CN110527479A - 一种超支化型热塑性聚氨酯胶黏剂及其在消防水带中的应用 - Google Patents

一种超支化型热塑性聚氨酯胶黏剂及其在消防水带中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到消防水带用胶黏剂领域，特别涉及到一种具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂，还涉及到制备方法及其在消防水带领域的应用。首先PTMG和MDI在80‑90℃下反应2‑3h合成端异氰酸酯基预聚物（ITPE）；ITPE与过量的DIPA在冰水浴的条件下反应20‑30min合成羟基封端的预聚物（HTPE）；HTPE与一定量的ITPE、二月桂酸二丁基锡在50‑80℃下反应15‑18h，反应结束后加入过量的DIPA合成具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯。通过控制HTPE、ITPE及DIPA的比例及加料顺序，合成不同代数的具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯，最终制备出含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。本发明所制备的胶黏剂具有良好的热稳定性，能够有效提升其与被粘接材料的粘结强度，制备工艺简单，适合工业化生产。可反复加热冷却固化，属于环境友好型材料。

Description

一种超支化型热塑性聚氨酯胶黏剂及其在消防水带中的应用
技术领域
本发明涉及到消防水带用胶黏剂领域，特别涉及到一种具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂，还涉及到制备方法及其在消防水带领域的应用。
背景技术
消防水带是用来运送高压水或泡沫等阻燃液体的软管。主要由内衬、织物层、覆盖层、胶黏层几部分组成。胶粘层使织物层与衬里或织物层与覆盖层之间形成强而韧的粘结作用，目前使用的胶黏剂主要有橡胶型固体胶粘剂、溶剂型ＰＵ胶、ＰＵ固体热熔胶及聚烯烃热熔胶等。
聚氨酯含有极性较强的氨基甲酸酯及脲基甲酸酯基团，能与含有活泼氢的材料，比如与泡沫塑料、木材、皮革、纸张、织物、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料形成优良的黏合作用。考虑到消防水带生产工艺的需要及保护环境的重要性常采用热塑性聚氨酯胶黏剂（TPU）,热塑性聚氨酯胶黏剂在使用时经过加热熔化可涂覆于基材表面，冷却固化时可依靠氢键作用发生物理交联产生一定的粘结作用，具有良好的韧性及粘结强度，可以反复加热-冷却-固化，不含有毒有机溶剂，属于环境友好型材料。
但是市面上所出售的热熔胶存在粘接强度低、热稳定性不好等问题，在恶劣条件下粘接织物层与内衬时不能起到较好的粘结作用，超支化聚合物具有大量末端可反应官能团，结合上述问题，我们在聚氨酯结构中引入超支化结构，增加了热熔胶热稳定性，增加了胶黏剂与被粘接材料的粘接位点，有效提升了胶黏剂的粘结强度。
本发明制备出一种含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂，首先用聚四氢呋喃多元醇（PTMG）与二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）制备出端异氰酸酯基预聚物（ITPE），然后用过量的二异丙醇胺（DIPA）与ITPE制备出羟基封端的预聚物（HTPE），通过控制HTPE、ITPE及DIPA的比例及加料顺序，合成不同代数的具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯，最终制备出具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂，该种胶黏剂具有良好的热稳定性，且能够有效提升其与被粘接材料的粘结强度。
发明内容
为了解决初粘强度低、热稳定性不好等问题，本发明合成了热稳定性好、初粘强度高的具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。
本发明是通过以下步骤实现的。
（1）PTMG和MDI在80-90℃下反应2-3h合成端异氰酸酯基预聚物（ITPE）
（2）ITPE与过量的DIPA在冰水浴条件下反应20-30min合成羟基封端的预聚（HTPE）
（3）HTPE与一定量的ITPE、二月桂酸二丁基锡在50-80℃下反应15-18h，反应结束后加入过量的DIPA合成具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯
本发明的有益效果：本发明合成了一种具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂，具有良好的热稳定性，能够有效提升其与被粘接材料的粘结强度。
具体实施方式。
以下是对本发明具体实施方法更为详尽的陈述，目的在于阐述本发明的构思以及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施实例一。
（1）用电子天平称取10.000 g（0.01 mol）PTMG加入带有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，通N2一段时间后再加入5.005 g（0.02 mol）MDI，80-90℃反应2-3 h，同时采用二正丁胺法跟踪测定NCO的含量，NNCO=0.02 mol时停止反应，得到端异氰酸酯基预聚物ITPE。
（2）将步骤（1）的四口烧瓶移至冰水浴中，缓慢滴加过量的二异丙醇胺，滴加完成以后继续搅拌20-30 min，得到羟基封端的预聚物HTPE。
（3）在步骤（2）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第一代超支化型热塑性聚氨酯。
（4）在步骤（3）的四口瓶中依次加入一定量的抗氧剂、增粘剂、填料等助剂，80-90℃搅拌均匀出料，即可得到含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。
（5）将消防水带织物层和PVC内衬分别裁剪为长100mm、宽为25mm的试样，将胶黏剂溶解成15%固含量的丁酮溶液，将溶液分别涂于织物层和PVC内衬上，放入80℃烘箱熟化7min，将编织层和PVC内衬粘接在一起，冷却，放置5min，进行相关性能测试。
实施实例二。
（1）用电子天平称取10.000 g（0.01 mol）PTMG加入带有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，通N2一段时间后再加入5.005 g（0.02 mol）MDI，80-90℃反应2-3 h，同时采用二正丁胺法跟踪测定NCO的含量，NNCO=0.02 mol时停止反应，得到端异氰酸酯基预聚物ITPE。
（2）将步骤（1）的四口烧瓶移至冰水浴中，缓慢滴加过量的二异丙醇胺，滴加完成以后继续搅拌20-30 min，得到羟基封端的预聚物HTPE。
（3）在步骤（2）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第一代超支化型热塑性聚氨酯。
（4）在步骤（3）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃继续反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第二代超支化型热塑性聚氨酯。
（5）在步骤（4）的四口瓶中依次加入一定量的抗氧剂、增粘剂、填料等助剂，80-90℃搅拌均匀出料，即可得到含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。
（6）将消防水带织物层和PVC内衬分别裁剪为长100mm、宽为25mm的试样，将胶黏剂溶解成15%固含量的丁酮溶液，将溶液分别涂于织物层和PVC内衬上，放入80℃烘箱熟化7min，将编织层和PVC内衬粘接在一起，冷却，放置5min，进行相关性能测试。
实施实例三。
（1）用电子天平称取10.000 g（0.01 mol）PTMG加入带有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，通N2一段时间后再加入5.005 g（0.02 mol）MDI，80-90℃反应2-3 h，同时采用二正丁胺法跟踪测定NCO的含量，NNCO=0.02 mol时停止反应，得到端异氰酸酯基预聚物ITPE。
（2）将步骤（1）的四口烧瓶移至冰水浴中，缓慢滴加过量的二异丙醇胺，滴加完成以后继续搅拌20-30 min，得到羟基封端的预聚物HTPE。
（3）在步骤（2）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第一代超支化型热塑性聚氨酯。
（4）在步骤（3）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃继续反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第二代超支化型热塑性聚氨酯。
（5）在步骤（4）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃继续反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第三代超支化型热塑性聚氨酯。
（6）在步骤（5）的四口瓶中依次加入一定量的抗氧剂、增粘剂、填料等助剂，80-90℃搅拌均匀出料，即可得到含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。
（7）将消防水带织物层和PVC内衬分别裁剪为长100mm、宽为25mm的试样，将胶黏剂溶解成15%固含量的丁酮溶液，将溶液分别涂于织物层和PVC内衬上，放入80℃烘箱熟化7min，将编织层和PVC内衬粘接在一起，冷却，放置5min，进行相关性能测试。
实施实例四。
（1）用电子天平称取10.000 g（0.01 mol）PTMG加入带有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，通N2一段时间后再加入5.005 g（0.02 mol）MDI，80-90℃反应2-3 h，同时采用二正丁胺法跟踪测定NCO的含量，NNCO=0.02 mol时停止反应，得到端异氰酸酯基预聚物ITPE。
（2）将步骤（1）的四口烧瓶移至冰水浴中，缓慢滴加过量的二异丙醇胺，滴加完成以后继续搅拌20-30 min，得到羟基封端的预聚物HTPE。
（3）在步骤（2）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第一代超支化型热塑性聚氨酯。
（4）在步骤（3）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃继续反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第二代超支化型热塑性聚氨酯。
（5）在步骤（4）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃继续反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第三代超支化型热塑性聚氨酯。
（6）在步骤（5）的四口烧瓶中加入一定量的ITPE、适量的催化剂二月桂酸二丁基锡，50-80℃继续反应15-18h，反应结束以后加入过量二异丙醇胺得到第四代超支化型热塑性聚氨酯。
（7）在步骤（5）的四口瓶中依次加入一定量的抗氧剂、增粘剂、填料等助剂，80-90℃搅拌均匀出料，即可得到含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。
（8）将消防水带织物层和PVC内衬分别裁剪为长100mm、宽为25mm的试样，将胶黏剂溶解成15%固含量的丁酮溶液，将溶液分别涂于织物层和PVC内衬上，放入80℃烘箱熟化7min，将编织层和PVC内衬粘接在一起，冷却，放置5min，进行相关性能测试。
对比实例一。
对比实施例中唯一不同就是将实施例中制备试样中使用的具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂更换为市售热塑性聚氨酯胶黏剂。
本发明对实施例1至实施例6和对比例1所得产品进行测试，测试的结果如表1所示。
性能测试。
熔融指数：GB/T3682.2-2018热塑性塑料熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动速率；软化点：GB/T15332-1994热熔胶粘剂软化点的测定环球法测试；剥离强度：GB/T532-2008硫化橡胶或热塑性橡胶与织物粘合强度的测定。
表1 性能测试。
根据表1实施实例一、二、三、四和对比实例一可以看出：随着代数的增加，具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂的热稳定性及剥离强度都要要优于市售热塑性聚氨酯胶黏剂。通常消防水带生产厂家在加工温度为150~190℃的条件下使用共挤出工艺将内衬和胶粘层共挤出，综合考虑其加工性能及内衬与织物层的粘结强度，可选用第三代超支化型热塑性聚氨酯进一步制备含有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。本发明所制备的胶黏剂具有良好的热稳定性及粘结性能，制备工艺简单，适合工业化生产，可反复加热冷却固化，属于环境友好型材料。

Claims (4)

1.一种超支化型热塑性聚氨酯胶黏剂的制备及其在消防水带中的应用，其所述的具有超支化结构的热塑性聚氨酯制备方法如下：
①PTMG和MDI在80-90℃下反应2-3h合成端异氰酸酯基预聚物（ITPE）；
②ITPE与过量的DIPA在冰水浴的条件下反应20-30min合成羟基封端的预聚物（HTPE）；
③HTPE与一定量的ITPE、二月桂酸二丁基锡在50-80℃下反应15-18h，反应结束后加入过量的DIPA合成具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯。
2.根据根据权利要求1所述的制备方法，其所述的具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯的结构如下。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于用来粘结织物层与内衬的胶黏剂是以具有超支化结构的第三代羟基封端的热塑性聚氨酯为主要原料制备的。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于控制HTPE、ITPE及DIPA的比例及加料顺序，合成不同代数的具有超支化结构的羟基封端的热塑性聚氨酯，最终制备出具有超支化结构的热塑性聚氨酯胶黏剂。
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