CN112980336A - 一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂由主胶和水性异氰酸酯固化剂组成，且主胶与水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用；其中，主胶包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散体50～70份，水性本体阻燃型丙烯酸酯10～30份，反应型水性氨基树脂10～30份，水性增稠剂0.1～0.5份，气相二氧化硅1～3份，偶联剂0.1～0.5份，润湿剂0.1～0.5份，中和剂0.1～0.5份，消泡剂0.1～0.5份。本发明不仅环保无毒、低VOC、低气味，而且引入了反应型阻燃剂，显著提高了胶黏剂成膜后的阻燃效果，可广泛用于汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域。
Description
技术领域
本发明涉及水性聚氨酯胶黏剂领域，尤其涉及一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
背景技术
目前，汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域的常用胶黏剂分为油性胶黏剂和水性胶黏剂。油性胶黏剂气味大，不环保，不仅影响工人健康，而且使得上胶部件持续散发有毒有害物质，影响使用人员的身体健康。水性胶黏剂环保无毒、低VOC、低气味，能够避免油性胶黏剂的缺点。然而上述胶黏剂均属于高分子胶黏剂，成膜后仍然具有可燃或易燃特点，带来了火灾隐患。在现有技术中，大多数的阻燃胶黏剂是外加非反应型阻燃剂混合而成，胶黏剂固化后，阻燃剂容易向胶膜表面迁移、流失，使得阻燃性能下降，而且现有阻燃胶黏剂成分单一，阻燃效率较低。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法，不仅环保无毒、低VOC、低气味，具有优良的粘接强度，而且引入了反应型阻燃剂，充分利用氮磷协同阻燃能力，显著提高了胶黏剂成膜后的阻燃效果，解决了阻燃剂迁移和流失的问题，可广泛应用于汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂由主胶和水性异氰酸酯固化剂组成，且所述主胶与所述水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用；其中，所述主胶包括以下重量份的原料：
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括：
按照重量份计，将50～70份水性聚氨酯分散体、10～30份水性本体阻燃型丙烯酸酯、10～30份反应型水性氨基树脂、1～3份气相二氧化硅、0.1～0.5份偶联剂、0.1～0.5份润湿剂、0.1～0.5份中和剂、0.1～0.5份消泡剂混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后加入0.1～0.5份水性增稠剂，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，直至粘度达到3000～7000mPa.s停止搅拌，过滤后即得到主胶；
将主胶与水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用，从而得到上述氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂采用特定比例的水性聚氨酯分散体、水性本体阻燃型丙烯酸酯、反应型水性氨基树脂、水性增稠剂、气相二氧化硅、偶联剂、润湿剂、中和剂和消泡剂制成主胶，充分利用含磷水性本体阻燃型丙烯酸酯与含氮反应型水性氨基树脂的氮磷协同阻燃特点，提高了胶黏剂成膜后的氮磷协同阻燃性，提升了阻燃效率和阻燃效果，而且可显著降低胶黏剂成膜后的VOC排放、降低胶膜的气味、改善生产车间环境质量。同时，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂中的反应型水性氨基树脂具有反应官能团，可通过化学反应，形成化学键接到聚氨酯链段中，这有效解决了阻燃剂迁移和流失的问题，可以广泛地应用于汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域。
具体实施方式
下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂由主胶和水性异氰酸酯固化剂组成，且所述主胶与所述水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用。
其中，所述主胶包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散体50～70份，水性本体阻燃型丙烯酸酯10～30份，反应型水性氨基树脂10～30份，水性增稠剂0.1～0.5份，气相二氧化硅1～3份，偶联剂0.1～0.5份，润湿剂0.1～0.5份，中和剂0.1～0.5份，消泡剂0.1～0.5份。
具体地，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂可以包括以下实施方案：
(1)所述水性聚氨酯分散体可以采用现有技术中拜耳的U53、拜耳的U54、拜耳的U56、万华化学的1633、万华化学的1665中的一种或几种。
(2)所述水性本体阻燃型丙烯酸酯可以采用中国专利CN102408853B(申请人：北京高盟新材料股份有限公司)中的水性本体阻燃型丙烯酸酯。
(3)所述反应型水性氨基树脂可以采用现有技术中翁开尔公司CYMEL 385。
(4)所述水性增稠剂可以采用现有技术中赢创的TEGO Visco Plus 3000、罗门哈斯的Acrysol RM2020、罗门哈斯的Acrysol RM8W、罗门哈斯的Acrysol RM12W、罗门哈斯的Acrysol RM5000、合肥安科的HEUR-A、合肥安科的HEUR-B、万华化学的Vesmody A801中的一种或几种。
(5)所述偶联剂可以采用现有技术中KH450、KH550、KH560、KH570、KH602中的一种或几种。
(6)所述润湿剂可以采用现有技术中赢创的TEGO WET KL245、毕克的BYK345、毕克的BYK346、毕克的BYK349、毕克的BYK378中的一种或几种。
(7)所述中和剂可以采用现有技术中AMP-95、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙醇胺中的一种或几种。
(8)所述消泡剂可以采用现有技术中BASF Foamaster 8034、毕克的BYK018、毕克的BYK019、毕克的BYK093、凯来恩的A200、AFCONA 2590、桑井化工SKC DF942、DF677的一种或几种。
(9)所述水性异氰酸酯固化剂可以采用现有技术中拜尔的Desmodur DN、拜尔的Bayhydur 3100、烟台万华的Aquolin268、烟台万华的Aquolin270、烟台万华的Aquolin278中的一种或几种。
进一步地，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂的制备方法可以包括：按照重量份计，将50～70份水性聚氨酯分散体、10～30份水性本体阻燃型丙烯酸酯、10～30份反应型水性氨基树脂、1～3份气相二氧化硅、0.1～0.5份偶联剂、0.1～0.5份润湿剂、0.1～0.5份中和剂、0.1～0.5份消泡剂混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后用纯水稀释0.1～0.5份水性增稠剂再缓慢滴加到混合液中，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，直至粘度达到3000～7000mPa.s停止搅拌，用200目滤网进行过滤后，即得到主胶；将主胶与水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用，从而得到氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂在使用时，将主胶与水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10调配，然后在500～600r/min转速下搅拌5～10min，即可施胶。施胶后，将成件熟化72小时后即可进行性能测试。经检测：本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂常温下的粘接强度为90～113N/5cm，经过45天后的湿热老化冲击，撕剥力>70N/5cm，没有任何鼓包、变形、翘边等现象，同时胶膜具有离火自熄的氮磷协同阻燃特性。
与现有技术相比，本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂充分利用了水性本体阻燃型丙烯酸酯和反应型水性氨基树脂的氮磷协同阻燃能力，提高了胶黏剂成膜后的阻燃效率，提升了水性聚氨酯胶膜的阻燃效果；因为该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂中的反应型水性氨基树脂具有反应官能团，可以通过化学反应，形成化学键接到聚氨酯链段中，所以这有效解决了阻燃剂迁移和流失的问题。
与传统的溶剂型胶黏剂相比，本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂不仅可显著降低胶黏剂成膜后的VOC排放、降低胶膜的气味、改善生产车间环境质量，而且能够充分利用氮磷协同阻燃能力，显著提高了胶黏剂成膜后的阻燃效果。同时因为上述阻燃剂具有反应官能团，可以通过化学反应，形成化学键接到聚氨酯链段中，解决了阻燃剂迁移和流失的现象。由上述技术制备的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂可以广泛地应用于汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域。
综上可见，本发明实施例不仅环保无毒、低VOC、低气味，具有优良的粘接强度，而且引入了反应型阻燃剂，充分利用氮磷协同阻燃能力，显著提高了胶黏剂成膜后的阻燃效果，解决了阻燃剂迁移和流失的问题，可广泛应用于汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法进行详细描述。
实施例1
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法可以包括(按重量份计)：将25份拜耳的U54、45份拜耳的U56、15份水性本体阻燃型丙烯酸酯、20份反应型水性氨基树脂CYMEL 385、1份气相二氧化硅、0.2份偶联剂KH550、0.15份赢创的TEGO WET KL245、0.15份AMP-95、0.1份BASF Foamaster 8034混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后用0.15份纯水稀释0.15份赢创的TEGO Visco Plus 3000再缓慢滴加到混合液中，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，取样测试粘度，当粘度在3000～7000mPa.s范围内即可停止搅拌，用200目滤网进行过滤，即得到主胶。将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的Desmodur DN按照重量比100:5配合使用，从而得到氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
其中，所述水性本体阻燃型丙烯酸酯采用中国专利CN102408853B的实施例1中制备的水性本体阻燃型丙烯酸酯粘合剂。
具体地，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂在使用时，将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的Desmodur DN按照重量比100:5进行调配，然后在500～600r/min转速下搅拌5～10min，即可施胶。施胶后，将成件熟化72小时后即可进行粘结强度测试和阻燃测试，其结果如下表1所示。
实施例2
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法可以包括(按重量份计)：将20份拜耳的U54、50份拜耳的U56、20份水性本体阻燃型丙烯酸酯、15份反应型水性氨基树脂CYMEL 385、1.5份气相二氧化硅、0.25份偶联剂KH560、0.2份毕克的BYK345、0.2份N-甲基乙醇胺、0.15份毕克的BYK018混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后用0.2份纯水稀释0.2份罗门哈斯的Acrysol RM2020再缓慢滴加到混合液中，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，取样测试粘度，当粘度在3000～7000mPa.s范围内即可停止搅拌，用200目滤网进行过滤，即得到主胶。将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的DesmodurDN按照重量比100:3配合使用，从而得到氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
其中，所述水性本体阻燃型丙烯酸酯采用中国专利CN102408853B的实施例2中制备的水性本体阻燃型丙烯酸酯粘合剂。
具体地，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂在使用时，将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的Desmodur DN按照重量比100:3进行调配，然后在500～600r/min转速下搅拌5～10min，即可施胶。施胶后，将成件熟化72小时后即可进行粘结强度测试和阻燃测试，其结果如下表1所示。
实施例3
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法可以包括(按重量份计)：将22份万华化学的1633、48份万华化学的1665、15份水性本体阻燃型丙烯酸酯、20份反应型水性氨基树脂CYMEL 385、2份气相二氧化硅、0.3份偶联剂KH570、0.2份毕克的BYK346、0.25份二甲基乙醇胺、0.25份凯来恩的A200混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后用0.15份纯水稀释0.15份罗门哈斯的Acrysol RM8W再缓慢滴加到混合液中，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，取样测试粘度，当粘度在3000-7000mPa.s范围内即可停止搅拌，用200目滤网进行过滤，即得到主胶；将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的Bayhydur 3100按照重量比100:7配合使用，从而得到氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
其中，所述水性本体阻燃型丙烯酸酯采用中国专利CN102408853B的实施例3中制备的水性本体阻燃型丙烯酸酯粘合剂。
具体地，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂在使用时，将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的Bayhydur 3100按照重量比100:7调配，然后在500～600r/min转速下搅拌5～10min，即可施胶。施胶后，将成件熟化72小时后即可进行粘结强度测试和阻燃测试，其结果如下表1所示。
实施例4
一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法可以包括(按重量份计)：将20份拜耳的U54、20份拜耳的U56、25份万华化学的1665、20份水性本体阻燃型丙烯酸酯、15份反应型水性氨基树脂CYMEL 385、2.5份气相二氧化硅、0.35份偶联剂KH602、0.25份毕克的BYK349、0.3份二乙醇胺、0.15份AFCONA 2590混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后用0.15份纯水稀释0.15份合肥安科的HEUR-A再缓慢滴加到混合液中，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，直至粘度达到3000～7000mPa.s停止搅拌，用200目滤网进行过滤，即得到主胶；将主胶与水性异氰酸酯固化剂烟台万华的Aquolin268按照重量比100:3配合使用，从而得到氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
其中，所述水性本体阻燃型丙烯酸酯采用中国专利CN102408853B的实施例3中制备的水性本体阻燃型丙烯酸酯粘合剂。
具体地，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂在使用时，将主胶与水性异氰酸酯固化剂烟台万华的Aquolin268按照重量比100:3调配，在500～600r/min转速下搅拌5～10min，即可施胶。施胶后，将成件熟化72小时后即可进行粘结强度测试和阻燃测试，其结果如下表1所示。
对比例
一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法可以包括(按重量份计)：将40份拜耳的U54、60份拜耳的U56、1份气相二氧化硅、0.2份偶联剂KH550、0.15份BYK378、0.2份AMP-95、0.1份桑井化工SKC DF942混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后用0.15份纯水稀释0.15份万华化学Vesmody A801再缓慢滴加到混合液中，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，取样测试粘度，当粘度在3000～7000mPa.s范围内即可停止搅拌，用200目滤网进行过滤，即得到主胶。将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的Desmodur DN按照重量比100:5配合使用，从而得到水性聚氨酯胶黏剂。
该水性聚氨酯胶黏剂在使用时，将主胶与水性异氰酸酯固化剂拜尔的DesmodurDN按照重量比100:5进行调配，然后在500～600r/min转速下搅拌5～10min，即可施胶。施胶后，将成件熟化72小时后即可进行粘结强度测试和阻燃测试，其结果如下表1所示。
表1
由上表1可以看出：本发明实施例1至4所提供的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂常温下的粘接强度为90～113N/5cm，经过45天的湿热老化冲击后粘结强度均大于75N/5cm，而且胶膜具有离火自熄的阻燃特性。
综上可见，本发明实施例不仅环保无毒、低VOC、低气味，具有优良的粘接强度，而且引入了反应型阻燃剂，充分利用氮磷协同阻燃能力，显著提高了胶黏剂成膜后的阻燃效果，解决了阻燃剂迁移和流失的问题，可广泛应用于汽车、高铁、家具、制鞋、纺织等领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于，该氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂由主胶和水性异氰酸酯固化剂组成，且所述主胶与所述水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用；
其中，所述主胶包括以下重量份的原料：
2.一种氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括：
按照重量份计，将50～70份水性聚氨酯分散体、10～30份水性本体阻燃型丙烯酸酯、10～30份反应型水性氨基树脂、1～3份气相二氧化硅、0.1～0.5份偶联剂、0.1～0.5份润湿剂、0.1～0.5份中和剂、0.1～0.5份消泡剂混合，并在500～600r/min转速下搅拌10～20min，然后加入0.1～0.5份水性增稠剂，加完后在700～800r/min转速下继续搅拌30～60min，直至粘度达到3000～7000mPa.s停止搅拌，过滤后即得到主胶；
将主胶与水性异氰酸酯固化剂按照重量比100:2～10配合使用，从而得到上述权利要求1所述的氮磷协同阻燃水性聚氨酯胶黏剂。
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