术的缺陷，目的在于提供一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶，本发明中的聚氨酯热熔胶为双组分反应型聚氨酯热熔胶，使用氢化MDI作为主要原料，环保性能更佳，并且胶水在使用初期即具有较高模量和较强的黏附力，胶水固化速度快，更适应纺织的生产效率的提高和质量管控；氢化MDI的使用使得胶水固化后更耐水解和耐化学品，耐黄变性能更好。同时本发明使用了酸酐改性萜烯树脂，提高胶水固化后的柔韧度的同时保证织物的柔软度，有利于提高生产线涂布速度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶，包括第一组分和第二组分：
——所述第一组分包含侧链或主链带有异氰酸根基团的预聚体、助剂、第一催化剂；其中预聚体官能度大于等于1，其异氰酸根含量为 0.1％-30％；
所述的第一组分中的预聚体是多异氰酸酯与多羟基化合物b聚合生成，其中多异氰酸酯是4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)，又称氢化MDI，占第一组分总质量的30-80％；所述多羟基化合物b为侧链或主链带有羟基基团的一种或多种组合物，包括聚醚多元醇、聚酯多元醇，羟值范围为60-220mgKOH/g，分子量为50-2000道尔顿，优选400-1000道尔顿；其中多羟基化合物b占第一组分总质量的20-70％。其中，氢化MDI增加胶水固化后的耐水解性和耐化学性和不黄变性能，多羟基化合物b比例越高胶水固化速度越慢，低聚物分子量越大，粘度越高。
所述第一组分中的助剂包括消泡剂、流平剂、抗氧剂，添加量为第一组分总重量的0.1-5％；所述消泡剂为非硅酮高分子聚合物，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷化合物，所述抗氧剂为受阻酚类。
所述第一催化剂包括三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚、而月桂酸二丁基锡、羧酸铋一种或多种组合物，优选羧酸铋，含量为第一组分总质量的0.01-0.5％。催化剂提高反应速度，缩短反应时间。
所述第一组分的合成工艺为：向反应釜加入上述多羟基化合物b、MDI 和催化剂，控制物料温度在40-50℃，反应1-2h；60-70℃，反应1-2h；添加反应型增塑剂(邻苯二甲酸二烯丙酯DAP)80-100℃，反应1-4h，达到指定粘度(10000-30000cps/120℃，优选15000-25000cps/120℃)，再往反应釜中加入助剂，80-100℃搅拌0.5-1h后降温至40℃终止反应，并400目滤网过滤出料并以密封容器包装即形成第一组分成品。
——所述第二组分包含酸酐改性多元醇、多羟基化合物a、酸酐改性萜烯树脂、扩链剂；
所述第二组分中酸酐改性多元醇占第二组分总重量的5-60％；随加入量增加，B组分的粘度会增加(其本身的粘度为5000～30000cps/60℃)，第一组分和第二组分混合后的胶水粘度会增加，胶水固化后的初粘力、剪切强度、模量会增加，断裂伸长率会下降；此物质分子链上的羟基可以与第一组分中的预聚物上的异氰酸根发生化学反应，生成氨基甲酸酯基团，也就是聚氨酯。
所述第二组分中的多羟基化合物a为侧链或主链带有羟基基团的一种或多种组合物，包括聚醚多元醇、聚酯多元醇，分子量为500-4000道尔顿，优选500-2000道尔顿，羟值范围为10-250mgKOH/g，占第二组分总重量的 0.1-10％；
所述酸酐改性萜烯树脂主要为萜二烯(或其他带双键的萜烯树脂)与马来酸酐改性，制备方法为：向反釜加入质量分数30-80％1,8-萜二烯， 15-60％马来酸酐，通氮气保护，升温至120-160℃，保温0.5h，加入热引发剂0.1-5％，升温至150-180℃，反应1-4h，降温至80-100℃，加入浓度为0.1M/L-20M/L的氢氧化钠溶液10-20％，搅拌0.5-1h；用1-4倍体积的蒸馏水清洗并用1-4倍体积的二甲苯萃取，反复直至蒸馏水洗出液pH<8。将二甲苯萃取液进行蒸馏，对产物进行烘干至恒重得到酸酐改性萜烯树脂。1,8-萜二烯越多，粘度越小，酸酐越多，粘度越大，粘结力越强。
所述第二组分中的扩链剂为4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷，2,4- 二氨基-3,5-二甲硫基甲苯，甘油，对苯二酚二羟乙基醚，间苯二酚二(2- 羟乙基)醚中的一种或多种组合物，含量为第二组分总质量的0.1-10％，优选1-5％。扩链剂用于补偿大豆油多元醇比例增加后胶水固化后模量和粘结强度的降低，扩链剂含量越高胶水固化后模量越高，粘结强度越高。
进一步，所述第二组分中的酸酐改性多元醇合成示意如下所示：
R’，R1，R2为烷基、芳基；或者具有甲基丙烯酰氧基，或乙烯基取代的烷基、芳基；或烷氧基、苯氧基；优选烷基(碳原子数为1-5)，或芳基(碳原子数为6-10)；X为NH3-，OH-，SH-等；R为烷基(碳原子数为1-20)，或芳基(碳原子数为6-20)。
再进一步，所述酸酐改性多元醇所用酸酐为邻苯二甲酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、3-甲基和4-甲基六氢邻苯二甲酸酐、3-甲基和4-乙基六氢邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、琥珀酸酐、戌二酸酐、己二酸酐、纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚二十碳烷二酸酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-苯酮四羧酸二酐中的任意一种。
再进一步，所述酸酐改性多元醇合成制备方法：将化合物Ⅰ和Ⅱ，以及第二催化剂加入反应器，温度控制在80-120℃，反应1-4h，间隔半个小时测量酸值，当酸值稳定后，继续向反应器加入化合物Ⅲ，控制温度在80℃-140℃反应1-6h，测量酸值，当酸值小于10mgKOH/g，优选小于 5mg KOH/g时视为反应终点；所述第二催化剂为三乙胺、三甲基苄基氯化铵、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基苄苯胺、三甲基苄基氯化铵、三苯基膦、三苯基锑、乙酰丙酮金属络合物、四乙基溴化铵、吡啶或二甲氨基吡啶中的任意一种或任几种的混合物。
所述第二组分的合成工艺为在常温下将各成分均匀混合搅拌1-2小时，静置1-2小时得到固体状态的第二组分，以密封容器包装即形成第二组分成品。
另外，本发明还涉及到双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶用于纺织行业的使用方法，包括如下步骤：
(1)使用前，第一组分和第二组分分别用独立的密封容器包装，所述的密封容器为马口铁桶，PET/Al/Nylon/PP薄膜等；
(2)使用过程，将第一组分和第二组分别放入熔胶机中加热至80-120℃熔融，通过计量泵按比例输出到静态混合管混合或机械混合使两种组分混合均匀，得到的双组分无溶剂反应型聚氨酯胶；
(3)对涂胶基材进行预热至基材表面达到40-50℃；
(4)将混合均匀的聚氨酯胶加热到80-120℃后，通过喷涂、辊涂、淋涂、挤涂等方式对基材表面进行上胶；
(5)将需要粘接的另一基材与涂胶基材通过机械力实现贴合，将贴合后的基材冷却至20-35℃收卷静置，直至完成固化；
(6)检测符合检测标准成为成品。
进一步，第一组分和第二组分的比例为1：1.5～1：2。所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶应用在纺织行业，用于织物的粘合。
本发明中的聚氨酯热熔胶为双组分反应型聚氨酯热熔胶，使用氢化 MDI和IPDI作为主要原料，环保性能更佳，并且胶水在使用初期即具有较高模量和较强的黏附力，胶水固化速度快，更适应纺织的生产效率的提高和质量管控；氢化MDI的使用使得胶水固化后更耐水解和耐化学品，耐黄变性能更好。同时本发明使用了酸酐改性萜烯树脂作为增粘剂增加胶水初粘力。邻苯二甲酸二烯丙酯DAP提高胶水固化后的柔韧度的同时保证织物的柔软度，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
实施例1
本发明实施例1所描述的一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶，包括第一组分和第二组分：
——所述第一组分包含侧链或主链带有异氰酸根基团的预聚体、第一催化剂、助剂；其中预聚体官能度大于等于1，其异氰酸根含量为15％；
所述的第一组分中的预聚体是多异氰酸酯与多羟基化合物b聚合生成，其中多异氰酸酯是氢化MDI，占第一组分总质量的55％；所述多羟基化合物b为聚酯多元醇，选用日勝化工股份有限公司P-2707聚酯多元醇羟值范围为150-180mgKOH/g，分子量为700道尔顿；占第一组分总质量的45％。
所述第一组分中的助剂包括消泡剂、流平剂、抗氧剂，添加量为第一组分总重量的2.5％；所述消泡剂为非硅酮高分子聚合物，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷化合物，所述抗氧剂为受阻酚类。
所述第一催化剂为羧酸铋，含量占第一组分总质量的0.25％。
所述第一组分的合成工艺为：向反应釜加入上述P-2707聚酯多元醇、氢化MDI和羧酸铋，控制物料温度在50℃，反应2h；70℃，反应2h；添加反应型增塑剂：邻苯二甲酸二烯丙酯DAP并在100℃，反应2h，达到指定粘度20000cps/120℃，再往反应釜中加入助剂，100℃搅拌1h后降温至40℃终止反应，并400目滤网过滤出料并以密封容器包装即形成第一组分成品。
——所述第二组分包含含酸酐改性多元醇、多羟基化合物a、酸酐改性萜烯树脂、扩链剂；
酸酐改性多元醇合成示意如下所示：
R’，R1，R2为烷基(碳原子数为5)；X为OH-；R为烷基(碳原子数4)。所述酸酐改性多元醇所用酸酐为邻苯二甲酸酐。
所述酸酐改性多元醇合成制备方法：将化合物Ⅰ和Ⅱ，以及第二催化剂加入反应器，温度控制在120℃，反应1h，间隔半个小时测量酸值，当酸值稳定后，继续向反应器加入化合物Ⅲ，控制温度在140℃反应2h，测量酸值，当酸值小于5mg KOH/g时视为反应终点；所述第二催化剂为三乙胺。
所述第二组分中的多羟基化合物a为聚酯多元醇选用日勝化工股份有限公司P-2715聚酯多元醇羟值范围为分子量为1500道尔顿，羟值范围为 72-78mgKOH/g；占第二组分总重量的5％；
所述第二组分中改性萜烯树脂选用赣州泰普化学有限公司Taipu2000 系列芳烃改性萜烯树脂TP2105号，占第二组分总质量的30％。
扩链剂为4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷，占第二组分总质量的5％；
所述第二组分的合成工艺为：第二组分的各成分在常温下搅拌混合1 小时，并静置1小时得到固体状态的第二组分，并以密封容器包装即可。
实施例2
本发明实施例2所描述的本发明还涉及到双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶用于纺织织物的粘合的使用方法，包括如下步骤：
(1)使用前，第一组分和第二组分分别用独立的密封容器包装，所述的密封容器为铝箔内衬PP薄膜袋；
(2)使用过程，将第一组分和第二组分别放入熔胶机中加热至100°C熔融，通过计量泵按比例输出到静态混合管混合或机械混合使两种组分混合均匀，得到的双组分无溶剂反应型聚氨酯胶；
(3)对涂胶基材进行预热至基材表面达到45℃；
(4)将混合均匀的聚氨酯胶加热到100℃后，通过喷涂、辊涂、淋涂、挤涂等方式对纺织织物基材表面进行上胶；
(5)将需要粘接的另一基材与涂胶基材通过机械力实现贴合，将贴合后的基材冷却至30℃收卷静置，直至完成固化；
(6)检测符合检测标准成为成品。
第一组分和第二组分的比例为1：1.5。
所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶应用在纺织行业，用于织物的粘合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶，其特征在于，包括第一组分和第二组分：
——所述第一组分包含侧链或主链带有异氰酸根基团的预聚体、助剂、第一催化剂；其中预聚体官能度大于等于1，其异氰酸根含量为0.1％-30％；
所述的第一组分中的预聚体是多异氰酸酯与多羟基化合物b聚合生成，其中多异氰酸酯是4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)，又称氢化MDI，占第一组分总质量的30-80％；所述多羟基化合物b为侧链或主链带有羟基基团的一种或多种组合物，包括聚醚多元醇、聚酯多元醇，羟值范围为60-220mgKOH/g，分子量为50-2000道尔顿，优选400-1000道尔顿；其中多羟基化合物b占第一组分总质量的20-70％；
所述第一组分中的助剂包括消泡剂、流平剂、抗氧剂，添加量为第一组分总重量的0.1-5％；所述消泡剂为非硅酮高分子聚合物，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷化合物，所述抗氧剂为受阻酚类；
所述第一催化剂包括三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚、而月桂酸二丁基锡、羧酸铋一种或多种组合物；
所述第一组分的合成工艺为：向反应釜加入上述多羟基化合物b、MDI和催化剂，控制物料温度在40-50℃，反应1-2h；60-70℃，反应1-2h；添加反应型增塑剂(邻苯二甲酸二烯丙酯DAP)80-100℃，反应1-4h，达到指定粘度(10000-30000cps/120℃，优选15000-25000cps/120℃)，再往反应釜中加入助剂，80-100℃搅拌0.5-1h后降温至40℃终止反应，并400目滤网过滤出料并以密封容器包装即形成第一组分成品；
——所述第二组分包含酸酐改性多元醇、多羟基化合物a、酸酐改性萜烯树脂、扩链剂；上述成分在常温下混合搅拌均匀即得到第二组分；
所述第二组分中酸酐改性多元醇占第二组分总重量的5-60％；
所述第二组分中的多羟基化合物a为侧链或主链带有羟基基团的一种或多种组合物，包括聚醚多元醇、聚酯多元醇，分子量为500-4000道尔顿，优选500-2000道尔顿，羟值范围为10-250mgKOH/g，占第二组分总重量的0.1-10％；
所述酸酐改性萜烯树脂主要为萜二烯(或其他带双键的萜烯树脂)与马来酸酐改性，制备方法为：向反釜加入质量分数30-80％1,8-萜二烯，15-60％马来酸酐，通氮气保护，升温至120-160℃，保温0.5h，加入热引发剂0.1-5％，升温至150-180℃，反应1-4h，降温至80-100℃，加入浓度为0.1M/L-20M/L的氢氧化钠溶液10-20％，搅拌0.5-1h；用1-4倍体积的蒸馏水清洗并用1-4倍体积的二甲苯萃取，反复直至蒸馏水洗出液pH<8；将二甲苯萃取液进行蒸馏，对产物进行烘干至恒重得到酸酐改性萜烯树脂；
所述第二组分中的扩链剂为4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷，2,4-二氨基-3,5-二甲硫基甲苯，甘油，对苯二酚二羟乙基醚，间苯二酚二(2-羟乙基)醚中的一种或多种组合物，含量为第二组分总质量的0.1-10％，优选1-5％。
2.根据权利要求1所述所述一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶,其特征在于：所述第二组分中的酸酐改性多元醇合成示意如下所示：
R’，R1，R2为烷基、芳基；或者具有甲基丙烯酰氧基，或乙烯基取代的烷基、芳基；或烷氧基、苯氧基；优选烷基(碳原子数为1-5)，或芳基(碳原子数为6-10)；X为NH3-，OH-，SH-等；R为烷基(碳原子数为1-20)，或芳基(碳原子数为6-20)。
3.根据权利要求1所述所述一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶,其特征在于：所述酸酐改性多元醇所用酸酐为邻苯二甲酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、3-甲基和4-甲基六氢邻苯二甲酸酐、3-甲基和4-乙基六氢邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、琥珀酸酐、戌二酸酐、己二酸酐、纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚二十碳烷二酸酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-苯酮四羧酸二酐中的任意一种。
4.根据权利要求1所述所述一种应用于纺织行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶,其特征在于：所述酸酐改性多元醇合成制备方法：将化合物Ⅰ和Ⅱ，以及第二催化剂加入反应器，温度控制在80-120℃，反应1-4h，间隔半个小时测量酸值，当酸值稳定后，继续向反应器加入化合物Ⅲ，控制温度在80℃-140℃反应1-6h，测量酸值，当酸值小于10mg KOH/g，优选小于5mg KOH/g时视为反应终点；所述第二催化剂为三乙胺、三甲基苄基氯化铵、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基苄苯胺、三甲基苄基氯化铵、三苯基膦、三苯基锑、乙酰丙酮金属络合物、四乙基溴化铵、吡啶或二甲氨基吡啶中的任意一种或任几种的混合物。
5.一种双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶用于纺织行业的使用方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)使用前，第一组分和第二组分分别用独立的密封容器包装，所述的密封容器为马口铁桶，PET/Al/Nylon/PP薄膜等；
(2)使用过程，将第一组分和第二组分别放入熔胶机中加热至80-120℃熔融，通过计量泵按比例输出到静态混合管混合或机械混合使两种组分混合均匀，得到的双组分无溶剂反应型聚氨酯胶；
(3)对涂胶基材进行预热至基材表面达到40-50℃；
(4)将混合均匀的聚氨酯胶加热到80-120℃后，通过喷涂、辊涂、淋涂、挤涂等方式对基材表面进行上胶；
(5)将需要粘接的另一基材与涂胶基材通过机械力实现贴合，将贴合后的基材冷却至20-35℃收卷静置，直至完成固化；
(6)检测符合检测标准成为成品。
6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于：第一组分和第二组分的比例为1：1.5～1：2。
7.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶应用在纺织行业，用于织物的粘合。
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