CN110885660A - 一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法，涉及聚氨酯热熔胶技术领域。其技术要点是：一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，包括如下重量份数的组分：聚醚多元醇30‑54份；聚酯多元醇15‑32份；聚烯烃2‑6份；异氰酸酯13‑21份；香豆酮‑茚树脂5‑10份；丙烯酸丁酯1‑5份；催化剂0.005‑0.05份；助剂0.005‑2份。上述所用原料易得，成本较低，制备得到的聚氨酯热熔胶综合性能优异，能够广泛地应用于未经表面处理的PE、PP、PVC膜，以及其它低表面能纺织面料等。

Description

一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯热熔胶技术领域，更具体地说，它涉及一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
近年来，单组分湿气固化型聚氨酯热熔胶走进人们的视野，并逐渐得到广泛应用。因其预聚体含有-NCO活性基团，能与空气中的湿气或者织物表面的活泼氢反应，生成部分交联网状结构，从而得到较高的粘接强度。它的粘接强度、耐热、耐水解，以及耐化学品的性能均优于传统热熔胶。此外，单组分湿气固化型聚氨酯热熔胶因制备过程简单、施胶便捷、环保无污染等优势，逐步得到各行各业的青睐。但因聚氨酯预聚体的极性较高，对于一些低极性或非极性的低表面能材料附着力差、润湿效果差，导致其粘接强度大大下降，从而限制了其在低表面能材料领域的应用。
在公开号为CN108251040A的中国发明申请专利中公开了一种低表面能湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，该热熔胶主要通过有机硅多元醇和硅烷封端聚合物与多异氰酸酯反应制备而成，其中按重量份数计，包括有机硅多元醇70-90份；硅烷封端聚合物10-20份；异氰酸酯10-25份；助剂0.5-2.5份。上述制备的聚氨酯热熔胶对对PP、超疏水织物的浸润性优于市售热熔胶，其粘接强度高，应用范围广泛。但由于其原料不易得，并且成本较高，不适合低成本用胶生产。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其具有原料易得，成本较低的优点，且制备得到的聚氨酯热熔胶综合性能优异，能够广泛地应用于未经表面处理的PE、PP、PVC膜，以及其它低表面能纺织面料等。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，包括如下重量份数的组分：
聚醚多元醇：30-54份；
聚酯多元醇：15-32份；
聚烯烃：2-6份；
异氰酸酯：13-21份；
香豆酮-茚树脂：5-10份；
丙烯酸丁酯：1-5份；
催化剂：0.005-0.05份；
助剂：0.005-2份。
通过采用上述技术方案，本发明采用聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合多元醇原料，这样使得本发明制备的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶对低表面能材料的表面润湿效果好，且兼具有聚醚型聚氨酯热熔胶和聚酯型聚氨酯热熔胶两者的优点，即熔体粘度稳定性好、耐水性好、成本低、初粘和终粘强度好、柔韧性较好。此外，本发明制备的聚氨酯热熔胶除了具有传统热塑性热熔胶快速年节定位、提供较高的初粘强度优点，也能进一步固化交联，使胶层的粘结力、内聚强度等都能得到明显的提高。
香豆酮-茚树脂由煤焦油的160-185℃馏分经聚合而成，在热熔胶组分中加入少量香豆酮-茚树脂可起到增粘增强作用；丙烯酸丁酯为线性聚合物，其与预聚体的相容性较好，可改善聚氨酯热熔胶的柔韧性和成膜性能，提高胶黏剂的触黏，提高定位性能。
进一步优选为，所述聚醚多元醇的数均分子量为400-1000，包括聚乙二醇和/或聚丙二醇。
通过采用上述技术方案，上述材料的选用以及数均分子量的控制均满足聚氨酯树脂的合成需要。
进一步优选为，所述聚酯多元醇的数均分子量为2000-6000，包括脂肪族聚酯二醇和/或芳香族聚酯二醇。
通过采用上述技术方案，脂肪族聚酯多元醇型聚氨酯因分子内含有较多的酯基、氨基等极性基团，内聚强度和附着力强，具有较高的强度、耐磨性，由其作为原料制备得到的聚氨酯弹性体结晶性强，初粘力大，得到制品的机械强度也较高；芳香族聚酯制得的聚氨酯具有优良的耐水解性、耐热性和黏附性。
进一步优选为，所述脂肪族聚酯二醇采用聚乙二酸聚酯二元醇、聚己内酯二元醇和聚碳酸酯二醇中的一种；所述芳香族聚酯二醇为邻苯二甲酸酐聚酯二元醇。
通过采用上述技术方案，上述材料的选用满足聚氨酯树脂的合成需要。
进一步优选为，所述聚烯烃的Mr＝50000、100000、200000中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，聚烯烃是一种应用十分广泛的高分子材料，其加入到热熔胶中可改善热熔胶的韧性和弹性，且能够较好的调整胶体的熔融稠度。
进一步优选为，所述异氰酸酯采用二苯基甲烷二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。
通过采用上述技术方案，二苯基甲烷二异氰酸酯为白色至淡黄色熔融固体，适用于合成聚氨酯预聚体，甲苯二异氰酸酯易与含有活性氢原子的化合物作用，即与二元醇作用而生成线型聚氨酯树脂。
进一步优选为，所述异氰酸酯的指数为2.5-3.5。
通过采用上述技术方案，指数为2.5-3.5的异氰酸酯满足上述聚氨酯热熔胶的合成需要。
进一步优选为，催化剂采用钛酸四丁酯、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、双吗啉基二乙基醚中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，上述选用的催化剂材料性能较稳定，能够催化聚氨酯预聚体的合成，加快反应速率，使得合成的聚氨酯预聚体较为稳定。
进一步优选为，所述助剂为基材润湿剂，其采用BYK-306、BYK-333、BYK-348、BYK-3700、TEGO-1484、TEGO-482中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，上述选用的材料均为基材润湿剂，使得聚氨酯热熔胶在使用融化时更好的润湿低表面材料的表面，提高粘结强度。
本发明的目的二在于提供一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶的制备方法，本发明提供的制备方法操作简单易控，适合大规模工业生产应用。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1，称取相应重量份数的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃于常压下加热混合均匀，转移至-0.1MPa的真空条件下，升温至140℃，保持1-2h后降温至70-80℃，得到混合物A。
S2，在惰性气体的保护下，将异氰酸酯、香豆酮-茚树脂和丙烯酸丁酯加至混合物A中，反应1-2h后，NCO含量达到理论值时，得到混合物B。
S3，在惰性气体的保护下，将催化剂和助剂加至混合物B中，真空条件下搅拌5分钟，出料后迅速用铝箔袋密封包装，制得所述用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
通过采用上述技术方案，本发明提供的制备方法操作简单易控，需要的反应条件相对温和，所用设备较为简单，适合大规模工业生产应用。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的主要原料来源广泛，成本较低，适合低成本用胶生产，本发明制备的适用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶具有较高的初粘强度、对低表面能材料的表面润湿效果好，并且能获得较高的终粘强度，此外还具有耐水耐热等特点，综合性能优异，能够广泛应用于未经表面处理的PE、PP、PVC膜，以及其它低表面能纺织面料等；
(2)本发明还在配方中加入了香豆酮-茚树脂和丙烯酸丁酯，能够大幅度提升胶体的粘结强度，改善聚氨酯热熔胶的柔韧性和成膜性能，提高胶黏剂的触黏，提高定位性能；
(3)本发明提供的制备方法操作简单易控，需要的反应条件相对温和，所用设备较为简单，适合大规模工业生产应用。
附图说明
图1为本发明中实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
S1，称取相应重量份数的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃于常压下加热混合均匀，转移至-0.1MPa的真空条件下，升温至140℃，保持1h后降温至70℃，得到混合物A。
S2，在氮气的保护下，将异氰酸酯、香豆酮-茚树脂和丙烯酸丁酯加至混合物A中，110℃反应1h后，NCO含量达到2.8时，得到混合物B。
S3，在氮气的保护下，将催化剂和助剂加至混合物B中，真空条件下搅拌5分钟，出料后迅速用铝箔袋密封包装，制得所述用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
本实施例中的聚醚多元醇采用分子量为1000g/mol的聚乙二醇，聚酯多元醇采用分子量为1000g/mol的聚乙二酸聚酯二元醇，聚烯烃采用分子量为50000g/mol的乙丙共聚物，异氰酸酯采用指数为2.5的二苯基甲烷二异氰酸酯，催化剂采用钛酸四丁酯，助剂采用BYK-306。
实施例2-6：一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-6中各组分及其重量份数
Figure BDA0002326904770000041
Figure BDA0002326904770000051
实施例7：一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的聚醚多元醇采用分子量为500g/mol的聚丙二醇，聚酯多元醇采用分子量为500g/mol的邻苯二甲酸酐聚酯二元醇，聚烯烃采用分子量为70000g/mol的乙丙共聚物，异氰酸酯采用指数为2.8的甲苯二异氰酸酯，催化剂采用二月桂酸二丁基锡，助剂采用BYK-333。
实施例8：一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，所用原料组分和重量份数均与实施例1相同，与实施例1的不同之处在于，具体制备步骤为：
S1，称取相应重量份数的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃于常压下加热混合均匀，转移至-0.1MPa的真空条件下，升温至140℃，保持2h后降温至80℃，得到混合物A。
S2，在氮气的保护下，将异氰酸酯、香豆酮-茚树脂和丙烯酸丁酯加至混合物A中，110℃反应2h后，NCO含量达到2.8时，得到混合物B。
S3，在氮气的保护下，将催化剂和助剂加至混合物B中，真空条件下搅拌5分钟，出料后迅速用铝箔袋密封包装，制得所述用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
对比例1：一种聚氨酯热熔胶，与实施例1的不同之处在于，未添加香豆酮-茚树脂。
对比例2：一种聚氨酯热熔胶，与实施例1的不同之处在于，未添加丙烯酸丁酯。
对比例3：一种聚氨酯热熔胶，与实施例1的不同之处在于，采用普通市售的热熔胶。
性能测试
分别对实施例1-8和对比例1-3制得的热熔胶进行物性测试，测试结果计入下列表2中。
其中熔融粘度测试按照HG/T3660-1999；
剥离强度测试按照FZ/T01085-2018进行；
润湿性测试方法：将热熔胶在基材表面进行点胶，30s后观察胶体液滴在基材表面的铺展和浸润状态，以接触角的大小来确定热熔胶对基材的润湿性优劣情况。
表2性能测试结果
Figure BDA0002326904770000061
从上述测试数据中可知，与对比例1-3相比，本发明制备的热熔胶具有较低的熔融粘度，较高的剥离强度和较优的润湿性，说明采用本发明制备的制备得到的聚氨酯热熔胶综合性能优异，对低表面能材料的表面润湿效果好，粘度强度较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
聚醚多元醇：30-54份；
聚酯多元醇：15-32份；
聚烯烃：2-6份；
异氰酸酯：13-21份；
香豆酮-茚树脂：5-10份；
丙烯酸丁酯：1-5份；
催化剂：0.005-0.05份；
助剂：0.005-2份。
2.根据权利要求1所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为400-1000，包括聚乙二醇和/或聚丙二醇。
3.根据权利要求1所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇的数均分子量为2000-6000，包括脂肪族聚酯二醇和/或芳香族聚酯二醇。
4.根据权利要求3所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述脂肪族聚酯二醇采用聚乙二酸聚酯二元醇、聚己内酯二元醇和聚碳酸酯二醇中的一种；所述芳香族聚酯二醇为邻苯二甲酸酐聚酯二元醇。
5.根据权利要求1所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚烯烃的Mr=50000、100000、200000中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯采用二苯基甲烷二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。
7.根据权利要求6所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯的指数为2.5-3.5。
8.根据权利要求1所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，催化剂采用钛酸四丁酯、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、双吗啉基二乙基醚中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述助剂为基材润湿剂，其采用BYK-306、BYK-333、BYK-348、BYK-3700、TEGO-1484、TEGO-482中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，称取相应重量份数的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃于常压下加热混合均匀，转移至-0.1MPa的真空条件下，升温至140℃，保持1-2h后降温至70-80℃，得到混合物A；
S2，在惰性气体的保护下，将异氰酸酯、香豆酮-茚树脂和丙烯酸丁酯加至混合物A中，反应1-2h后，NCO含量达到理论值时，得到混合物B；
S3，在惰性气体的保护下，将催化剂和助剂加至混合物B中，真空条件下搅拌5分钟，出料后迅速用铝箔袋密封包装，制得所述用于低表面能材料的聚氨酯热熔胶。
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