CN115466591A - 一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水性聚氨酯粘合剂技术领域，具体的说是一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺，本发明通过将水性聚氨酯粘合剂分为A组分和B组分，在使用前将A组分与B组分进行混合，并通过添加在B组分中的无水乙醇以及覆膜明胶颗粒的添加，一方面利用无水乙醇的挥发性增强水性聚氨酯粘合剂中水分的蒸发，另一方面利用覆膜明胶颗粒的添加将水性聚氨酯粘结剂内部与外界导通，构建水汽疏通通道，进而促使水汽的排除效果，进而使水性聚氨酯粘合剂在干法复合工艺中应用时其干燥效率、干燥效果均有所提升。
Description
技术领域
本发明属于水性聚氨酯粘合剂技术领域，具体的说是一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺。
背景技术
干法复合使用的传统的胶粘剂为溶剂型胶粘剂，须通过烘道干燥除净其中的溶剂，以便后续贴合加工，生产出优质产品，因此在复合过程中，有大量溶剂排除，形成污染操作车间与周边环境的巨大的污染源，对工人的健康和环境保护工作极为不利，溶剂的使用，还有燃烧、爆炸等方面的隐患，如此等等，成为其应用的一大缺陷，也成为业界广泛关注和努力攻克的难关之一”，水性粘合剂的开发应用，为解决干法复合长期以来所存在的安全、环保问题，提供了一条上佳的途径。
在软包装用水性粘合剂中，水性聚氨酯粘合剂由于其复合产品剥离强度高、耐热、耐介质性等综合性能优越，被越来越多的使用在软包装干法复合工艺中，但是由于水性聚氨酯粘合剂本身以水作为介质，由于水的比热容高、蒸发速率较慢，进而导致水性聚氨酯粘合剂干燥速率较慢，在干法复合实际生产过程中通常采取加热干燥的方式促进水的蒸发，进而加快水的蒸发速率，但是由于基材材料的限制、以及粘合剂黏度限制，在加热过程中经常会存在粘合剂表层结皮、内部水蒸气无法排出，进而导致水性聚氨酯粘合剂水溶剂蒸发不彻底，进而影响整体的粘连效果的问题，
为了降低水性聚氨酯粘合剂表层结皮的问题的发生，在实际生产中多采用分段式加热配合烘道长度的增加，进而达到增强干燥效果的作用，但是在整个干燥工艺中，不仅需要严格把控温度的调整范围，避免温度升高过慢导致的干燥效率较慢、温度升高速率较快导致的表层结皮的问题的发生，而且由于烘道的延长、加热时长的延长，导致水性聚氨酯粘合剂的干燥耗能较高，进一步的增长了水性聚氨酯粘合剂的使用成本。
鉴于此，本发明提出了一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺用于解决上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决水性聚氨酯粘合剂在干法复合工艺中应用时存在干燥效率较慢、干燥效果较差的问题，本发明提出了一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本申请中通过将水性聚氨酯粘合剂分为A组分和B组分，在使用前将A组分与B组分进行混合，并通过添加在B组分中的无水乙醇以及覆膜明胶颗粒的添加，一方面利用无水乙醇的挥发性增强水性聚氨酯粘合剂中水分的蒸发，另一方面利用覆膜明胶颗粒的添加将水性聚氨酯粘结剂内部与外界导通，构建水汽疏通通道，进而促使水汽的排除效果，进而使水性聚氨酯粘合剂在干法复合工艺中应用时其干燥效率、干燥效果均有所提升；
本发明所述的一种水性聚氨酯粘合剂，包括A组分和B组分；
所述A组分按重量份数由以下原料构成：
甲苯二异氰酸酯(TDI)15～18份；
聚酯多元醇25～30份；
二羟甲基丙酸0.5～1份；
三乙胺0.5～0.8份；
乙二胺0.5～1份；
氮甲氧基吡咯烷酮8～10份；
环氧树脂8～10份；
丙酮5～10份；
γ～氨丙基三乙氧基硅烷3～4份；
去离子水50～60份
所述B组分为覆膜明胶颗粒与无水乙醇的混合物；所述覆膜明胶颗粒与无水乙醇按照重量分数的比例为1:1；
所述B组分的添加量按照重量比为A组分的8～12％。
优选的，所述覆膜明胶颗粒材质优选为骨明胶；所述覆膜明胶颗粒内部为多孔结构体。
优选的，所述覆膜明胶颗粒的制备工艺包括以下步骤：
A1：采用酒精灯将一定含量的去离子水加热至50～55℃，并将清洗后的明胶条直接置于加热后的去离子水中，在48℃左右水浴搅拌至明胶条完全融化制得明胶溶液；
A2：将制得的4/5明胶溶液自然冷却至30～32℃后，向明胶溶液中滴加戊二醛溶液，采用水浴保温的方式使明胶溶液与戊二醛交联反应30min，交联反应后撤出水浴保温设备并自然冷却至室温环境；
A3：将自然冷却后的反应物置于于-8℃～-5℃低温环境下冷冻1.5～2天，并于-5℃～-2℃低温环境下冷风脱水3～4h后制得明胶海绵，将明胶海绵置于高速剪切机中高速剪切为合适的粒径即为明胶颗粒。
优选的，所述覆膜明胶颗粒的制备工艺还包括以下步骤：
A4：将剪切后的明胶海绵置于流化床中，并将剩余1/5明胶溶液采取底喷的方式喷覆于明胶海绵表面，自然冷却凝固后即为覆膜明胶颗粒。
优选的，其中A2中采用的4/5明胶溶液交联前采用改性淀粉共混处理；
所述改性淀粉的添加量为明胶溶液的8～12％。
优选的，所述改性淀粉优选为乙酰基、羟丙基改性的马铃薯、木薯、玉米淀粉的一种或几种。
优选的，所述A1中去离子水与明胶条按照重量比为10:1～1.5；
所述A2中戊二醛溶液添加量为明胶溶液的1.6～2％；
所述戊二醛溶液浓度优选为50％。
优选的，所述明胶颗粒覆膜前与氧化钙粉末混合；
所述氧化钙粉末为高温煅烧后通过球磨机研磨制得的粉末；所述氧化钙粉末粒径为5～6μm；所述氧化钙粉末添加量为明胶颗粒的15～25％。
优选的，所述覆膜明胶颗粒的粒径为10～12μm。
一种水性聚氨酯粘合剂的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将干燥处理后的聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入计量好的甲苯二异氰酸酯(TDI)于65～70℃缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
S2：向反应完成后的混合物中滴加溶有二羟甲基丙酸的氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体；
S3：控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入三乙胺和去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加乙二胺进行扩链反应，分散10min后即制得A组分；
S4：将A组分通入搅拌釜中，并将按照分量称取覆膜明胶颗粒和无水乙醇，控制搅拌釜转速240～360r/min进行搅拌混合10～12min，搅拌完成后即可通过涂覆辊涂覆使用。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺，通过将水性聚氨酯粘合剂分为A组分和B组分，并且于使用前将A组分与B组分进行混合，由于B组分中的无水乙醇的添加，使混合后制备的水性聚氨酯粘合剂具备较强的溶质挥发性，在干法复合工艺实际生产过程中，无水乙醇受热挥发速率加快，且无水乙醇挥发的过程中会裹挟水汽，与水汽的蒸发形成互促作用，进而有效的加快水性聚氨酯粘合剂的干燥效率。
2.本发明所述的一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺，通过于B组分中添加覆膜明胶颗粒，并且采用低温干燥工艺促使覆膜明胶颗粒内部呈网络结构体，且内层明胶经过改性淀粉改性，提高了其熔点，外界膜状明胶未改性，在实际烘干过程中，外层明胶优选溶解，进而构件导通通道，同时由于制备覆膜明胶颗粒的明胶海绵具备优异的吸水性能，因此一方面可以有效的加速水分的汇聚，另一方面便于水汽的疏通，进而增强水性聚氨酯粘合剂的干燥效果。
3.本发明所述的一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺，通过于覆膜明胶颗粒内部添加氧化钙粉末，一方面利用覆膜减缓氧化钙与A组分中去离子水的接触速率，另一方面通过氧化钙与水反应产生的热量加速水分的蒸发，同时氧化钙反应放热促使覆膜溶解速率加快，成功构建疏通通道，增强水汽疏通效果，同时生成的氢氧化钙微溶于水中，营造碱性环境，增强水性聚氨酯粘合剂的稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明覆膜明胶颗粒的制备工艺流程图；
图2是本发明水性聚氨酯粘合剂的制备工艺流程图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术手段和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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作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。
本发明提供了一种水性聚氨酯粘合剂及其制备工艺，解决了水性聚氨酯粘合剂在干法复合工艺中应用时存在干燥效率较慢、干燥效果较差的问题；
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：本申请中通过将水性聚氨酯粘合剂分为A组分和B组分，在使用前将A组分与B组分进行混合，并通过添加在B组分中的无水乙醇以及覆膜明胶颗粒的添加，一方面利用无水乙醇的挥发性增强水性聚氨酯粘合剂中水分的蒸发，另一方面利用覆膜明胶颗粒的添加将水性聚氨酯粘结剂内部与外界导通，构建水汽疏通通道，进而促使水汽的排除效果，进而使水性聚氨酯粘合剂在干法复合工艺中应用时其干燥效率、干燥效果均有所提升。
实施例1
一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：包括A组分和B组分；
所述A组分按重量份数由以下原料构成：
甲苯二异氰酸酯(TDI)15～18份；聚酯多元醇25～30份；二羟甲基丙酸0.5～1份；三乙胺0.5～0.8份；乙二胺0.5～1份；氮甲氧基吡咯烷酮8～10份；环氧树脂8～10份；丙酮5～10份；去离子水50～60份；
所述B组分为覆膜明胶颗粒与无水乙醇的混合物；所述覆膜明胶颗粒与无水乙醇按照重量分数的比例为1:1；所述B组分的添加量按照重量比为A组分的8～12％。
所述覆膜明胶颗粒材质优选为骨明胶；所述覆膜明胶颗粒内部为多孔结构体。
所述覆膜明胶颗粒的制备工艺包括以下步骤：
A1：采用酒精灯将一定含量的去离子水加热至50～55℃，并将清洗后的明胶条直接置于加热后的去离子水中，在48℃左右水浴搅拌至明胶条完全融化制得明胶溶液；
A2：将制得的4/5明胶溶液自然冷却至30～32℃后，向明胶溶液中滴加戊二醛溶液，采用水浴保温的方式使明胶溶液与戊二醛交联反应30min，交联反应后撤出水浴保温设备并自然冷却至室温环境；
A3：将自然冷却后的反应物置于于-8℃～-5℃低温环境下冷冻1.5～2天，并于-5℃～-2℃低温环境下冷风脱水3～4h后制得明胶海绵，将明胶海绵置于高速剪切机中高速剪切为合适的粒径即为明胶颗粒。
A4：将剪切后的明胶海绵置于流化床中，并将剩余1/5明胶溶液采取底喷的方式喷覆于明胶海绵表面，自然冷却凝固后即为覆膜明胶颗粒。
所述A1中去离子水与明胶条按照重量比为10:1～1.5；
所述A2中戊二醛溶液添加量为明胶溶液的1.6～2％；
所述戊二醛溶液浓度优选为50％；
所述覆膜明胶颗粒的粒径为10～12μm；
一种水性聚氨酯粘合剂的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将干燥处理后的聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入计量好的甲苯二异氰酸酯(TDI)于65～70℃缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
S2：向反应完成后的混合物中滴加溶有二羟甲基丙酸的氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体；
S3：控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入三乙胺和去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加乙二胺进行扩链反应，分散10min后即制得A组分；
S4：将A组分通入搅拌釜中，并将按照分量称取覆膜明胶颗粒和无水乙醇，控制搅拌釜转速240～360r/min进行搅拌混合10～12min，搅拌完成后即可通过涂覆辊涂覆使用；
本实施例中通过将明胶条于加热后的去离子水中进行加热溶解，由于明胶本身熔点的限制，导致明胶完全溶解于水溶液中，并于明胶溶液降温至30～32℃后，此时向明胶溶液中添加戊二醛溶液进行交联反应，戊二醛中存在两个H-C＝O基团，与明胶交联速率更快，进而利用戊二醛交联原理增强制备的明胶凝胶的结构稳定性能，将交联完成后的明胶溶液冷却后即会凝胶化，再将其于低温环境下进行冷冻，在冷冻的过程中凝胶中的水份聚集并结晶，此时将其与低温环境下进行3～4h的通风冷却，可以有效的使其内部的水结晶升华，为了促进升华速率的提升，还可以通过调节其所处环境的真空度，进而促使水结晶与明胶脱离，干燥完成后的明胶内部形成网络状机构，即制得明胶海绵，此时将明胶海绵进行剪切破碎后，其剪切时可将明胶海绵采取低温酒精溶液保护下通入高速分散剪切机中进行高速分散剪切，即形成颗粒均匀的明胶颗粒，同时明胶颗粒的制备方式还可以将A2中经过戊二醛交联后的明胶溶液通入低温喷雾干燥机中，通过调控喷雾速度、喷雾压力，进而形成颗粒均匀的明胶凝胶颗粒，并将凝胶颗粒收集后进行低温冷冻、低温脱水，进而制备明胶颗粒，此时的明胶颗粒整体孔隙较多，此时通过将部分明胶溶液借助于流化床采取底喷的方式将明胶溶液喷覆在明胶颗粒表面，由于明胶溶液在气流的作用下雾化后极易凝结，因此在明胶溶液喷覆的过程中即为凝结黏连在明胶颗粒表层，形成覆膜明胶颗粒，
在实际使用时，通过将A组分与B组分进行混合，即将制备A组分与无水乙醇、覆膜明胶颗粒进行混合，当涂覆完成后，无水乙醇本身具备较强的挥发性能，挥发的过程中还会加速水份的脱离，可以有效的加快涂覆的水性聚氨酯粘合剂的蒸发效率，同时配合加热设备对涂覆后的水性聚氨酯粘合剂进行加热处理，加热处理可以加速水份与无水乙醇的挥发、蒸发效率，同时温度的升高还会促使覆膜明胶颗粒的融化，在覆膜明胶颗粒融化的过程中，其本身存在的孔隙可以促进涂覆的水性聚氨酯粘合剂内层水汽向外界扩散，同时明胶材质本身即具备优异的吸水性，可以加速水汽向明胶本身进行汇聚，并在加热工序的后端覆膜明胶颗粒完全融化，对水性聚氨酯粘合剂涂覆层的影响较低。
实施例2
区别于实施例1，本实施例于实施例1的基础上限定A2中采用的4/5明胶溶液交联前采用改性淀粉共混处理；
所述改性淀粉的添加量为明胶溶液的8～12％；
所述改性淀粉优选为乙酰基、羟丙基改性的马铃薯、木薯、玉米淀粉的一种或几种；
由于明胶材质本身熔点较低，本实施例通过采用改性淀粉与明胶溶液进行共混，共混后的明胶—淀粉共混产物的熔点可以根据淀粉的添加量进行设计，且本实施例中采取的乙酰基、羟丙基改性处理的马铃薯、木薯、玉米淀粉其本身与水共混后透明度均较高，将其与明胶溶液混合后对明胶溶液的透明度影响较低，进而对最终成膜的透明度的影响微乎其微，同时改性淀粉改性的明胶溶液最终支撑的明胶颗粒的熔点高于喷覆层明胶的熔点，金额在加热融化的过程存在一定的时间差，进而促使覆膜明胶颗粒本身具备更好的水份疏通效果。
实施例3
区别于实施例1，本实施例于实施例1的基础上限定
所述明胶颗粒覆膜前与氧化钙粉末混合；所述氧化钙粉末为高温煅烧后通过球磨机研磨制得的粉末；所述氧化钙粉末粒径为5～6μm；
所述氧化钙粉末添加量为明胶颗粒的15～25％；
本实施例中通过将明胶颗粒覆膜前于氧化钙粉末进行混合，在与A组分、无水乙醇混合后，由于外喷覆的明胶层的存在，可以降低氧化钙粉末直接与水接触的面积，且随着混合后时间的延长，氧化钙粉末逐渐与水接触产生反应，进而放出热量，热量的产生不仅可以加速水的蒸发，同时还会逐渐使覆膜明胶颗粒表层明胶溶解，使水与氧化钙的接触面积增大，此时配合加热工序的进行，进一步的促使水分的排除，同时氧化钙与水反应后声称的氢氧化钙促使覆膜明胶颗粒周围的环境呈碱性，碱性的环境可以促使水性聚氨酯粘合剂稳定性更强。
为了验证本申请制备的水性聚氨酯粘合剂在干法覆膜工艺中应用时的干燥速率、干燥效果，特设立以下实验，用于证明本申请制备的水性聚氨酯粘合剂与常规水性聚氨酯粘合剂的性能区别；
实验组一
步骤一：将25份聚酯多元醇、15份甲苯二异氰酸酯(TDI)、8.5份环氧树脂和6份丙酮分别于真空减压环境进行脱水干燥1h，脱水完成后将聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入甲苯二异氰酸酯(TDI)于65℃左右缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
步骤二：向反应完成后的混合物中滴加溶有0.5份二羟甲基丙酸的8.5份氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体，控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入0.5份三乙胺和50份去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加0.5份乙二胺进行扩链反应，分散10min后即制得A组分；
步骤三：通过采用明胶条与去离子水按照10:1的比例加热至48℃后进行混合溶解，溶解完成后，将4/5明胶溶液冷却至30℃后采取与戊二醛溶液(明胶溶液的2％、浓度50％)进行交联反应，交联反应完成后经冷冻、脱水、干燥、破碎后制得明胶颗粒，将1/5明胶溶液搭配流化床喷覆于明胶颗粒表面，进而制得覆膜明胶颗粒；
步骤四：称取6份无水乙醇、6份覆膜明胶颗粒混合而成B组分，并将B组分与A组分同时置于搅拌釜中，控制搅拌釜转速为360r/min进行搅拌混合10min，混合完成后即制得水性聚氨酯粘合剂；
实验组二
步骤一：将25份聚酯多元醇、15份甲苯二异氰酸酯(TDI)、8.5份环氧树脂和6份丙酮分别于真空减压环境进行脱水干燥1h，脱水完成后将聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入甲苯二异氰酸酯(TDI)于65℃左右缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
步骤二：向反应完成后的混合物中滴加溶有0.5份二羟甲基丙酸的8.5份氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体，控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入0.5份三乙胺和50份去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加0.5份乙二胺进行扩链反应，分散10min后即制得A组分；
步骤三：通过采用明胶条与去离子水按照10:1的比例加热至48℃后进行混合溶解，溶解完成后，并向4/5明胶溶液中添加改性淀粉(明胶溶液的8％、乙酰基改性的马铃薯淀粉)，进行共混后降温至30℃后采取与戊二醛溶液(明胶溶液的2％、浓度50％)进行交联反应，交联反应完成后经冷冻、脱水、干燥、破碎后制得明胶颗粒，将1/5明胶溶液搭配流化床喷覆于明胶颗粒表面，进而制得覆膜明胶颗粒；
步骤四：称取6份无水乙醇、6份覆膜明胶颗粒混合而成B组分，并将B组分与A组分同时置于搅拌釜中，控制搅拌釜转速为360r/min进行搅拌混合10min，混合完成后即制得水性聚氨酯粘合剂；
实验组三
步骤一：将25份聚酯多元醇、15份甲苯二异氰酸酯(TDI)、8.5份环氧树脂和6份丙酮分别于真空减压环境进行脱水干燥1h，脱水完成后将聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入甲苯二异氰酸酯(TDI)于65℃左右缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
步骤二：向反应完成后的混合物中滴加溶有0.5份二羟甲基丙酸的8.5份氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体，控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入0.5份三乙胺和50份去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加0.5份乙二胺进行扩链反应，分散10min后即制得A组分；
步骤三：通过采用明胶条与去离子水按照10:1的比例加热至48℃后进行混合溶解，溶解完成后，并向4/5明胶溶液中添加改性淀粉(明胶溶液的8％、乙酰基改性的马铃薯淀粉)，进行共混后降温至30℃后采取与戊二醛溶液(明胶溶液的2％、浓度50％)进行交联反应，交联反应完成后经冷冻、脱水、干燥、破碎后制得明胶颗粒，将明胶颗粒与氧化钙粉末按照5:1的比例进行混合，混合后将1/5明胶溶液搭配流化床喷覆于明胶颗粒与氧化钙粉末的混合物表面，进而制得覆膜明胶颗粒；
步骤四：称取6份无水乙醇、6份覆膜明胶颗粒混合而成B组分，并将B组分与A组分同时置于搅拌釜中，控制搅拌釜转速为360r/min进行搅拌混合10min，混合完成后即制得水性聚氨酯粘合剂；
对照组一
步骤一：将25份聚酯多元醇、15份甲苯二异氰酸酯(TDI)、8.5份环氧树脂和6份丙酮分别于真空减压环境进行脱水干燥1h，脱水完成后将聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入甲苯二异氰酸酯(TDI)于65℃左右缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
步骤二：向反应完成后的混合物中滴加溶有0.5份二羟甲基丙酸的8.5份氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体，控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入0.5份三乙胺和50份去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加0.5份乙二胺进行扩链反应，分散10min；
步骤三：称取6份无水乙醇和6份去离子水构成B组分，并将B组分与A组分同时置于搅拌釜中，控制搅拌釜转速为360r/min进行搅拌混合10min，混合完成后即制得水性聚氨酯粘合剂；
对照组二
步骤一：将25份聚酯多元醇、15份甲苯二异氰酸酯(TDI)、8.5份环氧树脂和6份丙酮分别于真空减压环境进行脱水干燥1h，脱水完成后将聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入甲苯二异氰酸酯(TDI)于65℃左右缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
步骤二：向反应完成后的混合物中滴加溶有0.5份二羟甲基丙酸的8.5份氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体，控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入0.5份三乙胺和50份去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加0.5份乙二胺进行扩链反应，分散10min，
步骤三：称取12份去离子水构成B组分，并将B组分与A组分同时置于搅拌釜中，控制搅拌釜转速为360r/min进行搅拌混合10min，混合完成后即制得水性聚氨酯粘合剂；
性能测试
试片制备：选取尺寸为200mm*150mm*0.5mm的长方形PVC塑料薄片作为试片，采用丙酮溶液处理试片表面脏污，并按照固含量6g/m2的标准将上述实验组一、实验组二、实验组三、对照组一、对照组二制备的水性聚氨酯粘合剂采用涂覆辊分别涂覆于试片的一端，且试片上水性聚氨酯粘合剂的涂覆面积均为150mm*150mm，涂覆完成后与一组同样大小的PVC薄片作为参照组进行称重测试，记为M1；
烘道干燥：分别选取20m烘道与30m烘道，烘道内部均为五段式温度等间距排布，且五段式温度分别为35℃、45℃、65℃、75℃、50℃，烘道内进风口风速20m/s，机速60m/min,试片分别送入烘道中进行烘干处理，出烘道后立刻称重记为M2；
表1(试片重量)
分切处理：将30M烘道中一次烘干处理后试片均分切出10个200mm*15mm的长条，并将分切后的两条同组试片涂覆有粘合剂一端对齐进行贴合，将贴合的试片在接触压力下用65℃温度烘烤48h，然后再室温放置48h；
固含量测试：分别提取20g上述实验组一、实验组二、实验组三、对照组一、对照组二制备的水性聚氨酯粘合剂置于48℃恒温环境中进行搅拌、蒸发处理，蒸发处理操作24H后进行称重计量，并输出表格；
表2(固含量)
力学性能测试：将压合后的试片未涂覆粘合剂一端分开，并分别选用合适的夹具，试片先夹于拉力试验机上夹具后，启动马达使移动板上下夹具提升到适当位置夹持试片，此时的试片夹持时不能受到张力或者压迫，启动塑料拉力试验机测试软件就可以把力值、位移自动清零后使移动板上升、下降开始测试，直到试件断裂的时候，荷重保持值，记录数值后，取下断裂试件，将记录数值输出后即完成力学性能实验；
表3(剥离强度性能)
验结果分析
结合表1与表2中数据进行分析，首先根据表2中数据进行分析，可知五组水性聚氨酯粘合剂在经历24h烘干处理后，其内部含有的溶剂以及水分几乎可忽略不计，此时根据其剩余的固含量进行对比后发现，本申请采取的五组配方下制备的水性聚氨酯粘合剂的固含量的差距极小，同时结合表1进行分析，由于表1中试片上施加的水性聚氨酯粘合剂的含量仅为450mg(0.45g)因此在总体基数较小以及固含量差距较小的情况下，固含量对于试片烘干前后的重量的影响几乎可以忽略不计，
在固含量影响忽略不计以及本申请中烘道干燥工艺标准化的前提下，表1中数据清楚的显示了采取本申请部分工艺配方、全部工艺配方的实验组一、二、三的蒸发效率明显优于采用常规工艺配方的蒸发效率，且将实验组一、二、三进行对比后发现，随着与本申请中记载的工艺配方重合程度越高则其蒸发效率、蒸发效果越好，
同时在表1、表2的基础上，对表3中显示的剥离强度的数据进行分析可知，由于在烘干过程中，水分的蒸发效率、蒸发效果的优化，致使完全采用本申请工艺配方的实验组三中水性聚氨酯粘合剂最终由于其水溶剂含量低致使交联反应程度，进而导致高剥离强度明显由于其他实验组以及对照组，
综上所述，本申请制备的水性聚氨酯粘合剂相较于现有技术中的水性聚氨酯粘合剂具备蒸发效率高、蒸发效果好的优势，在实际应用中具备较好的竞争优势。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：包括A组分和B组分；
所述A组分按重量份数由以下原料构成：
甲苯二异氰酸酯(TDI)15～18份；
聚酯多元醇25～30份；
二羟甲基丙酸0.5～1份；
三乙胺0.5～0.8份；
乙二胺0.5～1份；
氮甲氧基吡咯烷酮8～10份；
环氧树脂8～10份；
丙酮5～10份；
去离子水50～60份；
所述B组分为覆膜明胶颗粒与无水乙醇的混合物；所述覆膜明胶颗粒与无水乙醇按照重量分数的比例为1:1；
所述B组分的添加量按照重量比为A组分的8～12％。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述覆膜明胶颗粒材质优选为骨明胶；所述覆膜明胶颗粒内部为多孔结构体。
3.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述覆膜明胶颗粒的制备工艺包括以下步骤：
A1：采用酒精灯将一定含量的去离子水加热至50～55℃，并将清洗后的明胶条直接置于加热后的去离子水中，在48℃左右水浴搅拌至明胶条完全融化制得明胶溶液；
A2：将制得的4/5明胶溶液自然冷却至30～32℃后，向明胶溶液中滴加戊二醛溶液，采用水浴保温的方式使明胶溶液与戊二醛交联反应30min，交联反应后撤出水浴保温设备并自然冷却至室温环境；
A3：将自然冷却后的反应物置于于-8℃～-5℃低温环境下冷冻1.5～2天，并于-5℃～-2℃低温环境下冷风脱水3～4h后制得明胶海绵，将明胶海绵置于高速剪切机中高速剪切为合适的粒径即为明胶颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述覆膜明胶颗粒的制备工艺还包括以下步骤：
A4：将剪切后的明胶海绵置于流化床中，并将剩余1/5明胶溶液采取底喷的方式喷覆于明胶海绵表面，自然冷却凝固后即为覆膜明胶颗粒。
5.根据权利要求3所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：其中A2中采用的4/5明胶溶液交联前采用改性淀粉共混处理；
所述改性淀粉的添加量为明胶溶液的8～12％。
6.根据权利要求5所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述改性淀粉优选为乙酰基、羟丙基改性的马铃薯、木薯、玉米淀粉的一种或几种。
7.根据权利要求3或4所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述A1中去离子水与明胶条按照重量比为10:1～1.5；
所述A2中戊二醛溶液添加量为明胶溶液的1.6～2％；
所述戊二醛溶液浓度优选为50％。
8.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：
所述明胶颗粒覆膜前与氧化钙粉末混合；
所述氧化钙粉末为高温煅烧后通过球磨机研磨制得的粉末；所述氧化钙粉末粒径为5～6μm；所述氧化钙粉末添加量为明胶颗粒的15～25％。
9.根据权利要求1或8所述的一种水性聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述覆膜明胶颗粒的粒径为10～12μm。
10.一种水性聚氨酯粘合剂的制备工艺，其特征在于：所述水性聚氨酯粘合剂的制备工艺适用于上述权利要求1～9所述的一种水性聚氨酯粘合剂，包括以下步骤：
S1：将干燥处理后的聚酯多元醇装入配有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，并加入计量好的甲苯二异氰酸酯(TDI)于65～70℃缓慢添加环氧树脂与丙酮的混合溶液后加热反应2h左右；
S2：向反应完成后的混合物中滴加溶有二羟甲基丙酸的氮甲氧基吡咯烷酮，并控制温度恒温在55～60℃发反应2h后得到预聚体；
S3：控制预聚体温度维持在40～60℃之间，向预聚体中加入三乙胺和去离子水进行成盐反应，搅拌0.5min后添加乙二胺进行扩链反应，分散10min后即制得A组分；
S4：将A组分通入搅拌釜中，并将按照分量称取覆膜明胶颗粒和无水乙醇，控制搅拌釜转速240～360r/min进行搅拌混合10～12min，搅拌完成后即可通过涂覆辊涂覆使用。
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| US20200239750A1 (en) * | 2018-09-14 | 2020-07-30 | Jiangnan University | Thermosetting Starch Adhesive For Wood-based Panel and Preparation Method Therefor |
-
2022
- 2022-10-19 CN CN202211282886.4A patent/CN115466591B/zh active Active
Patent Citations (3)
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| CN117987067A (zh) * | 2024-03-29 | 2024-05-07 | 四川汇利实业有限公司 | 一种药品包装复合膜用聚氨酯胶黏剂制备方法及其组合物 |
| CN117987067B (zh) * | 2024-03-29 | 2024-07-16 | 四川汇利实业有限公司 | 一种药品包装复合膜用聚氨酯胶黏剂制备方法及其组合物 |
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