CN114075424A - 一种低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低表面能单组份湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，其主要于体系中创造性的引入了单硬脂酸甘油酯这一物料，并设计了整体的物料配比，降低产物的表面能，使得产物对低表面能材料的粘接性能大幅提升。同时，由于单硬脂酸甘油酯这一物料来源广泛，价格较低，进而能有效拓展低表面单组份湿固化聚氨酯热熔胶的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，特别是一种低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，属于聚氨酯胶粘剂领域。
背景技术
聚氨酯是一种特殊的聚合物材料，其原料的多样性、配方的可调性，使其可以同时具有橡胶和塑料优异的性能，成为其他材料的替代品。近年来，单组分湿固化型聚氨酯热熔胶由于其无溶剂，初始黏度低，易施胶应用等优点，广泛应用与多行业领域。
由于聚氨酯预聚体极性较高，当其应用到塑料等极性较低的材料时，传统的单组分湿固化型聚氨酯热熔胶不易润湿低表面能材料的表面，因而导致粘接效果大大下降，从而限制了单组分湿固化型聚氨酯热熔胶的应用。
为了降低聚氨酯热熔胶的表面能，CN110885660A中公开了一种低表面能单组分湿固化型聚氨酯热熔胶，但其是加入低表面能材料物理共混在聚氨酯热熔胶体系中，还需要加入其它助剂来提高胶体的粘接强度； CN108251040A中通过加入有机硅多元醇与多异氰酸酯反应制备低表面能热熔胶，其胶体粘接效果好，但有机硅醇原料不易得，且成本较高，不适合广泛推广。
因此，如何获得一种新型的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，来扩展聚氨酯热熔胶的应用市场，成为待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种新型的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，使得通过本发明制备所得单组分湿固化聚氨酯热熔胶，自身具备较低的表面能特性，于低表面能材料粘接应用时，粘接性能优异。
本发明所采用的技术方案为：一种低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，其原料构成包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇、单硬脂酸甘油酯、异氰酸酯、扩链剂、以及催化剂和抗氧剂。各原料的质量份数为：
聚醚多元醇：27~40份；
聚酯多元醇：26~39份；
单硬脂酸甘油酯：1.5~6.5份；
异氰酸酯：15~36份；
扩链剂：1~1.5份；
催化剂：0.01份，其加入量为上述其他主要原料总质量的0.01%；
抗氧剂：0.03份，其加入量为其他主要原料总质量的0.03%。
上述聚醚多元醇的数据分子量为1000或2000，具体为聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇；
上述聚酯多元醇的数均分子量为2000，具体可选自聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己二酸丁二醇酯二醇中的一种；
上述单硬脂酸甘油酯是含有17个侧烷烃长链的二元醇，其结构式具体为：
；
上述异氰酸酯可以选自2,4-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯中的一种；
上述扩链剂为丁二醇、新戊二醇、乙二醇、二甘醇或1，6-己二醇中的一种或几种的混合；
上述催化剂为辛酸亚锡；上述抗氧剂牌号为1010。
上述低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，步骤如下：
（1）、按上述配比，将聚醚多元醇、聚酯多元醇、单硬脂酸甘油酯加入到釜中，常压下加热搅拌混合均匀，升温至120℃后真空脱水2h；
（2）、降温至60℃，加入异氰酸酯，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）、加入扩链剂、催化剂和抗氧剂，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）、氮气保护下迅速出料，密封包装后即得。
本发明的创造性及有益效果在于：于体系中创造性的引入单硬脂酸甘油酯这一物料，由于单硬脂酸甘油酯是含有17个侧烷烃长链的二元醇，其中的甲基、亚甲基是疏水链段，硬脂酸甘油酯的长烷烃侧链在单组分湿固化型聚氨酯热熔胶施胶后会迁移到表面，从而降低单组分湿固化型聚氨酯热熔胶表面能，使得产物对低表面能材料的粘接性能及耐水洗性能大幅提升；同时，单硬脂酸甘油酯这一新原料来源广泛、价格较低，能有效控制产品的成本，促进产品的工业化应用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的具体说明，但并不以此为限。
实施例1：
一种低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，其制备步骤如下：
（1）将聚氧化丙烯二醇（分子量1000）27份、聚己二酸丁二醇酯二醇29份、单硬脂酸甘油酯6.5份加入到反应釜中，常压下加热混合均匀，在120℃下真空脱水2h；
（2）降温至60℃，加入二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯36份，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）加入丁二醇0.5份和二甘醇1份、催化剂0.01份和抗氧剂0.03份，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）氮气保护下迅速出料，密封包装后即得。
通过实施例所得产物样品标记为A1。
实施例2：
一种低表面能单组份湿固化聚氨酯热熔胶，其制备步骤如下：
（1）将聚氧化丙烯二醇30份（分子量2000）、聚己内酯二醇39份、单硬脂酸甘油酯4份加入到反应釜中，常压下加热混合均匀，在120℃下真空脱水2h；
（2）降温至60℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯26份，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）加入新戊二醇1份、催化剂0.01份和抗氧剂0.03份，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）氮气保护下迅速出料，密封包装后即得。
通过实施例所得产物样品标记为A2。
实施例3：
一种低表面能单组份湿固化聚氨酯热熔胶，其制备步骤如下：
（1）将聚四氢呋喃醚二醇40份（分子量2000）、聚碳酸酯二醇39份、单硬脂酸甘油酯1.5份加入到反应釜中，常压下加热混合均匀，在120℃下真空脱水2h；
（2）降温至60℃，加入三苯基甲烷三异氰酸酯18份，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）加入1,6-己二醇1.5份、催化剂0.01份和抗氧剂0.03份，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）氮气保护下迅速出料，密封包装后即得。
通过实施例所得产物样品标记为A3。
实施例4：
一种低表面能单组份湿固化聚氨酯热熔胶，其制备步骤如下：
（1）将聚四氢呋喃醚二醇40份（分子量2000）、聚碳酸酯二醇26份、单硬脂酸甘油酯5份加入到反应釜中，常压下加热混合均匀，在120℃下真空脱水2h；
（2）降温至60℃，加入2,4-甲苯二异氰酸酯28份，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）加入二甘醇1份、催化剂0.01份和抗氧剂0.03份，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）氮气保护下迅速出料，密封包装后即得。
通过实施例所得产物样品标记为A4。
实施例5：
一种低表面能单组份湿固化聚氨酯热熔胶，其制备步骤如下：
（1）将聚四氢呋喃醚二醇39份（分子量2000）、聚己内酯二醇39份、单硬脂酸甘油酯5.8份加入到反应釜中，常压下加热混合均匀，在120℃下真空脱水2h；
（2）降温至60℃，加入三苯基甲烷三异氰酸酯15份，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）加入二甘醇1.2份、催化剂0.01份和抗氧剂0.03份，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）氮气保护下迅速出料，密封包装后即得。
通过实施例所得产物样品标记为A5。
性能测试：
将上述各实施例所得样品A1~A5进行性能测试，其中，其中，熔融粘度标准：HG/T3660-1999；剥离强度测试标准：FZ/T01085-2018；接触角测试标准：GB/T 30693-2014；表面能计算方法：van Oss-Chaudhury-Good 法； 测试结果如下表1所示：
| 指标 | 120℃熔融粘度（mPa·s） | 对涤纶布的剥离（N/25cm） | 对超疏水织物的剥离（N/25cm） | 对PP的剥离（N/25cm） | 水接触角（°） | 表面能（mJ/m<sup>2</sup>） |
| A1 | 5600 | 119 | 96 | 16 | 115 | 24.67 |
| A2 | 5200 | 108 | 87 | 11 | 101 | 28.09 |
| A3 | 5800 | 115 | 82 | 11 | 99 | 31.21 |
| A4 | 5500 | 109 | 88 | 12 | 111 | 25.35 |
| A5 | 5200 | 120 | 86 | 14 | 110 | 25.79 |
表1：性能测试结果表。
从上表1中，可以明显看出，通过本发明制备的单组份湿固化聚氨酯热熔胶，有合适的熔融粘度，使其具有合适的初始强度，适用于现有的工艺操作；对常规极性织物（如涤纶布）也具备有较好的粘接效果；同时，对超疏水织物和非极性材料PP也有较好的粘接效果。
从水接触角的测试中，可以看出本发明的聚氨酯热熔胶是疏水性的；根据vanOss-Chaudhury-Good 法计算得出的表面能数据也说明了本发明制得的聚氨酯热熔胶表面能较低，也间接说明本发明的聚氨酯热熔胶适用于低表面能材料的粘接。
Claims (8)
1.一种低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：其原料构成按质量份数计，包括：
聚醚多元醇：27~40份；
聚酯多元醇：26~39份；
单硬脂酸甘油酯：1.5~6.5份；
异氰酸酯：15~36份；
扩链剂：1~1.5份；
催化剂：0.01份，其加入量为上述其他主要原料总质量的0.01%；
抗氧剂：0.03份，其加入量为上述其他主要原料总质量的0.03%；
所述单硬脂酸甘油酯是含有17个侧烷烃长链的二元醇，其结构式具体为：
。
2.如权利要求1所述的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述聚醚多元醇的数据分子量为1000或2000，选自聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中的一种。
3.如权利要求1所述的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述聚酯多元醇的数均分子量为2000，选自聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己二酸丁二醇酯二醇中的一种。
4.如权利要求1所述的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯中的一种；上述扩链剂为丁二醇、新戊二醇、乙二醇、二甘醇或1，6-己二醇中的一种或几种的混合；所述催化剂为辛酸亚锡；所述抗氧剂牌号为1010。
5.一种低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、按预设配比，将聚醚多元醇、聚酯多元醇、单硬脂酸甘油酯加入到釜中，常压下加热搅拌混合均匀，升温至120℃后真空脱水2h；
（2）、降温至60℃，加入异氰酸酯，在80℃~95℃、-0.09MPa条件下搅拌反应1h；
（3）、加入扩链剂、催化剂和抗氧剂，在80℃~95℃、<100Pa条件下搅拌反应20min；
（4）、氮气保护下迅速出料，密封包装后即得；
上述各步骤中，所述各原料按质量份数计，具体为：
聚醚多元醇：27~40份；
聚酯多元醇：26~39份；
单硬脂酸甘油酯：1.5~6.5份；
异氰酸酯：15~36份；
扩链剂：1~1.5份；
催化剂：0.01份，其加入量为上述其他主要原料总质量的0.01%；
抗氧剂：0.03份，其加入量为上述其他主要原料总质量的0.03%；
所述单硬脂酸甘油酯是含有17个侧烷烃长链的二元醇，其结构式具体为：
。
6.如权利要求5所述的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于：所述聚醚多元醇的数据分子量为1000或2000，选自聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中的一种。
7.如权利要求5所述的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于：所述聚酯多元醇的数均分子量为2000，选自聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己二酸丁二醇酯二醇中的一种。
8.如权利要求5所述的低表面能单组分湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯中的一种；上述扩链剂为丁二醇、新戊二醇、乙二醇、二甘醇或1，6-己二醇中的一种或几种的混合；所述催化剂为辛酸亚锡；所述抗氧剂牌号为1010。
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