CN110894415A - 一种聚氨酯胶黏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胶黏剂,尤其涉及一种聚氨酯胶黏剂,包括低聚物多元醇、二苯甲烷‑4,4’‑二异氰酸酯、小分子扩链剂、内交联剂、外交联剂、助剂、催化剂、溶剂、表面活性剂、碳化二亚胺、抗氧剂、3‑5份N‑甲基‑4‑吗啉‑4‑基‑1‑丁胺,解决了现有技术中海绵制造过程中使用的胶水粘结强度不好,使得海绵的力学结构较差,弹性不足,非常松散的问题,通过选择合理的聚氨酯胶黏剂配方所制备的聚氨酯胶黏剂具有较好的初黏强度、终黏强度、适宜的开放时间、良好的耐水性和力学性能。本法所制备的聚氨酯胶黏剂作为海绵胶水对海绵中的各组分具有良好的粘结性,制得的海绵弹性好、紧实,不易脱胶。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂,尤其涉及一种聚氨酯胶黏剂。
背景技术
聚氨酯全称是聚氨酯甲酸脂,是指分子主链中基含有重复单元链胺酯基(-NHCOO-)的聚合物的统称。聚氨酯胶黏剂是以聚氨酯为基料的胶黏剂,聚氨酯胶黏剂中含有胺酯基、异氰酸酯基、脲基等极性基团,能够与还有活泼氢的材料形成共价键和氢键粘结在一起,通过调节聚氨酯的配方可以满足与金属、塑料、木材等不同材料的粘结。聚氨酯胶黏剂的低温性能优于其他类型的胶黏剂,除此之外,它还具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品等性能,因此,聚氨酯胶黏剂被广泛地应用于纺织、家具、建筑、汽车等领域。
近年来,人们的家具消费观念正在转变和突破,由以往对功能性的追求发展为个性化、时尚化、功能性、装饰化、美观化、环保化,因此家具的更新速度也会逐步加快。由于家具产品的生产中大量使用聚氨酯(PU)海绵,因此家具产品床垫、沙发等对PU海绵需求也将组成之间保持稳定增长。聚氨酯胶黏剂是海绵的制备过程中常用的胶水,聚氨酯胶黏剂的组成以及各组成之间的配比对海绵的性能具有非常重要的影响。目前,海绵制造过程中常常遇到的问题是:海绵制造过程中使用的聚氨酯胶水粘结强度不好,使得海绵的力学结构较差,弹性不足,非常松散。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了解决现有技术中海绵制造过程中使用的聚氨酯胶水粘结强度不好,使得海绵的力学结构较差,弹性不足,非常松散的问题,本发明提供了一种聚氨酯胶黏剂其组分包括低聚物多元醇、多异氰酸酯、小分子扩链剂、内交联剂、外交联剂、助剂、催化剂、溶剂、表面活性剂、碳化二亚胺、抗氧剂,本法所制备的聚氨酯胶黏剂作为海绵胶水对海绵中的各组分具有良好的粘结性,制得的海绵弹性好、紧实,不易脱胶。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种聚氨酯胶黏剂(以重量份计):包括低聚物多元醇100-120份、多异氰酸酯80-100份、小分子扩链剂10-20份、内交联剂0.5-2份、外交联剂1-3份、助剂10-15份、催化剂1-2份、溶剂80-100份、表面活性剂3-5 份、碳化二亚胺5-7份、抗氧剂1-2份、3-5份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺;
所述低聚物多元醇的分子量为2000,包括聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇、聚氧化乙烯二醇,聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇的重量比为12:1;
所述多异氰酸酯为对苯二亚甲基二异氰酸酯;
所述小分子扩链剂包括异佛尔酮二胺、1,4丁二醇,异佛尔酮二胺与 1,4丁二醇的重量比为1:2;
所述助剂包括4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯,4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯与二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的重量比为10:3:5,所述纳米二氧化钛的粒径为50-100nm。
所述内交联剂包括己三醇、三羟甲基丙烷,己三醇与三羟甲基丙烷的重量比为1:2。
所述外交联剂为三聚异氰酸酯。
所述溶剂为乙酸乙酯。
所述催化剂是有机锡催化剂、有机铋催化剂、叔胺类催化剂中的一种。
所述表面活性剂是丙烯酸酯、有机硅中的一种。
所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三(4-辛基苯基)亚磷酸酯的重量比为4:1。
所述的一种聚氨酯胶黏剂按照以下制备步骤合成:
(1)将溶剂提纯备用;
(2)将80-100份低聚物多元醇在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入50-70份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的50-80份溶剂,在转速1000rpm下使得预聚物在溶剂中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物溶液中加入小分子扩链剂10-20份、3-5份表面活性剂,在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续加入内交联剂0.5-2份、外交联剂1-3份、助剂10-15份、3-5份N-甲基-4- 吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,依次加入碳化二亚胺 5-7份、抗氧剂1-2份,在转速800rpm下快速搅拌均匀,然后加入催化剂1-2份,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
本发明的有益效果是:
(1)本发明提供的一种聚氨酯胶黏剂,具有较好的初黏强度、终黏强度和适宜的开放时间。
(2)本发明提供的一种聚氨酯胶黏剂,具有良好的耐水性和力学性能。
具体实施方式
实施例1
(1)将溶剂乙酸乙酯在77℃下提纯备用;
(2)将80份重量比为12:1的聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇混合物,在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入50份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的80份乙酸乙酯,在转速1500rpm下使得预聚物在乙酸乙酯中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物的溶液中依次加入10 份重量比为1:2的异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的混合物、3份聚醚改性聚硅氧烷(比重1.042),在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续依次加入0.5份重量比为1:2的己三醇与三羟甲基丙烷混合内交联剂、1份外交联剂三聚异氰酸酯,10份重量比为10:3:5的4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的混合物,所述纳米二氧化钛的粒径为50-100nm,3份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入7份碳化二亚胺以及1份重量比为4:1的2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入1份催化剂二月桂酸二丁基锡,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
实施例2
(1)将溶剂乙酸乙酯在77℃下提纯备用;
(2)将85份重量比为12:1的聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇混合物,在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入60份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的90份乙酸乙酯,在转速1500rpm下使得预聚物在乙酸乙酯中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物的溶液中依次加入15 份重量比为1:2的异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的混合物、4份2-丙烯酸十二烷基酯,在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续依次加入1份重量比为1:2 的己三醇与三羟甲基丙烷混合内交联剂、2份外交联剂三聚异氰酸酯,11 份重量比为10:3:5的4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的混合物,所述纳米二氧化钛的粒径为 50-100nm,4份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入5份碳化二亚胺以及2份重量比为4:1的2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入1.5份催化剂异辛酸铋,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
实施例3
(1)将溶剂乙酸乙酯在77℃下提纯备用;
(2)将90份重量比为12:1的聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇混合物,在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入70份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的100份乙酸乙酯,在转速1500rpm下使得预聚物在乙酸乙酯中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物的溶液中依次加入20 份重量比为1:2的异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的混合物、5份三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯,在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续依次加入1.5份重量比为1:2的己三醇与三羟甲基丙烷混合内交联剂、3份外交联剂三聚异氰酸酯,12份重量比为10:3:5的4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的混合物,所述纳米二氧化钛的粒径为 50-100nm,5份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入6份碳化二亚胺以及1份重量比为4:1的2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入2份催化剂三乙胺,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
实施例4
(1)将溶剂乙酸乙酯在77℃下提纯备用;
(2)将95份重量比为12:1的聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇混合物,在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入60份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的90份乙酸乙酯,在转速1500rpm下使得预聚物在乙酸乙酯中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物的溶液中依次加入15 份重量比为1:2的异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的混合物、3份丙烯酸丁酯,在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续依次加入2份重量比为1:2的己三醇与三羟甲基丙烷混合内交联剂、2份外交联剂三聚异氰酸酯,13份重量比为10:3:5的4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的混合物,所述纳米二氧化钛的粒径为50-100nm,4份N- 甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入7份碳化二亚胺以及2份重量比为4:1的2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入1份催化剂二甲基环己胺,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
实施例5
(1)将溶剂乙酸乙酯在77℃下提纯备用;
(2)将100份重量比为12:1的聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇混合物,在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入50份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的80份乙酸乙酯,在转速1500rpm下使得预聚物在乙酸乙酯中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物的溶液中依次加入10 份重量比为1:2的异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的混合物、4份聚醚改性聚硅氧烷(比重1.043),在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续依次加入1份重量比为1:2的己三醇与三羟甲基丙烷混合内交联剂、1份外交联剂三聚异氰酸酯,14份重量比为10:3:5的4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的混合物,所述纳米二氧化钛的粒径为 50-100nm,3份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入6份碳化二亚胺以及1份重量比为4:1的2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
实施例6
(1)将溶剂乙酸乙酯在77℃下提纯备用;
(2)将80份重量比为12:1的聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇混合物,在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入70份的对苯二亚甲基二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的100份乙酸乙酯,在转速1500rpm下使得预聚物在乙酸乙酯中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物的溶液中依次加入20 份重量比为1:2的异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的混合物、5份2-丙烯酸十二烷基酯,在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续依次加入2份重量比为1:2 的己三醇与三羟甲基丙烷混合内交联剂、3份外交联剂三聚异氰酸酯,15 份重量比为10:3:5的4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的混合物,所述纳米二氧化钛的粒径为 50-100nm,5份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入5份碳化二亚胺以及1份重量比为4:1的2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,在转速800rpm下快速搅拌均匀,加入1份催化剂N-甲基吗啉,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
实施例1-6所制备的材料的性能测试如下表1和表2:
本法所制备的聚氨酯胶黏剂的力学性能测试按照GB/T 528-2009标准测试;
本法所制备的聚氨酯胶黏剂的开放时间测试按照GB/T 3477.57-2002 标准测试:将胶液涂覆在光滑的平板上,控制胶层厚度为0.1mm,用秒表记录胶层表面具有黏性的时间(s)。
表1
实施例 | 拉伸强度/MPa | 剪切强度/MPa | 初黏强度/MPa | 终黏强度/MPa |
实施例1 | 29 | 7 | 3.9 | 5.1 |
实施例2 | 31 | 8 | 4.0 | 5.5 |
实施例3 | 32 | 9 | 4.2 | 5.6 |
实施例4 | 30 | 6 | 3.9 | 5.1 |
实施例5 | 31 | 7 | 3.9 | 5.4 |
实施例6 | 28 | 8 | 4.0 | 5.3 |
表2
实施例 | 开放时间/s | 耐水性(2h)/% |
实施例1 | 150 | 1.5% |
实施例2 | 145 | 1.2% |
实施例3 | 147 | 1% |
实施例4 | 148 | 1.3% |
实施例5 | 151 | 1.2% |
实施例6 | 153 | 1.1% |
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于(以重量份计):包括低聚物多元醇80-100份、多异氰酸酯50-70份、小分子扩链剂10-20份、内交联剂0.5-2份、外交联剂1-3份、助剂10-15份、催化剂1-2份、溶剂80-100份、表面活性剂3-5份、碳化二亚胺5-7份、抗氧剂1-2份、3-5份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺;
所述低聚物多元醇包括聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇、聚氧化乙烯二醇,聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇的分子量为2000,聚氧化乙烯二醇的分子量为1000,聚己二酸-1,6-己二醇脂二醇与聚氧化乙烯二醇的重量比为12:1;
所述多异氰酸酯为对苯二亚甲基二异氰酸酯;
所述小分子扩链剂包括异佛尔酮二胺、1,4丁二醇,异佛尔酮二胺与1,4丁二醇的重量比为1:2;
所述助剂包括4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯,4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯与二氧化钛、三异硬脂酰基钛酸异丙酯的重量比为10:3:5,所述纳米二氧化钛的粒径为50-100nm。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:所述内交联剂包括己三醇、三羟甲基丙烷,己三醇与三羟甲基丙烷的重量比为1:2。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:所述外交联剂为三聚异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:所述溶剂为乙酸乙酯。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:所述催化剂是有机锡催化剂、有机铋催化剂、叔胺类催化剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:所述表面活性剂是丙烯酸酯、有机硅中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三月桂基亚磷酸酯的混合物,2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚与三(4-辛基苯基)亚磷酸酯的重量比为4:1。
8.根据权利要求1所述的一种聚氨酯胶黏剂,其特征在于:按照以下制备步骤合成:
(1)将溶剂提纯备用;
(2)将80-100份低聚物多元醇在110℃下脱水2h,降温至55℃,加入50-70份的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯,逐渐升温至80℃反应2h得到预聚物,降温至70℃,加入脱水后的50-80份溶剂,在转速1500rpm下使得预聚物在溶剂中溶解分散,真空脱泡20s至混合物中无上升液面;
(3)在上述步骤(2)中得到的脱泡后的预聚物溶液中加入小分子扩链剂10-20份、3-5份表面活性剂,在转速800rpm下快速搅拌均匀,继续加入内交联剂0.5-2份、外交联剂1-3份、助剂10-15份、、3-5份N-甲基-4-吗啉-4-基-1-丁胺,在转速800rpm下快速搅拌均匀,依次加入碳化二亚胺5-7份、抗氧剂1-2份,在转速800rpm下快速搅拌均匀,然后加入催化剂1-2份,在转速1500rpm下快速搅拌反应;
(4)将刷有脱模剂的模具在120℃下预热20min,将步骤(3)最终反应后的溶液倒入模具中,用玻璃棒沾其可以拉丝其不断的时候盖上模具加压10MPa硫化2h,硫化后取出,将试样取出在100℃下再硫化10h,即得到聚氨酯胶黏剂。
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