CN109705791A - 一种环保改性聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保改性聚氨酯胶粘剂，属于胶粘剂技术领域，包括以下重量份数的成分：聚酯多元醇15～25份、异氰酸酯2～4份、溶剂30～80份、粘度调节剂30～40份、催化剂0.01～0.03份、扩链剂0.1～0.5份、终止剂0.2～0.5份和溶纤剂0.2～0.5份。本发明还公开了其制备方法。本发明使用了不同类型的异氰酸酯，提高了所得环保改性聚氨酯胶粘剂的应用范围；提供了一种可控的反应工艺，不使用有毒有害的“三苯”溶剂(苯、甲苯、二甲苯)，降低污染，提高生产的可操控性，同时降低产品的综合成本。本发明的一种环保改性聚氨酯胶黏剂的制备方法路线清晰，条件温和，操控安全，可操作性强。

Description

一种环保改性聚氨酯胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种环保改性聚氨酯胶黏剂及其制备 方法。

背景技术

聚氨酯胶粘剂是分子链中含有氨酯基(-NHCOO-)和异氰酸酯基(-NCO-) 的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂原料选择余地大，配方多，品种多，性能变化范围大。 聚氨酯分子中含有可调整比例的软段和硬段，调节聚氨酯树脂配方可以得到不同 软硬程度的胶粘剂，从而满足不同材料的粘接，应用广泛。

聚酯型聚氨酯胶粘剂中存在酯基、氨基甲酸酯基等多种极性基团和多亚甲基 等非极性基团，对大多数材料表面都有较强的粘附力，且分子间能够形成氢键， 具有较大的内聚力，如对金属、橡胶、塑料、木材、织物等具有良好的粘接性。 单组份溶剂挥发型聚氨酯胶粘剂，一般以具有结晶性能的聚酯二醇和异氰酸酯为 主要原料。制得的聚氨酯是线型的端羟基高分子量高结晶性聚氨酯，属于热塑性 聚氨酯。这种聚氨酯本身具有高结晶性，在溶剂挥发后，胶粘剂呈现固态，可产 生较高的粘结强度。因此，这类胶粘剂一般是高粘度，低固含量，高初粘性。

传统的聚氨酯胶粘剂中含有对人体有毒有害的“三苯”有机溶剂(苯、甲苯、 二甲苯)，使用时会释放出大量刺激性气体，对环境造成污染。随着国家环保指 标的提高，进入国际市场的产品环保指标日趋严格，这些缺点严重影响了聚氨酯 胶粘剂在下游实际生产中的应用。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种环保改性聚氨酯 胶黏剂，本发明的另一目的在于提供一种环保改性聚氨酯胶黏剂的制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种环保改性聚氨酯胶粘剂，包括以下重量份数的成分：聚酯多元醇15～25 份、异氰酸酯2～4份、溶剂30～80份、粘度调节剂30～40份、催化剂0.01～0.03 份、扩链剂0.1～0.5份、终止剂0.2～0.5份和溶纤剂0.2～0.5份。

溶剂包括丁酮、乙酸乙酯和碳酸二甲酯。溶剂的各组分的质量份数如下：丁 酮10～30份、乙酸乙酯10～25份和碳酸二甲酯10～25份。

聚酯多元醇选自分子量为3000的聚酯多元醇、分子量为2000的聚酯多元醇 和分子量为1000的聚酯多元醇。

异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。

粘度调节剂采用丙酮。催化剂采用有机锡催化剂。终止剂采用甲醇。溶纤剂 采用乙二醇单甲醚。

扩链剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、乙二胺、新戊二醇、二乙醇 胺和三乙醇胺。

上述环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

1)控制反应温度为80℃，向反应釜中依次加入聚酯多元醇和溶剂，混合搅 拌均匀；

2)控制反应温度为82～85℃，向反应釜中依次加入异氰酸酯和催化剂，混 合搅拌均匀，反应3～5h；

3)控制反应温度为82～85℃，加入扩链剂，混合搅拌均匀继续反应1～3h；

4)控制反应温度为80～82℃，向反应釜中加入终止剂，混合搅拌均匀继续 反应1～2h；

5)向反应釜中加入溶纤剂，混合搅拌均匀继续反应1～2h；

6)控制反应温度50℃以下，向反应釜中加入粘度调节剂混合搅拌均匀后出 料。

步骤1)中，控制搅拌速度为80r/min～100r/min。

步骤2)-3)中，控制搅拌速度为90r/min～150r/min。

步骤4)-6)中，控制搅拌速度为90r/min～120r/min。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种环保改性聚氨酯胶黏剂，使用了 不同类型的异氰酸酯，提高了所得环保改性聚氨酯胶粘剂的应用范围；提供了一 种可控的反应工艺，确认了较低温度下反应生成环保改性聚氨酯胶粘剂的可行 性；采用混合溶剂，使用低成本的丙酮、丁酮、碳酸二甲酯和乙酸乙酯，不使用 有毒有害的“三苯”溶剂(苯、甲苯、二甲苯)，降低污染，提高生产的可操控 性，同时降低产品的综合成本。本发明的一种环保改性聚氨酯胶黏剂的制备方法 路线清晰，条件温和，操控安全，可操作性强。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明进一步说明。

一种环保改性聚氨酯胶粘剂，包括以下重量份数的成分：聚酯多元醇15～25 份、异氰酸酯2～4份、溶剂30～80份、粘度调节剂30～40份、催化剂0.01～0.03 份、扩链剂0.1～0.5份、终止剂0.2～0.5份和溶纤剂0.2～0.5份。

溶剂包括丁酮、乙酸乙酯和碳酸二甲酯。溶剂的各组分的质量份数如下：丁 酮10～30份、乙酸乙酯10～25份和碳酸二甲酯10～25份。

聚酯多元醇选自分子量为3000的聚酯多元醇、分子量为2000的聚酯多元醇 和分子量为1000的聚酯多元醇。

异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。

粘度调节剂采用丙酮。催化剂采用有机锡催化剂。终止剂采用甲醇。溶纤剂 采用乙二醇单甲醚。

扩链剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、乙二胺、新戊二醇、二乙醇 胺和三乙醇胺。

上述环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

1)控制反应温度为80℃，向反应釜中依次加入聚酯多元醇和溶剂，混合搅 拌均匀；

2)控制反应温度为82～85℃，向反应釜中依次加入异氰酸酯和催化剂，混 合搅拌均匀，反应3～5h；

3)控制反应温度为82～85℃，加入扩链剂，混合搅拌均匀继续反应1～3h；

4)控制反应温度为80～82℃，向反应釜中加入终止剂，混合搅拌均匀继续 反应1～2h；

5)向反应釜中加入溶纤剂，混合搅拌均匀继续反应1～2h；

6)控制反应温度50℃以下，向反应釜中加入粘度调节剂混合搅拌均匀后出 料。

步骤1)中，控制搅拌速度为80r/min～100r/min。

步骤2)-3)中，控制搅拌速度为90r/min～150r/min。

步骤4)-6)中，控制搅拌速度为90r/min～120r/min。

实施例一

一种环保改性聚氨酯胶粘剂，包括聚酯多元醇、异氰酸酯、溶剂、粘度调节 剂、催化剂、扩链剂、终止剂和溶纤剂，其中，聚酯多元醇包括分子量为3000 的聚酯多元醇；异氰酸酯采用MDI；溶剂包括丁酮、乙酸乙酯和碳酸二甲酯； 粘度调节剂采用丙酮；

催化剂采用有机锡催化剂T-12；扩链剂包括乙二醇和1,4-丁二醇；终止剂采用甲醇。各组分含量见表1。

环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

1)反应釜预热，控制反应温度为80℃，向反应釜中依次加入聚酯多元醇和 溶剂，控制搅拌速度为80～100r/min，混合搅拌均匀；

2)反应釜升温，控制反应温度为82～85℃，向反应釜中依次加入异氰酸酯 和催化剂，控制搅拌速度为90～150r/min，混合搅拌均匀，反应反应3～5h；

3)保持反应温度82～85℃，搅拌速度90～150r/min，向反应釜中加入扩链剂， 继续反应1～3h；

4)反应釜降温，控制反应温度为80～82℃，控制搅拌速度为90～120r/min， 向反应釜中加入终止剂，继续反应1～2h；

5)控制反应温度为80～82℃，控制搅拌速度为90～120r/min，向反应釜中加 入溶纤剂乙二醇单甲醚，继续反应1～2h；

6)反应釜降温，控制反应温度50℃以下，控制搅拌速度为90～120r/min， 向反应釜中加入粘度调节剂后出料。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于，所述异氰酸酯包括HDI和HMDI，各组 分含量见表1。

实施例三

实施例三与实施例一的区别在于，所述扩链剂包括1,3-丁二醇和乙二胺，各 组分含量见表1。

实施例四

实施例四与实施例一的区别在于，所述扩链剂包括二乙醇胺和三乙醇胺，各 组分含量见表1。

实施例五

实施例五与实施例一的区别在于，聚酯多元醇包括分子量为3000的聚酯多 元醇和分子量为2000的聚酯多元醇，扩链剂包括1,4-丁二醇和新戊二醇，各组 分含量见表1。

实施例六

实施例六与实施例一的区别在于，聚酯多元醇包括分子量为3000的聚酯多 元醇和分子量为1000的聚酯多元醇，扩链剂包括二乙醇胺和三乙醇胺，各组分 含量见表1。

将实施例一～六制备得到的环保改性聚氨酯胶粘剂进行如下项目测试，结果 见表2～3：

1、初粘性，参考标准：GB-19340-2014。

2、剥离强度，参考标准：GB-19340-2014。

3、耐热老化性，参考标准：GB-19340-2014。

4、剪切强度，参考标准：GB-19340-2014。

5、蠕变性，参考标准：GB-19340-2014。

6、有害物质限量，参考标准：GB-19340-2014。

表1实施例所述环保改性聚氨酯胶粘剂各组分的质量份数(单位：份)

表2实施例所述环保改性聚氨酯胶粘剂的粘接性能

表3实施例所述环保改性聚氨酯胶粘剂中的所含有害物质限量

由表2可以看出：本发明所述环保改性聚氨酯胶粘剂初粘性平均值为 2.05N/mm、剥离强度平均值为4.53N/mm、耐热老化性平均值为4.53N/mm、剪 切强度平均值为2.4MPa、蠕变性平均值为3.08mm；本发明所得到的产品，其各 方面性能均优于国家标准。

由表3可以看出：本发明所述环保改性聚氨酯胶粘剂在苯含量、甲苯+二甲 苯含量、游离甲苯二异氰酸酯含量、正己烷、总卤代烃含量检测中均未检出，总 挥发性有机物含量为716.5g/L；本发明所得到的产品，其各方面性能均优于国家 标准。

综上所述，本发明所述环保改性聚氨酯胶粘剂，采用了不同类型的异氰酸酯 进行反应，确认了反应的合理性，有效的提高了粘结强度。同时，由于采用高低 分子量的多元醇进行搭配，不同扩链剂混合扩链的反应方式，在所得到产品固含 量有效提升的情况下，其内聚强度、活性和极性都获得了得到显著提高。更重要 的是，本发明所述环保改性聚氨酯胶粘剂，没有采用苯、甲苯、二甲苯等“三苯” 溶剂，转而使用低成本的丁酮、碳酸二甲酯和乙酸乙酯作为主要溶剂，有效减轻 了对一线生产人员的职业健康危害，降低了环境污染，同时使产品综合成本降低。 本发明所述环保改性聚氨酯胶粘剂产品，综合性能好，生产工艺可操作性好，适 合工厂现场使用。

本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神 和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术 的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种环保改性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：包括以下重量份数的成分：聚酯多元醇15～25份、异氰酸酯2～4份、溶剂30～80份、粘度调节剂30～40份、催化剂0.01～0.03份、扩链剂0.1～0.5份、终止剂0.2～0.5份和溶纤剂0.2～0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种环保改性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的溶剂包括以下重量份数的成分：丁酮10～30份、乙酸乙酯10～25份和碳酸二甲酯10～25份。

3.根据权利要求1所述的一种环保改性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的聚酯多元醇选自分子量为3000的聚酯多元醇、分子量为2000的聚酯多元醇和分子量为1000的聚酯多元醇。

4.根据权利要求1所述的一种环保改性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。

5.根据权利要求1所述的一种环保改性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的粘度调节剂采用丙酮，催化剂采用有机锡催化剂，终止剂采用甲醇，溶纤剂采用乙二醇单甲醚。

6.根据权利要求1所述的一种环保改性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述的扩链剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、乙二胺、新戊二醇、二乙醇胺和三乙醇胺。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)控制反应温度为80℃，向反应釜中依次加入聚酯多元醇和溶剂，混合搅拌均匀；

2)控制反应温度为82～85℃，向反应釜中依次加入异氰酸酯和催化剂，混合搅拌均匀，反应3～5h；

3)控制反应温度为82～85℃，加入扩链剂，混合搅拌均匀继续反应1～3h；

4)控制反应温度为80～82℃，向反应釜中加入终止剂，混合搅拌均匀继续反应1～2h；

5)向反应釜中加入溶纤剂，混合搅拌均匀继续反应1～2h；

6)控制反应温度50℃以下，向反应釜中加入粘度调节剂混合搅拌均匀后出料。

8.根据权利要求7所述的环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，控制搅拌速度为80r/min～100r/min。

9.根据权利要求7所述的环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤2)-3)中，控制搅拌速度为90r/min～150r/min。

10.根据权利要求7所述的环保改性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤4)-6)中，控制搅拌速度为90r/min～120r/min。