CN111187594B - 一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents

一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯热熔胶领域，尤其涉及一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法。本发明利用聚酯多元醇、聚醚多元醇与二异氰酸酯反应得到热熔胶，再通过化学反应的方式，将带活泼氢的氨基酸聚合物接枝到聚氨酯热熔胶分子链上，提高氨基酸聚合物与热熔胶体系的相容性，避免后期固化分层的可能性。聚氨基酸环保、安全、可靠，其分子结构中含有一定量的酰胺键，与尼龙布料中的酰胺键相同，具有相似的分子结构，根据相似相容原理，聚氨基酸的接枝能极大提高聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布的浸润性，进一步提高其对尼龙布的粘接力，使得最终的成品剥离强度高、柔软性好，成功解决了目前行业内聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布粘接力差的问题。

Description

一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备 方法
技术领域
本发明属于聚氨酯热熔胶领域，尤其涉及一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
湿固化聚氨酯热熔胶是一类新型环保的异氰酸酯封端反应型聚酯胶黏剂，常温下一般为白色或者淡黄色固体，使用时，先将其加热熔融均匀涂胶，涂胶后先物理固化产生初步的粘接力后，再进行化学固化，即热熔胶中的异氰酸酯官能团与被粘物表面的吸附水或者活泼氢反应，形成结实的交联网络结构，实现最终的粘接牢度。湿固化聚氨酯热熔胶不仅具有传统热塑性热熔胶快速粘接定位、提供较高初黏力的优点，还能进一步交联固化，使胶层的粘接力、内聚强度等都能得到明显的提高。因此，湿固化聚氨酯热熔胶广泛应用于纺织业、汽车制造、书刊装订、木工及家具行业、电子行业等的粘接。对于纺织行业来说，要求湿固化聚氨酯热熔胶具有一定的柔软性和较强的剥离强度。
尼龙纤维，也就是聚酰胺纤维，将其纺织成布就成了常用的锦纶，聚酰胺(PA)是杜邦公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。根据尼龙的组成不同，常见的是尼龙6和尼龙66。尼龙布料具有耐磨性好、弹性好、韧性好、吸湿性好、容易洗、手感平滑、舒适柔软、且化学稳定性好等诸多优点，因而广泛应用于各个纺织领域。在当前的纺织行业发展过程中，尼龙弹力布占据较大的市场比重,其应用程度在不断提升与优化。尼龙弹力布不仅是羽绒服、登山服衣服面料的最佳选择，而且常与其它纤维混纺以提升织物的强度和坚牢度。
尼龙6与尼龙66的分子呈立体对称结构，含有大量氢键，结晶能力强，结晶速度快，结晶度高，这给尼龙弹力布带来巨大优势的同时，也限制了其在纺织行业的发展。作为面料用的尼龙布，其极为规整的结构和极高的结晶度使得普通的聚氨酯热熔胶对其表面浸润困难，粘接力差，这也是目前尼龙弹力布粘接行业面临的巨大难题。因此开发一种新型湿气固化聚氨酯热熔胶，提高对尼龙弹力布的润湿性和粘接性，解决目前行业内聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布粘接力差的问题，成为湿气固化聚氨酯热熔胶开发的重要方向，目前还没有相关的技术方案公开。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶，其组分按照重量份数计包括：聚酯多元醇20-50份、聚醚多元醇10-30份、氨基酸聚合物1-10份、异氰酸酯5-20份、磷酸0.001-0.005份、抗氧剂0.05-1份、耐紫外助剂0.05-1份和催化剂0.01-1份；
其中，所述氨基酸聚合物为无侧基和支链的线型结构，且至少含有一个活泼氢，其数均分子量为500-2000g/moL。
注：所述的活泼氢为氨基酸聚合物中形成的酰胺基中的氢离子。
进一步，所述的聚酯多元醇为结晶型聚酯多元醇，数均分子量为1000-5000g/moL，优选为2000-4000g/moL。
更进一步，所述的聚酯多元醇为己二酸、辛二酸、癸二酸或十二烷二酸中的一种或两种以上与乙二醇、丁二醇、辛二醇、己二醇或二甘醇中的一种或两种以上缩聚而成；优选为己二酸与己二醇缩聚制备而成。
采用上述进一步方案的有益效果是，本发明采用结晶的线型聚酯多元醇作为体系的主体多元醇，能够提高胶体本身的极性和内聚强度。
进一步，所述的聚醚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃醚二醇；其数均分子量为650-6000g/moL。
更进一步，所述聚醚多元醇的数均分子量为1000-4000g/moL。
采用上述进一步方案的有益效果是，本发明加入聚醚多元醇能够增加胶层的柔软性，提高衣服面料胶粘后的舒适度。
进一步，所述的异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上。
更进一步，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯。
进一步，所述的抗氧剂为抗氧剂1010或1076。
进一步，所述的耐紫外助剂为UV327、UV328、UV329或UVP。
更进一步，所述的耐紫外助剂为UV327。
进一步，所述的催化剂为双吗啉基二乙基醚、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、三乙烯二胺、N-甲基咪唑、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
更进一步，所述催化剂为吗啉基二乙基醚。
进一步，异氰酸酯中-NCO与多元醇中-OH的摩尔比，即R值为1.5-2.5。
本发明的第二个目的在于提供上述用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将20-50份聚酯多元醇、10-30份聚醚多元醇、0.001-0.005份磷酸、0.05-1份抗氧剂、0.05-1份耐紫外助剂加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1h-2h，真空度为-0.09MPa～-0.1MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入5-20份异氰酸酯，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.09MPa～-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入1-10份氨基酸聚合物，在-0.08MPa～-0.1MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.01-1份催化剂继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
本发明的特点和有益效果在于：
本发明利用聚酯多元醇、聚醚多元醇与二异氰酸酯反应得到异氰酸酯封端的预聚物(热熔胶)，再通过化学反应的方式，将带活泼氢的氨基酸聚合物接枝到聚氨酯热熔胶分子链上，能够提高氨基酸聚合物与热熔胶体系的相容性，避免后期固化分层的可能性；再加入磷酸、抗氧剂、耐紫外助剂和催化剂，制得单组分的湿气固化聚氨酯热熔胶。聚氨基酸环保、安全、可靠，其分子结构中含有一定量的酰胺键，与尼龙布料中的酰胺键相同，具有相似的分子结构，根据相似相容原理，聚氨基酸的接枝加入能极大提高聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布的浸润性，进一步提高其对尼龙布的粘接力，使得最终的成品具有剥离强度高、柔软性好的优点，成功解决了目前行业内聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布粘接力差的问题。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将40份聚己二酸己二醇酯二醇(分子量4000g/moL)、20份聚四氢呋喃醚二醇(分子量2000g/moL)、0.005份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV327加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入8.4份六亚甲基二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.5，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入8份聚谷氨酸，分子量为1000g/moL，在-0.08MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.2份双吗啉基二乙基醚继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
实施例2
一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将50份聚己二酸丁二醇酯二醇(分子量5000g/moL)、15份聚四氢呋喃醚二醇(分子量650g/moL)、0.001份磷酸、0.5份抗氧剂1076、0.5份耐紫外助剂UV328加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入20份二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.4，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入1份聚赖氨酸，分子量为500g/moL，在-0.08MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.2份双吗啉基二乙基醚继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
实施例3
一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将20份聚癸二酸己二醇酯二醇(分子量1000g/moL)、30份聚四氢呋喃醚二醇(分子量6000g/moL)、0.005份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV329加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入9.2份六亚甲基二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.2，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入5份聚丝氨酸，分子量为800g/moL，在-0.08MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.3份三乙烯二胺继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
实施例4
一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将30份聚十二烷二酸乙二醇酯二醇(分子量2000g/moL)、25份聚丙二醇(分子量1000g/moL)、0.005份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV328加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入15份二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为1.5，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入10份聚半胱氨酸，分子量为2000g/moL，在-0.08MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.2份双吗啉基二乙基醚继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
实施例5
一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将35份聚癸二酸丁二醇酯二醇(分子量3500g/moL)、25份聚丙二醇(分子量4000g/moL)、0.005份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV329加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入5.5份六亚甲基二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.0，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入6份聚丙氨酸，分子量为1500g/moL，在-0.08MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.3份三乙烯二胺继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
实施例6
一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将40份聚十二烷二酸己二醇酯二醇(分子量3500g/moL)、10份聚四氢呋喃醚二醇(分子量1000g/moL)、0.003份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV328加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入10份二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.45，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)向步骤(2)中继续加入10份聚蛋(甲硫)氨酸，分子量为1000g/moL，在-0.08MPa、110℃条件下反应0.5h；
(4)向步骤(3)中加入0.2份双吗啉基二乙基醚继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
对比例1
一种湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将40份聚己二酸己二醇酯二醇(分子量4000g/moL)、10份聚四氢呋喃醚二醇(分子量2000g/moL)、0.005份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV327加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入8.4份六亚甲基二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.5，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)在110℃条件下，向步骤(2)中加入0.2份双吗啉基二乙基醚继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
对比例2
一种湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
(1)将40份聚十二烷二酸己二醇酯二醇(分子量3500g/moL)、10份聚四氢呋喃醚二醇(分子量1000g/moL)、0.003份磷酸、0.3份抗氧剂1010、0.3份耐紫外助剂UV328加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1.5h，真空度为-0.095MPa；
(2)将步骤(1)的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入10份二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯，控制R值(-NCO/-OH的摩尔比)为2.45，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.1MPa；
(3)在110℃条件下，向步骤(2)中加入0.2份双吗啉基二乙基醚继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
测试
将上述实施例1-6和对比例1-2所得湿固化聚氨酯热熔胶进行性能测试，结果见表1所示。其中，各项性能的测试情况如下：
a、湿固化聚氨酯热熔胶的粘度是采用美国博勒飞Brookfield粘度计于120℃条件下测试所得；
b、湿固化聚氨酯热熔胶的开放时间是通过HG/T 3716-2003的标准测试所得；
c、湿固化聚氨酯热熔胶的最终剥离强度是通过GBT 2791-1995的标准方法测试所得，采用尼龙弹力布贴尼龙弹力布的方式，涂胶量控制在20-25g/m2；
d、湿固化聚氨酯热熔胶的外观是通过肉眼观察所得；
e、润湿性的评价方法为将热熔胶在基材表面进行点胶，点胶后放置于100℃烘箱，30s后取出，肉眼观察胶体液滴在基材表面的铺展和浸润状态，铺展越开，接触角越小，热熔胶对基材的润湿性情况越好，反之则越差。
表1
Figure BDA0002405732810000101
Figure BDA0002405732810000111
由表1的数据可以看出，本发明通过化学反应的方式，将带活泼氢的氨基酸聚合物接枝到了聚氨酯热熔胶分子链上，并没有给体系带来不相容和分层的问题，体系仍然澄清透明；同时经氨基酸聚合物改性后的湿气固化聚氨酯热熔胶，因为体系引入了酰胺键，与尼龙布料中的酰胺键相同，具有相似的分子结构，极大提高聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布的浸润性，使得其最终剥离强度大大提高，明显优于未经氨基酸聚合物改性的湿气固化聚氨酯热熔胶，成功解决了目前行业内聚氨酯热熔胶对尼龙弹力布粘接力差的问题；同时氨基酸聚合物环保、安全、可靠，接枝反应过程也简单易行，保证了生产效率，给尼龙布料在纺织领域带来了广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，其组分按照重量份数计包括：聚酯多元醇 20-50份、聚醚多元醇 10-30份、氨基酸聚合物 1-10份、异氰酸酯5-20份、磷酸 0.001-0.005份、抗氧剂0.05-1份、耐紫外助剂 0.05-1份和催化剂 0.01-1份；
其中，所述氨基酸聚合物为无侧基和支链的线型结构，且至少含有一个活泼氢，其数均分子量为500-2000g/moL；
所述用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法步骤如下：
（1）将20-50份聚酯多元醇、10-30份聚醚多元醇、0.001-0.005份磷酸、0.05-1份抗氧剂、0.05-1份耐紫外助剂加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1h-2h，真空度为-0.09MPa~-0.1MPa；
（2）将步骤（1）的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入5-20份异氰酸酯，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.09MPa~-0.1MPa；
（3）向步骤（2）中继续加入1-10份氨基酸聚合物，在-0.08MPa~-0.1MPa、110℃条件下反应0.5h;
（4）向步骤（3）中加入0.01-1份催化剂继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
2.根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的聚酯多元醇为结晶型聚酯多元醇，数均分子量为1000-5000g/moL。
3.根据权利要求2所述的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的聚酯多元醇为己二酸、辛二酸、癸二酸或十二烷二酸中的一种或两种以上与乙二醇、丁二醇、辛二醇、己二醇或二甘醇中的一种或两种以上缩聚而成。
4.根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的聚醚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃醚二醇；其数均分子量为650-6000g/moL。
5.根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯或氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的催化剂为双吗啉基二乙基醚、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、三乙烯二胺、N-甲基咪唑、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
7.根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于，异氰酸酯中-NCO与多元醇中-OH的摩尔比，即R值为1.5-2.5。
8.一种权利要求1-7任一项所述用于尼龙弹力布粘接的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将20-50份聚酯多元醇、10-30份聚醚多元醇、0.001-0.005份磷酸、0.05-1份抗氧剂、0.05-1份耐紫外助剂加入反应釜中，于120-130℃条件下熔融混合搅拌，抽真空脱水，抽真空时间为1h-2h，真空度为-0.09MPa~-0.1MPa；
（2）将步骤（1）的混合物料冷却降温到60-70℃，一边搅拌一边加入5-20份异氰酸酯，在60-70℃条件下常压反应10-15min；然后升温至100-110℃，抽真空负压反应1.5h,真空度为-0.09MPa~-0.1MPa；
（3）向步骤（2）中继续加入1-10份氨基酸聚合物，在-0.08MPa~-0.1MPa、110℃条件下反应0.5h;
（4）向步骤（3）中加入0.01-1份催化剂继续搅拌，抽真空脱泡至无气泡出现，出料，密封包装，即得产品。
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