CN109251705A - 一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法,所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂包括以下重量份的组分：水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂90～110份，消泡剂0.01～1份，增粘树脂5～20份，热融粉3～15份，手感剂1～5份，润湿剂0.2～1.5份，流平剂0.2～1.5份，增稠剂1～5份，固化剂或交联剂0～10份；所述制备工艺操作简单、环保，制备的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂溶剂含量少、无污染、手感柔软、粘结牢度好、成品可直接与人体接触,不含重金属、三苯、甲醛、卤代烃等对人体有害的物质，成本比市面上脂肪族的皮革粘合剂低，提高了企业的经济效益,弥补了脂肪族的皮革粘合剂不能用于纺织产品的不足。

Description

一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法领域，具体涉及一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法。
背景技术
目前应用于纺织上的胶粘剂在国内外还是油性胶粘剂为主,在世界上约占5%-7.5%左右,我国的用量最大，每年的用量约为7-10万吨。现有水性聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂以脂肪族异佛尔酮二异氰酸酯型或者六亚甲基二异氰酸酯型改性为主，广泛应用于皮革的领域，但水性聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂却少有应用在纺织品上，胶粘剂仍主要以油性胶粘剂为主。油性粘合剂虽然使用广泛，但含有大量挥发性有机物，如三苯、甲醛、卤代烃等，对人体健康具有一定的影响。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法，旨在解决现有技术中油性粘合剂含有大量对人体有害的挥发性有机物的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 90～110份；
消泡剂 0.01～1份；
增粘树脂 5～20份；
热融粉 3～15份；
手感剂 1～5份；
润湿剂 0.2～1.5份；
流平剂 0.2～1.5份；
增稠剂 1～5份；
助剂 0～10份。
所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中，所述助剂包括固化剂、交联剂中的一种或多种。
所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 100份；
消泡剂 0.02份；
增粘树脂 10份；
热融粉 8份；
手感剂 3份；
润湿剂 0.6份；
流平剂 0.7份；
增稠剂 2.2份；
固化剂 5份。
所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中，所述手感剂包括有机硅、氨基硅油和氨基改性硅酮中的一种或多种。
所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中，所述增粘树脂包括松香树脂。
所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中，所述热融粉的熔点为80～150℃。
一种如上述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
B001.将水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂加入反应器中，转速300～500r/min下搅拌；
B002.依次加入消泡剂、增粘树脂、热融粉、手感剂、润湿剂、流平剂搅拌10～15min;
B003.加入增稠剂，转速500～800r/min下搅拌10～30min，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂。
所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法中，所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂包括以下步骤制备：
A001.将聚醚二元醇加入到反应釜中，设置温度为90～105℃，负压0.1MPa真空脱水2h；
A002.将反应釜冷却到70℃以下，并通入氮气，使反应釜处于氮气氛围下，加入甲苯二异氰酸酯,升温至70～75℃，搅拌2h；
A003.加入用N-甲基吡咯烷酮预先溶好的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌1.5h；
A004.将温度保持在75～80℃之间，加入三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇搅拌1.5h，再加入丙酮和功能性单体继续搅拌2h；
A005.降温至60℃，加入甲基丙烯酸甲酯，继续降温至40℃以下，加入三乙醇胺，搅拌0.5h，加水分散；
A006.将上述步骤的乳液置于洁净的四口反应器中，将温度升至72～75℃，滴入用水稀释过的过硫酸氨溶液，3～4h滴完，降温，真空过滤除去丙酮，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂。
有益效果：
本发明提供了一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法，所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂溶剂含量少、无污染、手感柔软、粘结牢度好、环保、安全、成品可直接与人体接触,不含重金属、三苯、甲醛、卤代烃等对人体有害的物质，成本比市面上脂肪族的皮革粘合剂低，提高了企业的经济效益,弥补了脂肪族的皮革粘合剂不能用于纺织产品的不足。
具体实施方式
本发明提供一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 90～110份；
消泡剂 0.01～1份；
增粘树脂 5～20份；
热融粉 3～15份；
手感剂 1～5份；
润湿剂 0.2～1.5份；
流平剂 0.2～1.5份；
增稠剂 1～5份；
助剂 0～10份。
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂为主要成分，具有高黏接性和优良的涂布性的特点，适用于各种纺织基材之间的粘接；消泡剂用于降低在混合过程中表面张力，抑制泡沫产生；增粘树脂作为配合剂，增大聚合物粘合力，提高粘性；热融粉具有优良的黏合性能，可增强胶粘剂韧性；手感剂能够赋予使用该胶粘剂的产品柔软的手感，耐水洗和干洗；润湿剂和流平剂能有效降低胶粘剂表面张力，提高其流平性和均匀性，可改善胶粘剂的渗透性，增加覆盖性，使用时能均匀、自然覆盖在纺织基体上；增稠剂用于提高胶粘剂的黏度；助剂根据使用时情况和需求，使用时，与水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂混合以促进胶粘剂固化反应。所述胶粘剂采用上述配比，使用量少，粘合能力强，无毒无害。
具体地，所述助剂包括固化剂、交联剂中的一种或多种。使用所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂时，可根据使用时情况和需求选择固化剂、交联剂中的一种或多种，调整助剂用量，将助剂与水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂混合使用。
优选地，所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂中，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 100份；
消泡剂 0.02份；
增粘树脂 10份；
热融粉 8份；
手感剂 3份；
润湿剂 0.6份；
流平剂 0.7份；
增稠剂 2.2份；
固化剂 5份。
具体地，所述手感剂包括有机硅、氨基硅油和氨基改性硅酮中的一种或多种。手感剂采用有机硅、氨基硅油和氨基改性硅酮中的一种或多种可使使用胶粘剂的产品获得柔软的手感，增强撕裂强度和抗皱性能，改善织物的弹性，耐水性。
具体地，所述增粘树脂包括松香树脂。松香树脂在胶粘剂行业用于增加粘性、改变胶粘剂持粘性、内聚性能等。
具体地，所述热融粉的熔点为80～150℃。热融粉具有优良的黏合性能，黏性较大，可增强水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂韧性。水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂需要根据基材的耐热情况，过80～160℃烘道烘干，因此，应根据烘干温度选择熔点为80～150℃的热融粉。
本发明提供的一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
B001.将水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂加入反应器中，转速300～500r/min下搅拌；
B002.依次加入消泡剂、增粘树脂、热融粉、手感剂、润湿剂、流平剂搅拌10～15min；
B003.加入增稠剂，转速500～800r/min下搅拌10～30min，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂。
可根据黏度情况，调整搅拌速度，一般搅拌10～30min以达到所需黏度。使用前，需加入助剂并搅拌均匀。
进一步地，所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂包括以下步骤制备：
A001.将聚醚二元醇加入到反应釜中，设置温度为90～105℃，负压0.1MPa真空脱水2h；
A002.将反应釜冷却到70℃以下，并通入氮气，使反应釜处于氮气氛围下，加入甲苯二异氰酸酯,升温至70～75℃，搅拌2h；
A003.加入用N-甲基吡咯烷酮预先溶好的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌1.5h；
A004.将温度保持在75～80℃之间，加入三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇搅拌1.5h，再加入丙酮和功能性单体继续搅拌2h；
A005.降温至60℃，加入甲基丙烯酸甲酯，继续降温至40℃以下，加入三乙醇胺，搅拌0.5h，加水分散；
A006.将上述步骤的乳液置于洁净的四口反应器中，将温度升至72～75℃，滴入用水稀释过的过硫酸氨溶液，3～4h滴完，降温，真空过滤除去丙酮，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂。
负压0.1MPa真空脱水2h，有效除去聚醚二元醇和反应釜内的水分，防止因水分而造成不良的影响；反应釜冷却到70℃以下后，应通入氮气，后续步骤都在氮气氛围下进行，防止甲基丙烯酸甲酯在反应过程中与空气混合高温爆炸；在加入功能性单体反应期间，黏度增大时，可根据需求，调整丙酮用量降低黏度。
甲基丙烯酸甲酯为聚合单体，而聚醚二元醇主要作为聚氨酯弹性体，甲苯二异氰酸酯为聚氨酯树脂原料；N-甲基吡咯烷酮为优良高级溶剂,选择性强和稳定性好的极性溶剂，具有毒性低、沸点高、溶解力强、不易燃、可生物降解、可回收利用、使用安全和适用于多种配方用途等优点；2,2-二羟甲基丙酸在水性聚氨酯制造中既起到扩链剂的作用，又能使聚氨酯获得自乳化性能，可制成稳定性优良的自乳化性水性聚氨酯；三羟甲基丙烷、1.4丁二醇为常用小分子扩链剂；三乙醇胺为中和剂，具有使水溶性树脂形成高分子树脂盐而溶于水的物质的功能；稀释过的过硫酸铵为甲基丙烯酸甲酯单体乳液聚合的引发剂。
丙烯酸具有成本适中、耐候性优良和性能可调整性好的优点，但是丙烯酸的弹性等性能不足，需要用聚氨酯改性增强其性能；水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂采用是聚醚型聚氨酯改性，聚醚型具有高强度、耐水解和高回弹性，低温性能好的特点；相较于聚酯型，聚醚型聚氨酯改性丙烯酸的湿气蒸发性、耐菌性更好。
本发明的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂使用时，可根据纺织基材的情况选择采用辊涂或刮涂两种方式上胶，上胶后用贴合机贴合,贴合后，过80℃至160℃烘道烘干，将成品放置24h，测试粘结强度等性能。
由本发明制备的胶粘剂粘结强度为50N～130N，其耐水性如下：常温将成品浸入水中，350～370h未开裂；将成品浸入80℃热水中，5～7h未开裂；将成品浸入盐水中，165～170h未开裂；将成品用洗衣粉水洗，10～14个循环未开裂。
由本发明制备的胶粘剂手感柔软,溶剂含量少、无污染、手感柔软、粘结牢度好、环保、安全、成品可直接与人体接触,不含重金属、三苯、甲醛、卤代烃等对人体有害的物质，成本比市面上脂肪族的皮革粘合剂低，提高了企业的经济效益，弥补了脂肪族的皮革粘合剂不能用于纺织产品的不足。
为进一步的阐述本发明提供的一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂及其制备方法，提供如下实施例：
实施例1
一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 90份；
消泡剂 0.01份；
松香树脂 10份；
150℃热融粉 15份；
氨基改性硅酮 3份；
润湿剂 0.2份；
流平剂 0.7份；
增稠剂 5份；
固化剂 5份。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂，包括以下步骤制备：
将聚醚二元醇加入到反应釜中，设置温度为90～105℃，负压0.1MPa真空脱水2h；
将反应釜冷却到70℃以下，并通入氮气，使反应釜处于氮气氛围下，加入甲苯二异氰酸酯,升温至70～75℃，搅拌2h；
加入用N-甲基吡咯烷酮预先溶好的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌1.5h；
将温度保持在80℃，加入三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇搅拌1.5h，再加入丙酮和功能性单体继续搅拌2h；
降温至60℃，加入甲基丙烯酸甲酯，继续降温至40℃以下，加入三乙醇胺，搅拌0.5h，加水分散；
将上述步骤的乳液置于洁净的四口反应器中，将温度升至75℃，滴入用水稀释过的过硫酸氨溶液，3h滴完，降温，真空过滤除去丙酮，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
将水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂加入反应器中，转速300r/min下搅拌；
依次加入消泡剂、150℃增粘树脂、热融粉、手感剂、润湿剂、流平剂搅拌12min;
加入增稠剂，转速500r/min下搅拌10min，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂。
备好棉布,在棉布上采用刮涂的方式上胶,用贴合机在刮涂有本发明胶粘剂的棉布上贴合另一块棉布,贴合后，过160℃烘道烘干。放置24h后，测其性能：粘结强度为100N，常温将成品浸入水中，355h未开裂；将成品浸入80℃热水中，5.5h未开裂；将成品浸入盐水中，165h未开裂；将成品用洗衣粉水洗，10个循环未开裂。
实施例2
一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 100份；
消泡剂 1份；
松香树脂 5份；
150 ℃热融粉 3份；
氨基硅油 5份；
润湿剂 1.5份；
流平剂 0.2份；
增稠剂 2份。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂，包括以下步骤制备：
将聚醚二元醇加入到反应釜中，设置温度为90～105℃，负压0.1MPa真空脱水2h；
将反应釜冷却到70℃以下，并通入氮气，使反应釜处于氮气氛围下，加入甲苯二异氰酸酯,升温至70～75℃，搅拌2h；
加入用N-甲基吡咯烷酮预先溶好的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌1.5h；
将温度保持在75℃，加入三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇搅拌1.5h，再加入丙酮和功能性单体继续搅拌2h；
降温至60℃，加入甲基丙烯酸甲酯，继续降温至40℃以下，加入三乙醇胺，搅拌0.5h，加水分散；
将上述步骤的乳液置于洁净的四口反应器中，将温度升至72℃，滴入用水稀释过的过硫酸氨溶液，4h滴完，降温，真空过滤除去丙酮，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
将水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂加入反应器中，转速450r/min下搅拌；
依次加入消泡剂、增粘树脂、150℃热融粉、手感剂、润湿剂、流平剂搅拌10min;
加入增稠剂，转速600r/min下搅拌15min，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂。
备好棉布,在棉布上采用辊涂的方式上胶,在辊涂有本发明胶粘剂的棉布上贴上另一块棉布,贴合后，过160℃烘道烘干。放置24h后，测其性能：粘结强度为110N，常温将成品浸入水中，350h未开裂；将成品浸入80℃热水中，6h未开裂；将成品浸入盐水中，168h未开裂；将成品用洗衣粉水洗，12个循环未开裂。
实施例3
一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 110份；
消泡剂 0.5份；
松香树脂 20份；
150℃热融粉 8份；
硅氧烷 1份；
润湿剂 0.8份；
流平剂 1.5份；
增稠剂 1份；
交联剂 10份。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法步骤与实施例1一致。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
将水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂加入反应器中，转速500r/min下搅拌；
依次加入消泡剂、增粘树脂、150℃热融粉、手感剂、润湿剂、流平剂搅拌15min;
加入增稠剂，转速800r/min下搅拌30min，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂。
备好棉布,在棉布上采用辊涂的方式上胶,用贴合机在辊涂有本发明胶粘剂的棉布上贴合另一块棉布,贴合后，过160℃烘道烘干。放置24h后，测其性能：粘结强度为130N，常温将成品浸入水中，370h未开裂；将成品浸入80℃热水中，7h未开裂；将成品浸入盐水中，170h未开裂；将成品用洗衣粉水洗，14个循环未开裂。
实施例4
一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 100份；
消泡剂 0.02份；
松香树脂 10份；
80 ℃热融粉 8份；
氨基硅油 3份；
润湿剂 0.6份；
流平剂 0.7份；
增稠剂 3份；
交联剂 3份。
所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法步骤及所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法步骤与实施例2一致。
备好丙纶,在丙纶上采用辊涂的方式上胶,用贴合机在辊涂有本发明胶粘剂的丙纶上贴合另一块丙纶,贴合后，过80℃烘道烘干。放置24h后，测其性能：粘结强度为50N，常温将成品浸入水中，350h未开裂；将成品浸入80℃热水中，5h未开裂；将成品浸入盐水中，165h未开裂；将成品用洗衣粉水洗，10个循环未开裂。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 90～110份；
消泡剂 0.01～1份；
增粘树脂 5～20份；
热融粉 3～15份；
手感剂 1～5份；
润湿剂 0.2～1.5份；
流平剂 0.2～1.5份；
增稠剂 1～5份；
助剂 0～10份。
2.根据权利要求1所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，所述助剂包括固化剂、交联剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂 100份；
消泡剂 0.02份；
增粘树脂 10份；
热融粉 8份；
手感剂 3份；
润湿剂 0.6份；
流平剂 0.7份；
增稠剂 2.2份；
固化剂 5份。
4.根据权利要求1所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，所述手感剂包括有机硅、氨基硅油和氨基改性硅酮中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，所述增粘树脂包括松香树脂。
6.根据权利要求1所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，所述热融粉的熔点为80～150℃。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
B001.将水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂加入反应器中，转速300～500r/min下搅拌；
B002.依次加入消泡剂、增粘树脂、热融粉、手感剂、润湿剂、流平剂搅拌10～15min;
B003.加入增稠剂，转速500～800r/min下搅拌10～30min，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂。
8.根据权利要求7所述的水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂包括以下步骤制备：
A001.将聚醚二元醇加入到反应釜中，设置温度为90～105℃，负压0.1MPa真空脱水2h；
A002.将反应釜冷却到70℃以下，并通入氮气，使反应釜处于氮气氛围下，加入甲苯二异氰酸酯,升温至70～75℃，搅拌2h；
A003.加入用N-甲基吡咯烷酮预先溶好的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌1.5h；
A004.将温度保持在75～80℃之间，加入三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇搅拌1.5h，再加入丙酮和功能性单体继续搅拌2h；
A005.降温至60℃，加入甲基丙烯酸甲酯，继续降温至40℃以下，加入三乙醇胺，搅拌0.5h，加水分散；
A006.将上述步骤的乳液置于洁净的四口反应器中，将温度升至72～75℃，滴入用水稀释过的过硫酸氨溶液，3～4h滴完，降温，真空过滤除去丙酮，得所述水性芳香族聚氨酯改性丙烯酸树脂。
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