CN113583207A - 基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法 - Google Patents

基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及其胶粘剂的制备方法，该方法以蓖麻油作为主要原料，通过蓖麻油与含芳香环或脂肪环的四甲酸二酐的单酯化反应，合成蓖麻油基聚酯酸，并通过马来酸酐或邻苯二甲酸酐调节其羟基官能度，再以所合成的蓖麻油基聚酯酸为软段合成水性聚氨酯乳液；然后向所合成的水性聚氨酯乳液中加入以氮丙啶作为固化基团的增稠固化剂，得到用于PVC革/玻璃钢板粘结的水性聚氨酯胶粘剂。本发明制备的水性聚氨酯乳液固含量高、存储稳定性好，其胶粘剂的粘结性能良好。

Description

基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明属于水性聚氨酯合成技术领域，具体涉及一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法。
背景技术
水性聚氨酯以水为分散介质，不易燃烧、低VOCs，具有较好的粘结性和成膜性，是一种广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等行业的环境友好材料。目前水性聚氨酯的制备方法通常是先将聚醚或聚酯多元醇、亲水扩链剂、醇扩链剂与多异氰酸酯反应合成预聚体，再对预聚体进行盐化、乳化分散等制备过程。常规方法制备的水性聚氨酯，存在固含量低、干燥固化慢、存储时间短、对基材的润湿性差等不足，限制了其应用范围。为了改善水性聚氨酯性能的不足，通常采用向聚氨酯分子结构中引入功能基团或分子链段，与其他聚合物进行共混或共聚，微纳米改性，以及添加助剂等方法。
蓖麻油是一种来源广泛的可再生天然脂肪酸甘油三酸酯，是唯一含有羟基的植物油，羟基平均官能度为2.7。通常蓖麻油主要作为交联剂或扩链剂，通过其分子中的羟基与异氰酸酯基的反应被引入水性聚氨酯分子结构，蓖麻油的引入不仅可以提高水性聚氨酯的交联密度，同时还向聚氨酯分子结构中引入了低极性的长碳链结构，从而可以在一定程度上改善水性聚氨酯的物理机械性能和对基材的润湿性。采用蓖麻油改性水性聚氨酯，通常其用量较少，对聚氨酯应用性能的提高有限，因为随着蓖麻油用量的提高，聚氨酯预聚体的粘度会迅速提高，一方面不利于其乳化分散，另一方面乳液的粒径会较大，存储稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法，使制备的水性聚氨酯乳液固含量高、存储稳定性好，其胶粘剂的粘结性能良好。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液的制备方法，包括：
步骤一，蓖麻油基聚酯酸的制备：将经干燥处理的6-11重量份酸酐在0-15重量份溶剂中溶解，加入100重量份蓖麻油，升温至110-140℃，在氮气保护下反应2-5小时，检测酸值达到32-40mgKOH/g，再将经干燥处理的10-38重量份四酸二酐溶解于20-50重量份溶剂中，并加入继续反应2-5小时，检测酸值达到74-100mgKOH/g，降温，生成含有羧基、羟基功能基团的蓖麻油基聚酯酸；
步骤二，水性聚氨酯乳液的制备：在步骤一获得的蓖麻油基聚酯酸中加入19-48重量份二异氰酸酯和0.01-0.04重量份催化剂，升温至60-80℃反应1-3小时，再加入0-9重量份二醇扩链剂继续反应1-3小时，得到异氰酸酯基封端的预聚体，降温至30-40℃，加入50-90重量份丙酮调节粘度，再加入5-13.5重量份中和剂盐化20-40分钟，然后在高速搅拌下加入180-245重量份去离子水乳化分散，再加入3-12重量份二胺扩链剂、0-0.3重量份分子量调节剂和6-20重量份去离子水组成的水分散液，反应2-3小时，最后真空脱除残余丙酮，制得水性聚氨酯乳液。
优选地，步骤一中，所述的酸酐为马来酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或两种；所述的四甲酸二酐为均苯四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯硫醚四甲酸二酐、三苯双醚四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐中的一种或几种。
优选地，步骤二中，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、新癸酸铋中的一种；所述的二醇扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇，一缩二乙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的一种或几种；所述的中和剂为三乙胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一种；所述的二胺扩链剂为异佛尔酮二胺、乙二胺、1,6-己二胺、二乙烯三胺、乙二胺基乙磺酸钠、二氨基苯磺酸钠中的一种或几种；所述的分子量调节剂为乙醇胺、二乙醇胺中的一种。
优选地，所述的溶剂为四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
根据本发明的另一方面，提供的是由以上制备方法获得的水性聚氨酯乳液。
本发明以蓖麻油作为主要原料，通过蓖麻油与含芳香环或脂肪环的四甲酸二酐的单酯化反应，合成蓖麻油基聚酯酸，并通过马来酸酐或邻苯二甲酸酐调节其羟基官能度。本发明以所合成的蓖麻油基聚酯酸为软段合成水性聚氨酯，使聚氨酯适当交联的同时，向其软段结构中引入了芳香环或脂肪环结构、低极性长碳链结构、亲水基团。芳香环或脂肪环结构的引入可以提高聚氨酯的物理机械性能，低极性长碳链结构的引入可以有效改善聚氨酯对基材的润湿性；亲水基团的特殊分布，使聚氨酯的水分散性更好，固含量更高，存储稳定性更好。
根据本发明的另一方面，提供一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括：
步骤一，增稠固化剂的制备：将已脱水处理的100重量份聚氧化乙烯二醇、3-7.5重量份聚氧化丙烯二醇混合低聚物二元醇、24-84重量份异氰酸酯三聚体、0.005-0.015重量份催化剂加入反应器，在搅拌下升温至50-70℃反应0.5-2小时，再加入1-2.5重量份一缩二乙二醇继续反应0.5-2小时，得到中间体，然后加入1-4重量份长碳链醇、6.5-22重量份1-羟乙基氮丙啶封端反应1-2小时；最后加入10-38重量份溶剂，降温得到所述的增稠固化剂；
步骤二，将步骤一制备获得的5-8重量份增稠固化剂与以上所述的100重量份水性聚氨酯乳液混合，得到水性聚氨酯胶粘剂。
优选地，上述水性聚氨酯胶粘剂的制备方法的步骤一中，所述的聚氧化乙烯二醇的数均分子量为2000-6000；所述的聚氧化丙烯二醇的数均分子量为400-2000；所述的异氰酸酯三聚体为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体中的一种或几种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、新癸酸铋中的一种；所述的长碳链醇为十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇中的一种。
优选地，上述水性聚氨酯胶粘剂的制备方法的步骤一中，所述的溶剂为四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
根据本发明的另一方面，提供的是由以上制备方法获得的水性聚氨酯胶粘剂。
本发明制备的增稠固化剂，同时具有使水性聚氨酯增稠和固化的作用，可有效提高水性聚氨酯胶粘剂的粘结性能。其中聚氧化乙烯二醇作为非离子型亲水链段，赋予了增稠固化剂良好的水分散性；聚氧化丙烯二醇的引入降低了增稠固化剂的结晶性；异氰酸酯三聚体含异氰脲酸酯环，将其引入聚氨酯分子结构可以很好的提高聚氨酯的物理机械性能。本发明制备的增稠固化剂以氮丙啶作为固化基团，相较于异氰酸酯型固化剂，具有良好的存储稳定性。获得的水性聚氨酯胶粘剂壳用于PVC革/玻璃钢板粘结。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的水性聚氨酯的红外谱图。
具体实施方式
实施例1
将经干燥处理的7.38g马来酸酐和100g蓖麻油加入反应器中，升温至130℃，在氮气保护下反应2.5小时，检测酸值为39.34mgKOH/g；将经干燥处理的10.76g均苯四甲酸二酐溶解于20g N-甲基吡咯烷酮中，并加入反应器继续反应2.5小时，检测酸值为82.65mgKOH/g，降温，生成羟值为55.32mgKOH/g，平均羟基官能度为2的蓖麻油基聚酯酸。
再加入47.16g异佛尔酮二异氰酸酯和0.012g新癸酸铋，升温至60℃反应1.5小时，再加入5.24g 1,4-丁二醇、3.64g新戊二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.64%；降温至35℃并加入75g丙酮稀释，加7.91g三乙胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入220g去离子水乳化分散，再加入9.34g异佛尔酮二胺、0.31g二乙烯三胺和10g去离子水组成的水分散液，反应2.5小时，真空脱除丙酮，制得固含量为48.3%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量6000）、4.76g聚氧化丙烯二醇（数均分子量2000）、27.48g六亚甲基二异氰酸酯三聚体、0.011g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至65℃反应1.5小时，再加入1.44g一缩二乙二醇继续反应1.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为3.08%；然后加入1.90g十六烷醇、7.94g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1.5小时。最后加入16g N-甲基吡咯烷酮，降温得到固含量为90.1%的增稠固化剂。
将制备好的5g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例2
将经干燥处理的6.75g马来酸酐和100g蓖麻油加入反应器中，升温至130℃，在氮气保护下反应2.5小时，检测酸值为36.2mgKOH/g；将经干燥处理的37.34g双酚A型二醚二酐溶解于50g N-甲基吡咯烷酮中，并加入反应器继续反应3小时，检测酸值为82.68mgKOH/g，降温，生成羟值为30.45mgKOH/g，平均羟基官能度为2.18的蓖麻油基聚酯酸。
再加入35.28g异佛尔酮二异氰酸酯和0.028g新癸酸铋，升温至65℃反应1.5小时，再加入4.09g 1,2-丙二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.38%；降温至35℃并加入50g丙酮稀释，加5.36g三乙胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入235g去离子水乳化分散，再加入11.13g异佛尔酮二胺、0.16g乙醇胺和20g去离子水组成的水分散液，反应2.5小时，真空脱除丙酮，制得固含量为49.8%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量2000）、5g聚氧化丙烯二醇（数均分子量400）、83.25g异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、0.011g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至65℃反应1小时，再加入1.33g一缩二乙二醇继续反应1小时，检测异氰酸酯基百分含量为4.98%；然后加入3.37g十四烷醇、18.41g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1小时。最后加入18g N-甲基吡咯烷酮，降温得到固含量为92.2%的增稠固化剂。
将制备好的6g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例3
将经干燥处理的9.88g邻苯二甲酸酐溶于15g N,N-二甲基甲酰胺中，将其和100g蓖麻油加入反应器中，升温至130℃，在氮气保护下反应3小时，检测酸值为34.06mgKOH/g；将经干燥处理的23.12g二苯甲酮四甲酸二酐溶解于35g N,N-二甲基甲酰胺中，并加入反应器继续反应3小时，检测酸值为88.66mgKOH/g，降温，生成羟值为33.89mgKOH/g，平均羟基官能度为2.24的蓖麻油基聚酯酸。
再加入32.61g 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯和0.026g新癸酸铋，升温至75℃反应1.5小时，再加入1.64g 1,3-丙二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.43%；降温至35℃并加入50g丙酮稀释，加6.37g三乙胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入223g去离子水乳化分散，再加入5.34g异佛尔酮二胺、1.85g乙二胺、0.26g二乙醇胺和15g去离子水组成的水分散液，反应2.5小时，真空脱除丙酮，制得固含量为49.1%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量4000）、5g聚氧化丙烯二醇（数均分子量1000）、37.80g六亚甲基二异氰酸酯三聚体、0.011g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至65℃反应1小时，再加入1.43g一缩二乙二醇继续反应1小时，检测异氰酸酯基百分含量为4.02%；然后加入2.61g十八烷醇、11.31g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1小时。最后加入22g N,N-二甲基甲酰胺，降温得到固含量为87.9%的增稠固化剂。
将制备好的6g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例4
将经干燥处理的10.84g邻苯二甲酸酐溶于15g N,N-二甲基甲酰胺中，将其和100g蓖麻油加入反应器中，升温至140℃，在氮气保护下反应2.5小时，检测酸值为37.04mgKOH/g；将经干燥处理的22.24g二苯醚四甲酸二酐溶解于35g N,N-二甲基甲酰胺中，并加入反应器继续反应2.5小时，检测酸值为91.33mgKOH/g，降温，生成羟值为31.15mgKOH/g，平均羟基官能度为2.06的蓖麻油基聚酯酸。
再加入32.49g异佛尔酮二异氰酸酯和0.026g二月桂酸二丁基锡，升温至70℃反应2小时，再加入2.28g一缩二乙二醇、2.24g 1,5-戊二醇继续反应2.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.53%；降温至35℃并加入50g丙酮稀释，加5.47g三乙胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入242g去离子水乳化分散，再加入6.92g 1,6-己二胺、0.47g二乙烯三胺和10g去离子水组成的水分散液，反应2.5小时，真空脱除丙酮，制得固含量为47.6%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量6000）、5.56g聚氧化丙烯二醇（数均分子量1000）、30.12g六亚甲基二异氰酸酯三聚体、0.011g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至60℃反应2小时，再加入1.27g一缩二乙二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为3.4%；然后加入2.29g十六烷醇、8.93g 1-羟乙基氮丙啶继续反应2小时。最后加入17g N,N-二甲基甲酰胺，降温得到固含量为89.8%的增稠固化剂。
将制备好的5g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例5
将经干燥处理的6.64g马来酸酐和100g蓖麻油加入反应器中，升温至120℃，在氮气保护下反应3.5小时，检测酸值为35.64mgKOH/g；将经干燥处理的15.83g联苯四甲酸二酐溶解于25g N,N-二甲基乙酰胺中，并加入反应器继续反应3.5小时，检测酸值为80.35mgKOH/g，降温，生成羟值为52.74mgKOH/g，平均羟基官能度为2.14的蓖麻油基聚酯酸。
再加入33.68g异佛尔酮二异氰酸酯和0.024g二月桂酸二丁基锡，升温至70℃反应1.5小时，再加入4.48g新戊二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.31%；降温至40℃并加入90g丙酮稀释，加13.08g三乙醇胺盐化25分钟，然后在高速搅拌下加入195g去离子水乳化分散，再加入4.34g异佛尔酮二胺、4.83g乙二胺基乙磺酸钠、0.12g乙醇胺和10g去离子水组成的水分散液，反应2小时，真空脱除丙酮，制得固含量为51.7%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量4000）、3.33g聚氧化丙烯二醇（数均分子量400）、40.48g甲苯二异氰酸酯三聚体、0.01g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至50℃反应0.5小时，再加入1.23g一缩二乙二醇继续反应1小时，检测异氰酸酯基百分含量为4.15%；然后加入1.33g十二烷醇、11.99g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1小时。最后加入18g N,N-二甲基乙酰胺，降温得到固含量为89.9%的增稠固化剂。
将制备好的8g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例6
将经干燥处理的6.33g马来酸酐和100g蓖麻油加入反应器中，升温至140℃，在氮气保护下反应2小时，检测酸值为34.08mgKOH/g；将经干燥处理的17.54g二苯硫醚四甲酸二酐溶解于28g二甲基亚砜中，并加入反应器继续反应2小时，检测酸值为77.98mgKOH/g，降温，生成羟值为53.61mgKOH/g，平均羟基官能度为2.2的蓖麻油基聚酯酸。
再加入19.25g甲苯二异氰酸酯、4.65g六亚甲基二异氰酸酯和0.036g新癸酸铋，升温至75℃反应1.5小时，再加入2.42g 2-甲基-1,3-丙二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.46%；降温至30℃并加入80g丙酮稀释，加7.37g N,N-二甲基乙醇胺盐化40分钟，然后在高速搅拌下加入182g去离子水乳化分散，再加入1.57g乙二胺、5.37g二氨基苯磺酸钠、0.22g二乙醇胺和10g去离子水组成的水分散液，反应3小时，真空脱除丙酮，制得固含量为50.3%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量6000）、3.33g聚氧化丙烯二醇（数均分子量1000）、24.03g六亚甲基二异氰酸酯三聚体、0.015g新癸酸铋加入反应器，在搅拌下升温至70℃反应1.5小时，再加入1.01g一缩二乙二醇继续反应1.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.75%；然后加入1.22g十六烷醇、6.96g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1.5小时。最后加入12g二甲基亚砜，降温得到固含量为92.0%的增稠固化剂。
将制备好的7g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例7
将经干燥处理的6.85g马来酸酐和100g蓖麻油加入反应器中，升温至130℃，在氮气保护下反应2.5小时，检测酸值为36.7mgKOH/g；将经干燥处理的21.65g三苯双醚四甲酸二酐溶解于35g四氢呋喃中，并加入反应器继续反应2.5小时，检测酸值为77.52mgKOH/g，降温，生成羟值为49.33mgKOH/g，平均羟基官能度为2.1的蓖麻油基聚酯酸。
再加入39.77g异佛尔酮二异氰酸酯和0.020g新癸酸铋，升温至65℃反应1.5小时，再加入1.67g乙二醇、3.18g 1,6-己二醇继续反应1.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.78%；降温至35℃并加入65g丙酮稀释，加7.92g N,N-二甲基乙醇胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入236g去离子水乳化分散，再加入11.63g异佛尔酮二胺、0.17g乙醇胺和15g去离子水组成的水分散液，反应2.5小时，真空脱除丙酮，制得固含量为47.2%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量4000）、7.14g聚氧化丙烯二醇（数均分子量2000）、19.98g甲苯二异氰酸酯三聚体、25.5g异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、0.005g辛酸亚锡加入反应器，在搅拌下升温至55℃反应1小时，再加入2.03g一缩二乙二醇继续反应1.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为3.65%；然后加入2.93g十六烷醇、10.77g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1.5小时。最后加入23g四氢呋喃，降温得到固含量为88%的增稠固化剂。
将制备好的5g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例8
将经干燥处理的4.78g邻苯二甲酸酐溶于10g N,N-二甲基甲酰胺中，将其和3.8g干燥处理后的马来酸酐、100g蓖麻油加入反应器中，升温至130℃，在氮气保护下反应3小时，检测酸值为36.71mgKOH/g；将经干燥处理的7.82g均苯四甲酸二酐和7.03g环丁烷四甲酸二酐溶解于30g N,N-二甲基甲酰胺中，并加入反应器继续反应3小时，检测酸值为97.50mgKOH/g，降温，生成羟值为34.56mgKOH/g，平均羟基官能度为2.12的蓖麻油基聚酯酸。
再加入19.47g甲苯二异氰酸酯和0.036g辛酸亚锡，升温至80℃反应2小时，再加入0.97g 1,4-丁二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.88%；降温至40℃并加入60g丙酮稀释，加8g三乙醇胺盐化25分钟，然后在高速搅拌下加入212g去离子水乳化分散，再加入3.72g乙二胺、0.26g二乙醇胺和8g去离子水组成的水分散液，反应2小时，真空脱除丙酮，制得固含量为47.7%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量4000）、3.57g聚氧化丙烯二醇（数均分子量1000）、36.72g六亚甲基二异氰酸酯三聚体、0.011g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至60℃反应1.5小时，再加入1.78g一缩二乙二醇继续反应1.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为3.78%；然后加入3.46g十八烷醇、10.14g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1.5小时。最后加入27g N,N-二甲基甲酰胺，降温得到固含量为85.2%的增稠固化剂。
将制备好的5g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例9
将经干燥处理的6g马来酸酐和100g蓖麻油加入反应器中，升温至140℃，在氮气保护下反应2小时，检测酸值为32.39mgKOH/g；将经干燥处理的10g均苯四甲酸二酐溶解于20gN,N-二甲基甲酰胺中，并加入反应器继续反应2小时，检测酸值为74.09mgKOH/g，降温，生成羟值为66.35mgKOH/g，平均羟基官能度为2.23的蓖麻油基聚酯酸。
再加入19g甲苯二异氰酸酯和0.01g新癸酸铋，升温至60℃反应3小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.2%；降温至30℃并加入50g丙酮稀释，加5g N,N-二甲基乙醇胺盐化20分钟，然后在高速搅拌下加入180g去离子水乳化分散，再加入1.7g乙二胺、1.3g 1,6-己二胺、0.3g二乙醇胺和6g去离子水组成的水分散液，反应2小时，真空脱除丙酮，制得固含量为47.4%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量6000）、3g聚氧化丙烯二醇（数均分子量400）、24g六亚甲基二异氰酸酯三聚体、0.005g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至70℃反应0.5小时，再加入1g一缩二乙二醇继续反应0.5小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.48%；然后加入1g十八烷醇、6.5g 1-羟乙基氮丙啶继续反应1小时。最后加入10g N,N-二甲基甲酰胺，降温得到固含量为93.1%的增稠固化剂。
将制备好的5g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
实施例10
将经干燥处理的11g邻苯二甲酸酐溶于15g N,N-二甲基乙酰胺中，将其和100g蓖麻油加入反应器中，升温至110℃，在氮气保护下反应5小时，检测酸值为37.54mgKOH/g；将经干燥处理的38g双酚A型四甲酸二酐溶解于50g N,N-二甲基乙酰胺中，并加入反应器继续反应5小时，检测酸值为82.93mgKOH/g，降温，生成羟值为26.3mgKOH/g，平均羟基官能度为2.03的蓖麻油基聚酯酸。
再加入48g 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯和0.04g新癸酸铋，升温至80℃反应1小时，再加入9g 1,6-己二醇继续反应1小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.37%；降温至40℃并加入90g丙酮稀释，加13.5g三乙醇胺盐化40分钟，然后在高速搅拌下加入245g去离子水乳化分散，再加入6g异佛尔酮二胺、5.5g乙二胺基乙磺酸钠、0.5g二乙烯三胺和20g去离子水组成的水分散液，反应3小时，真空脱除丙酮，制得固含量为49.5%的水性聚氨酯乳液。
将已脱水处理的100g聚氧化乙烯二醇（数均分子量4000）、7.5g聚氧化丙烯二醇（数均分子量1000）、84g异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、0.015g二月桂酸二丁基锡加入反应器，在搅拌下升温至50℃反应2小时，再加入2.5g一缩二乙二醇继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为5.76%；然后加入4g十二烷醇、22g 1-羟乙基氮丙啶继续反应2小时。最后加入38g N,N-二甲基乙酰胺，降温得到固含量为85.3%的增稠固化剂。
将制备好的8g增稠固化剂加入100g水性聚氨酯乳液中混合均匀，得到水性聚氨酯胶粘剂。
比较例1
将100g已脱水的聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇（数均分子量2000）、40.52g异佛尔酮二异氰酸酯、0.011g二月桂酸二丁基锡依次加入反应器中，在搅拌下升温至70℃反应1小时，再加入9.38g 2,2-二羟甲基丙酸、9.29g蓖麻油、15g N,N-二甲基甲酰胺组成的混合物，继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.36%；降温至45℃并加入50g丙酮稀释，加6.72g三乙胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入235g去离子水乳化分散，再加入4.58g异佛尔酮二胺、4.75g乙二胺基乙磺酸钠和15g去离子水组成的水分散液，反应2小时，真空脱除丙酮，制得固含量为44.6%的水性聚氨酯乳液。
将制备好的100g水性聚氨酯乳液中加入0.4g水性聚氨酯缔合增稠剂，5g多异氰酸酯型水性聚氨酯固化剂，搅拌混合均匀后得到所需胶粘剂。
比较例2
将100g已脱水的聚四氢呋喃醚二醇（数均分子量2000）、31.76g甲苯二异氰酸酯、0.011g二月桂酸二丁基锡依次加入反应器中，在搅拌下升温至66℃反应1小时，再加入9.38g 2,2-二羟甲基丙酸、9.29g蓖麻油、15g N,N-二甲基甲酰胺组成的混合物，继续反应2小时，检测异氰酸酯基百分含量为2.49%；降温至45℃并加入50g丙酮稀释，加6.72g三乙胺盐化30分钟，然后在高速搅拌下加入271g去离子水乳化分散，再加入3.1g乙二胺和6g去离子水组成的水分散液，反应2小时，真空脱除丙酮，制得固含量为40.3%的水性聚氨酯乳液。
将制备好的100g水性聚氨酯乳液中加入5g实施例1中制备的增稠固化剂，搅拌混合均匀后得到所需胶粘剂。
性能测试
(1)剥离强度测试
按照GB/T2790-1995测试，粘结材料为PVC革和玻璃钢板。
(2)存储稳定性测试
将水性聚氨酯乳液放入密封的容器内室温下放置，观察记录乳液明显出现分层或絮凝所存放的时间。
表1水性聚氨酯胶粘剂的性能
Figure 932903DEST_PATH_IMAGE002
本发明制备的水性聚氨酯胶粘剂，其存储时间超过240天，剥离初粘强度达2.5kN/m以上，终粘强度达3.0kN/m以上。

Claims (9)

1.一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一，蓖麻油基聚酯酸的制备：将经干燥处理的6-11重量份酸酐在0-15重量份溶剂中溶解，加入100重量份蓖麻油，升温至110-140℃，在氮气保护下反应2-5小时，检测酸值达到32-40mgKOH/g，再将经干燥处理的10-38重量份四酸二酐溶解于20-50重量份溶剂中，并加入继续反应2-5小时，检测酸值达到74-100mgKOH/g，降温，生成含有羧基、羟基功能基团的蓖麻油基聚酯酸；
步骤二，水性聚氨酯乳液的制备：在步骤一获得的蓖麻油基聚酯酸中加入19-48重量份二异氰酸酯和0.01-0.04重量份催化剂，升温至60-80℃反应1-3小时，再加入0-9重量份二醇扩链剂继续反应1-3小时，得到异氰酸酯基封端的预聚体，降温至30-40℃，加入50-90重量份丙酮调节粘度，再加入5-13.5重量份中和剂盐化20-40分钟，然后在高速搅拌下加入180-245重量份去离子水乳化分散，再加入3-12重量份二胺扩链剂、0-0.3重量份分子量调节剂和6-20重量份去离子水组成的水分散液，反应2-3小时，最后真空脱除残余丙酮，制得水性聚氨酯乳液。
2.根据权利要求1所述的基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的酸酐为马来酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或两种；所述的四甲酸二酐为均苯四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯硫醚四甲酸二酐、三苯双醚四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、新癸酸铋中的一种；所述的二醇扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇，一缩二乙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的一种或几种；所述的中和剂为三乙胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一种；所述的二胺扩链剂为异佛尔酮二胺、乙二胺、1,6-己二胺、二乙烯三胺、乙二胺基乙磺酸钠、二氨基苯磺酸钠中的一种或几种；所述的分子量调节剂为乙醇胺、二乙醇胺中的一种。
4.根据权利要求3所述的基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
5.一种由权利要求1-4任意一项制备方法获得的水性聚氨酯乳液。
6.一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一，增稠固化剂的制备：将已脱水处理的100重量份聚氧化乙烯二醇、3-7.5重量份聚氧化丙烯二醇混合低聚物二元醇、24-84重量份异氰酸酯三聚体、0.005-0.015重量份催化剂加入反应器，在搅拌下升温至50-70℃反应0.5-2小时，再加入1-2.5重量份一缩二乙二醇继续反应0.5-2小时，得到中间体，然后加入1-4重量份长碳链醇、6.5-22重量份1-羟乙基氮丙啶封端反应1-2小时；最后加入10-38重量份溶剂，降温得到所述的增稠固化剂；
步骤二，将步骤一制备获得的5-8重量份增稠固化剂与以上所述的100重量份水性聚氨酯乳液混合，得到水性聚氨酯胶粘剂。
7.根据权利要求6所述的一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的聚氧化乙烯二醇的数均分子量为2000-6000；所述的聚氧化丙烯二醇的数均分子量为400-2000；所述的异氰酸酯三聚体为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体中的一种或几种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、新癸酸铋中的一种；所述的长碳链醇为十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇中的一种。
8.根据权利要求6或7所述的一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的溶剂为四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
9.一种由权利要求6-8任意一项方法获得的水性聚氨酯胶粘剂。
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