CN110467899A - 一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂 - Google Patents

一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由A组分和B组分按照100：2～10的质量比混合而成，所述的A组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水性聚氨酯分散体40～60份、VAE乳液15～30份、THFA聚合物乳液20～30份、助剂3～5份；所述助剂至少包括润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂；所述THFA聚合物乳液为采用特殊方式所制备的聚合物乳液。其对低表面张力的基材的粘接强度高、粘接力稳定、胶粘接件耐高温性能优异，在高温环境中粘接强度高，该胶粘剂能够广泛应用于汽车内饰行业PP、ABS与PVC皮革等基材的粘接。

Description

一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂
技术领域
本发明提供了一种粘结强度高、粘结力稳定的双组分水性聚氨酯胶粘剂，属于聚氨酯胶粘剂技术领域。
背景技术
水性聚氨酯胶粘剂作为一种不含有机溶剂的安全环保的胶粘剂，具有无毒、安全、无异味、快干、胶膜柔韧、耐低温性优异等特点，越来越广泛地应用于各行各业。
然而现有的水性聚氨酯胶粘剂存在诸多缺点，主要体现在以下几个方面：1、对于低表面张力的基材的粘结力差，例如PP、ABS与PVC皮革等基材。目前本领域中为了增强对于上述基材的粘结力，会用火焰、底涂剂或等离子处理等方式对上述基材表面进行处理以增大粘结力，然而上述处理方式存在处理过程麻烦(火焰处理动火有安全隐患、底涂剂处理会挥发大量有机溶剂)、粘接强度提升很有限、处理效果不稳定等缺陷。2、其胶粘接件耐高温性能不好，在高温环境中胶的粘接强度降低。
发明内容
本发明提供了一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，解决了背景技术中的不足，其对低表面张力的基材(如PP基材)的粘接强度高、粘接力稳定、胶粘接件耐高温性能优异，在高温环境中粘接强度高，该胶粘剂能够广泛应用于汽车内饰行业PP、ABS与PVC皮革等基材的粘接。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由A组分和B组分按照100：2～10的质量比混合而成，所述的A组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水性聚氨酯分散体40～60份、VAE乳液15～30份、THFA聚合物乳液20～30份、助剂3～5份；
所述助剂至少包括润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂；
所述THFA聚合物乳液为采用以下方式所制备的：(1)向反应容器内加入水230～330份、pH缓冲剂2～4份、乳化剂8～12份，在搅拌条件下加热至55～65℃并保温；(2)然后再向反应容器中加入预先混合均匀的THFA250～350份、HEA30～50份以及MAA15～25份，在搅拌条件下加热至73～83℃并保温；(3)在维持搅拌并保温的前提下，继续向反应容器中均匀滴加预先混合均匀的THFA170～210份和引发剂3～5份，滴加完毕后保持搅拌并保温，使反应体系发生聚合反应；(4)在维持搅拌并保温的前提下，继续向反应容器中均匀滴加预先混合均匀的水40～60份和引发剂2～4份，滴加完毕后保持搅拌并保温，使反应体系继续发生聚合反应；(5)聚合反应完毕后，将反应体系降温至40℃以下，用滤布过滤，过滤得到的过滤液即为产物THFA聚合物乳液；
所述的B组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水分散型异氰酸酯固化剂95～99份、水性色浆1～5份。
步骤(1)～(4)中，反应容器内的搅拌速度为200～400r/min。
所述引发剂为过硫酸铵，所述pH缓冲剂为三乙胺，所述乳化剂为K12乳化剂。
步骤(1)中加热至60℃并保温10min。
步骤(2)中加热至78℃并保温30min。
步骤(3)和步骤(4)中均保温120min。
步骤(3)和步骤(4)中均在30min内滴加完毕。
步骤(5)中采用200目滤布进行过滤。
本发明提供的技术方案中创造性的引入一种特殊的材料THFA(四氢呋喃丙烯酸酯)并将其制成THFA聚合物乳液，以解决THFA与水性聚氨酯胶粘剂体系的相容性问题，并向THFA分子结构中接枝羟基和羧基，再配合水分散型异氰酸酯固化剂，制备一种用于粘接无需处理的PP基材的双组分水性聚氨酯胶粘剂。
由于THFA材料对PP等塑料基材有着优异的附着力；且向其接枝的羟基和羧基以及水性聚氨酯分散体，均可以与水分散型异氰酸酯固化剂发生交联反应形成三维网状结构高分子，亦可提高胶接件的耐高温性能；本技术方案所制胶粘剂免去了传统的对PP基材的火焰或底涂剂或等离子的效果不稳定之处理方式，无需对PP基材预处理即可粘接，故粘接稳定性极大提高。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本申请所制得的胶粘剂对PP、ABS与PVC皮革等基材有优异的粘接强度，对基材粘接力稳定性高，且PP基材无需预处理，省时省力；2、本技术方案所制胶粘剂粘接件耐高温性能优异在高温环境中粘接强度高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
以下实施例中，所述THFA聚合物乳液的制备方法如下所述：
原料、仪器准备：THFA(四氢呋喃丙烯酸酯)、HEA(丙烯酸-2-羟基乙酯)、MAA(甲基丙烯酸)、引发剂过硫酸铵、乳化剂K12(十二烷基硫酸钠)、pH缓冲剂三乙胺、水；带恒温加热装置、顶部有数显搅拌器、热电偶、冷凝管、滴料漏斗的四口反应烧瓶，烧杯，等。
实验过程：a.向上述反应烧瓶中加入280g水、3g三乙胺及10g乳化剂K12，开启保持300r/min搅拌，并加热至60℃，保温10min；
b.向上述a中加入预先混合均匀的300gTHFA、40gHEA、20gMAA，保持搅拌，保温78℃*30min；
c.向上述b中以滴料漏斗缓慢滴加预先混合均匀的190gTHFA、4g过硫酸铵引发剂，30min均匀滴加完，保持搅拌，保温78℃*120min让其聚合反应；
d.向上述c中以滴料漏斗缓慢滴加预先混合均匀的50g水、3g过硫酸铵引发剂，30min均匀滴加完，再以100g水洗净滴料漏斗并将此水溶液加入反应烧瓶中，保持搅拌，保温78℃*120min让其充分聚合反应；
e.将上述d中液体冷却至40℃以下，用200目滤布过滤得到995g过滤液即得产物THFA聚合物乳液。
实施例1
本实施例中提供的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由A组分和B组分按照100：5的质量比混合而成，所述的A组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水性聚氨酯分散体50份、VAE乳液27份、THFA聚合物乳液20份、助剂3份；所述助剂包括润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂；
所述的B组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水分散型异氰酸酯固化剂99份、水性色浆1份。
实施例2
本实施例中提供的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由A组分和B组分按照100：5的质量比混合而成，所述的A组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水性聚氨酯分散体50份、VAE乳液17份、THFA聚合物乳液30份、助剂3份；所述助剂包括润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂；
所述的B组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水分散型异氰酸酯固化剂98份、水性色浆2份。
对比例
本对比例中提供的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由A组分和B组分按照100：5的质量比混合而成，所述的A组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水性聚氨酯分散体50份、VAE乳液47份、助剂3份；所述助剂包括润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂；
所述的B组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水分散型异氰酸酯固化剂99份、水性色浆1份。
粘结性能实验
将上述实施例以及对比例中所制备的双组分水性聚氨酯胶粘剂进行粘结性实验，实验结果如下表所示：
从上表所记载的实验结果可以得出以下结论：
1、对比实验1为未添加本技术方案所制的自制THFA聚合物乳液，PP基材进行火焰预处理(处理过程麻烦，费时费力)，在常温及高温环境中其对PP与PVC皮革的粘接力均很低，并且组内的5个样件粘接力测试数据波动很大，体现了粘接力不稳定；
2、对比实验2为未添加本技术方案所制的自制THFA聚合物乳液，PP基材进行底涂剂预处理(处理过程麻烦，费时费力，挥发溶剂气味大)，在常温及高温环境中其对PP与PVC皮革的粘接力均很低，并且组内的5个样件粘接力测试数据波动很大，体现了粘接力不稳定；
3、对比实验3为未添加本技术方案所制的自制THFA聚合物乳液，PP基材进行未进行预处理，在常温及高温环境中其对PP与PVC皮革的粘接力均很低；在常温及高温环境中其对ABS与PVC皮革的粘接力较低(对比实施例1、2)；
4、实施例1、2为添加本技术方案所制的自制THFA聚合物乳液，PP基材进行未进行预处理(省时省力)，在常温及高温环境中其对PP与PVC皮革的粘接力均显著提高(对比对比实验1、2、3)，高温环境中的粘接力测试数据接近常温环境中的粘接力测试数据，且组内5个样件粘接力测试数据平稳，体现了本方案所制胶粘剂的耐高温性能优异，且粘接力稳定；在常温及高温环境中其对ABS与PVC皮革的粘接力均显著提高(对比对比实验3)，高温环境中的粘接力测试数据接近常温环境中的粘接力测试数据，且组内5个样件粘接力测试数据平稳，体现了本方案所制胶粘剂的耐高温性能优异，且粘接力稳定。

Claims (8)

1.一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由A组分和B组分按照100：2～10的质量比混合而成，其特征在于所述的A组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水性聚氨酯分散体40～60份、VAE乳液15～30份、THFA聚合物乳液20～30份、助剂3～5份；
所述助剂至少包括润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂；
所述THFA聚合物乳液为采用以下方式所制备的：(1)向反应容器内加入水230～330份、pH缓冲剂2～4份、乳化剂8～12份，在搅拌条件下加热至55～65℃并保温；(2)然后再向反应容器中加入预先混合均匀的THFA250～350份、HEA30～50份以及MAA15～25份，在搅拌条件下加热至73～83℃并保温；(3)在维持搅拌并保温的前提下，继续向反应容器中均匀滴加预先混合均匀的THFA170～210份和引发剂3～5份，滴加完毕后保持搅拌并保温，使反应体系发生聚合反应；(4)在维持搅拌并保温的前提下，继续向反应容器中均匀滴加预先混合均匀的水40～60份和引发剂2～4份，滴加完毕后保持搅拌并保温，使反应体系继续发生聚合反应；(5)聚合反应完毕后，将反应体系降温至40℃以下，用滤布过滤，过滤得到的过滤液即为产物THFA聚合物乳液；
所述的B组分包括以下组分，各组分以及各组分的质量份数为：水分散型异氰酸酯固化剂95～99份、水性色浆1～5份。
2.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：步骤(1)～(4)中，反应容器内的搅拌速度为200～400r/min。
3.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵，所述pH缓冲剂为三乙胺，所述乳化剂为K12乳化剂。
4.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：步骤(1)中加热至60℃并保温10min。
5.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：步骤(2)中加热至78℃并保温30min。
6.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：步骤(3)和步骤(4)中均保温120min。
7.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：步骤(3)和步骤(4)中均在30min内滴加完毕。
8.根据权利要求1所述的具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：步骤(5)中采用200目滤布进行过滤。
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