CN113046014A - 一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，由包括以下组分的原料制备而成：聚醚多元醇100重量份；聚酯多元醇35重量份～70重量份；二聚酸多元醇5重量份～20重量份；异氰酸酯10重量份～70重量份；增粘树脂20重量份～50重量份；附着力促进剂0.5重量份～5重量份；催化剂0.1重量份～1重量份。与现有技术相比，本发明提供的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，具有粘度低、高初粘强度的特点，可以在短时间内达到较高强度，可用于家电、家具零部件的粘接。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯密封剂技术领域，更具体地说，是涉及一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
反应型聚氨酯热熔胶(简称PUR)的主要成分包括异氰酸酯封端多元醇、增粘树脂、附着力促进剂、催化剂等其他助剂。由于其兼具聚氨酯胶粘剂及热塑性胶粘剂的优点，近年来发展迅速，已经在汽车工业、家电、电子、木工、纺织、包装、制鞋以及书本装订领域广泛应用，并且有进一步取代其他类型胶粘剂的趋势。PUR胶其粘接机理分为化学粘接和物理粘接，通常施胶冷却后，PUR胶即可实现较高强度的物理粘接，被粘接的组件可以移动、包装甚至运输；另一方面，施胶后的PUR胶暴露在空气中，可以缓慢与空气中的水分以及被粘基材表面活性物质反应，形成化学粘接，最终形成优异的粘接强度。
目前，许多家电，比如洗衣机盖板、冰箱面板、烤箱面板、油烟机面板等固定的时候，都采用PUR胶粘接，PUR胶的使用显著提高了家电面板的组装效率。另一方面，家电高效的组装线对PUR胶的熔胶速度、初粘等都提出了较高的要求，目前一些组装效率高的生产线，PUR胶每小时的使用量超过25kg，这对PUR胶的熔胶速度和初粘强度提出了严格的要求。通常熔胶速度快的PUR胶高温时粘度低，低粘度导致初粘较低，从而影响流水线上成品的安装、运输；而初粘高的PUR胶通常粘度较高，导致使用时化胶不及时，出现波浪形胶甚至缺胶，影响粘接组件的质量。如中国发明专利CN107987778A提供了一种家电用反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法，该热熔胶具有优异的粘接性能；然而聚酯多元醇含量高，粘度大，导致熔胶速度慢。
在竞争激烈的今天，流水线制造效率的高低将决定企业的生死存亡。因此，开发一种低粘度高初粘的PUR胶，成为本领域的迫切需求，也将具有巨大的市场潜力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶及其制备方法，本发明提供的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶为反应型聚氨酯热熔胶，兼具较高的初粘强度和较低的熔融粘度。
本发明提供了一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，由包括以下组分的原料制备而成：
聚醚多元醇100重量份；
聚酯多元醇35重量份～70重量份；
二聚酸多元醇5重量份～20重量份；
异氰酸酯10重量份～70重量份；
增粘树脂20重量份～50重量份；
附着力促进剂0.5重量份～5重量份；
催化剂0.1重量份～1重量份。
优选的，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇和/或聚四氢呋喃醚二醇；
所述聚醚多元醇的羟值为25KOH/mg～160KOH/mg。
优选的，所述聚酯多元醇选自固态聚酯多元醇和/或液态聚酯多元醇，所述液态聚酯多元醇在聚酯多元醇中的重量比＜30％；
所述固态聚酯多元醇的羟值为10KOH/mg～60KOH/mg；
所述液态聚酯多元醇的羟值为18KOH/mg～80KOH/mg。
优选的，所述固态聚酯多元醇为己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、苯酐、1,4环己烷二甲酸中的一种或多种与1,4-丁二醇、1,6-己二醇、乙二醇、新戊二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、2-甲基丙二醇中的一种或两种缩聚而成的固态聚酯多元醇。
优选的，所述二聚酸改性多元醇的羟基值为35KOH/mg～80KOH/mg。
优选的，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述异氰酸酯的异氰酸酯基与多元醇羟基的摩尔比值为1.35～2.0。
优选的，所述增粘树脂选自丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂和聚酯树脂中的一种或多种；
所述增粘树脂的分子量为20000～60000，羟值为0～10KOH/mg，玻璃化温度小于80℃。
优选的，所述附着力促进剂选自双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
优选的，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺和二吗啉基二乙基醚中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
将聚酯多元醇、聚醚多元醇、二聚酸改性多元醇、增粘树脂混合后，在110℃～130℃下真空脱水1h～3h；然后加入异氰酸酯，在N2氛围下于80℃～100℃反应1h～3h；再加入附着力促进剂和催化剂，真空条件下90℃～120℃反应20min～60min，出料，得到低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶。
本发明提供了一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，由包括以下组分的原料制备而成：聚醚多元醇100重量份；聚酯多元醇35重量份～70重量份；二聚酸多元醇5重量份～20重量份；异氰酸酯10重量份～70重量份；增粘树脂20重量份～50重量份；附着力促进剂0.5重量份～5重量份；催化剂0.1重量份～1重量份。与现有技术相比，本发明提供的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，具有粘度低、高初粘强度的特点，可以在短时间内达到较高强度，可用于家电、家具零部件的粘接。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，由包括以下组分的原料制备而成：
聚醚多元醇100重量份；
聚酯多元醇35重量份～70重量份；
二聚酸多元醇5重量份～20重量份；
异氰酸酯10重量份～70重量份；
增粘树脂20重量份～50重量份；
附着力促进剂0.5重量份～5重量份；
催化剂0.1重量份～1重量份。
在本发明中，所述低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶由包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、二聚酸多元醇、异氰酸酯、增粘树脂、附着力促进剂和催化剂的原料制备而成，优选由聚醚多元醇、聚酯多元醇、二聚酸多元醇、异氰酸酯、增粘树脂、附着力促进剂和催化剂制备而成。
在本发明中，所述聚醚多元醇优选选自聚氧化丙烯二醇和/或聚四氢呋喃醚二醇；其中，所述聚氧化丙烯二醇优选选自东大化学的DL2000、DL1000、DL4000，万华化学的
C2010D、
C2020、
C2030、
C2040D，陶氏化学的VORANOL2110TB、VORANOL2120、VORANOL3000LM、VORANOL4240、VORANOL222-056，日本三菱化学PTMG型多元醇PTMG-1000、PTMG-2000、PTMG-3000、PTMG-4000，韩国晓星PTMEG-1000、PTMEG-2000、PTMEG-3000中的一种或多种。本发明对所述聚醚多元醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述聚醚多元醇的羟值优选为25KOH/mg～160KOH/mg。
在本发明中，所述聚酯多元醇优选选自固态聚酯多元醇和/或液态聚酯多元醇；所述液态聚酯多元醇在聚酯多元醇中的重量比优选＜30％。在本发明中，所述固态聚酯多元醇的羟值优选为10KOH/mg～60KOH/mg；所述液态聚酯多元醇的羟值优选为18KOH/mg～80KOH/mg。在本发明中，所述的固态聚酯多元醇熔点优选＜80℃。
在本发明中，所述固态聚酯多元醇优选为己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、苯酐、1,4环己烷二甲酸中的一种或多种与1,4-丁二醇、1,6-己二醇、乙二醇、新戊二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、2-甲基丙二醇中的一种或两种缩聚而成的固态聚酯多元醇，更优选为赢创Dynacoll7362、Dynacoll7360、Dynacoll7363、Dynacoll7365、Dynacoll7361、Dynacoll7380、Dynacoll7380、Dynacoll7110、Dynacoll7111、Dynacoll7130、Dynacoll7131、Dynacoll7140、Dynacoll7150，虎克F-531、F-900、F-970、F-972、F-931、F-932、F-902、F-911、F-5610、F-5630、F-4620、F-4621、F-39030、F-39031、F-37070、F-37033，斯泰潘PH-56、PC-205P-30、PD-56、PC-2072P-30、PC-5000P-30中的一种或多种。
在本发明中，所述液态聚酯多元醇优选选自赢创Dynacoll7210、Dynacoll7250、Dynacoll7230、Dynacoll7255、Dynacoll7231，虎克F-37040、F-4910、F-37030、F-37031、F-37032、FJ-20030中的一种或多种。
本发明对所述聚酯多元醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述二聚酸改性多元醇优选选自禾大PRIPLAST 3190、PRIPLAST3191、PRIPLAST 3192、PRIPLAST 3190中的一种或多种。本发明对所述二聚酸改性多元醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述二聚酸改性多元醇的羟基值优选为35KOH/mg～80KOH/mg。
在本发明中，所述异氰酸酯优选选自甲苯二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。本发明对所述异氰酸酯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述异氰酸酯的异氰酸酯基与多元醇羟基的摩尔比值(R值)优选为1.35～2.0。
在本发明中，所述增粘树脂优选选自丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂和聚酯树脂中的一种或多种，更优选为赢创AC1420、AC1520、AC1620、AC1630、AC1631，三菱BR106、BR116、BR113，璐彩特Elvacite 2013、Elvacite 2016、Elvacite5013、Elvacite4014，东洋纺VYLON290、VYLON296、GK255、VYLON822中的一种或多种。本发明对所述增粘树脂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述增粘树脂的分子量优选为20000～60000，羟值优选为0～10KOH/mg，玻璃化温度优选小于80℃。
在本发明中，所述附着力促进剂优选选自双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。本发明对所述附着力促进剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述催化剂优选选自二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺和二吗啉基二乙基醚中的一种或多种。本发明对所述催化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，具有粘度低、高初粘强度的特点，可以在短时间内达到较高强度，可用于家电、家具零部件的粘接。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
将聚酯多元醇、聚醚多元醇、二聚酸改性多元醇、增粘树脂混合后，在110℃～130℃下真空脱水1h～3h；然后加入异氰酸酯，在N2氛围下于80℃～100℃反应1h～3h；再加入附着力促进剂和催化剂，真空条件下90℃～120℃反应20min～60min，出料，得到低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶。
在本发明中，所述聚酯多元醇、聚醚多元醇、二聚酸改性多元醇、增粘树脂、异氰酸酯、附着力促进剂和催化剂与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。本发明对所述混合的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的反应釜即可。
在本发明中，所述真空脱水的要求优选为：至混合物的含水量≤200ppm。
在本发明中，所述真空脱水的真空条件优选为：-0.10MPa～-0.09MPa；所述90℃～120℃反应20min～60min的真空条件优选为：-0.10MPa～-0.08MPa。
本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，由包括以下组分的原料制备而成：聚醚多元醇100重量份；聚酯多元醇35重量份～70重量份；二聚酸多元醇5重量份～20重量份；异氰酸酯10重量份～70重量份；增粘树脂20重量份～50重量份；附着力促进剂0.5重量份～5重量份；催化剂0.1重量份～1重量份。与现有技术相比，本发明提供的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，具有粘度低、高初粘强度的特点，可以在短时间内达到较高强度，可用于家电、家具零部件的粘接。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售商品。
实施例1～5和比较例1～2
各实施例和比较例投料单如表1所示。
表1实施例1～5和比较例1～2的投料单
具体制备方法如下：
将聚酯多元醇、聚醚多元醇、二聚酸改性多元醇、增粘树脂加入反应釜中，加热至120℃，在搅拌下真空脱水2小时，真空度为-0.10MPa～-0.09MPa；然后向反应釜中加入异氰酸酯，在N2保护下于90℃搅拌反应2小时；再次向反应釜中加入附着力促进剂、催化剂；真空条件下105℃搅拌混合40min，真空度为-0.1MPa～-0.08MPa，最后出料、真空包装，得到低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶。
粘度及初始粘接强度测试结果如表2所示；测试方法如下：
粘度测试：按HG/T3660-1999的标准进行制样与测试，测试热熔胶的120℃的熔融黏度。
挤出性测试：将常温铝管包装的300ml支装聚氨酯热熔胶，放置在130℃烘箱中，加热30min，然后使用气动较强打胶，打胶压力0.1MPa；计量实施例1～5和比较例1～2制备的聚氨酯热熔胶的出胶量。
初始粘接强度测试：按GB/T 7124-2008的标准进行制样与测试，测试热熔胶的初粘力；试样在25℃/50％RH条件下放置30min后测试拉伸剪切力；粘接基材：聚碳酸酯(PC)/PC。
表2实施例1～5和比较例1～2的性能数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 比较例1 | 比较例2 | |
| R值 | 1.78 | 1.71 | 1.56 | 1.71 | 1.78 | 1.78 | 1.68 |
| 粘度(Pa.s) | 5.2 | 6.6 | 5.8 | 4.6 | 3.7 | 3.8 | 12.9 |
| 挤出性(g) | 78 | 72 | 83 | 110 | 124 | 130 | 17 |
| 初粘力(N) | 499 | 543 | 506 | 521 | 464 | 260 | 342 |
由表2中实施例1和对比例1的性能对比可以看出，过低的聚酯多元醇的添加虽然可以获得较低的产品粘度，但是30min的初始粘接力也显著降低；实施例2和对比例2的性能对比可以看出，大分子量、高玻璃化温度增粘树脂的添加(AC2740，分子量80000，玻璃化温度70℃)会提高聚氨酯热熔胶的粘度，影响挤出性，同时其初粘也一般。由此可见，本发明实施例1～5制备的反应型聚氨酯热熔胶具有粘度低，初粘强度高的特点，可应用于组装效率高的生产流水线。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，由包括以下组分的原料制备而成：
聚醚多元醇100重量份；
聚酯多元醇35重量份～70重量份；
二聚酸多元醇5重量份～20重量份；
异氰酸酯10重量份～70重量份；
增粘树脂20重量份～50重量份；
附着力促进剂0.5重量份～5重量份；
催化剂0.1重量份～1重量份。
2.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇和/或聚四氢呋喃醚二醇；
所述聚醚多元醇的羟值为25KOH/mg～160KOH/mg。
3.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇选自固态聚酯多元醇和/或液态聚酯多元醇，所述液态聚酯多元醇在聚酯多元醇中的重量比＜30％；
所述固态聚酯多元醇的羟值为10KOH/mg～60KOH/mg；
所述液态聚酯多元醇的羟值为18KOH/mg～80KOH/mg。
4.根据权利要求3所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述固态聚酯多元醇为己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、苯酐、1,4环己烷二甲酸中的一种或多种与1,4-丁二醇、1,6-己二醇、乙二醇、新戊二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、2-甲基丙二醇中的一种或两种缩聚而成的固态聚酯多元醇。
5.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述二聚酸改性多元醇的羟基值为35KOH/mg～80KOH/mg。
6.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述异氰酸酯的异氰酸酯基与多元醇羟基的摩尔比值为1.35～2.0。
7.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述增粘树脂选自丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂和聚酯树脂中的一种或多种；
所述增粘树脂的分子量为20000～60000，羟值为0～10KOH/mg，玻璃化温度小于80℃。
8.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述附着力促进剂选自双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺和二吗啉基二乙基醚中的一种或多种。
10.一种权利要求1～9任一项所述的低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
将聚酯多元醇、聚醚多元醇、二聚酸改性多元醇、增粘树脂混合后，在110℃～130℃下真空脱水1h～3h；然后加入异氰酸酯，在N2氛围下于80℃～100℃反应1h～3h；再加入附着力促进剂和催化剂，真空条件下90℃～120℃反应20min～60min，出料，得到低粘度高初粘的聚氨酯热熔胶。
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