CN115678478B - 一种弹力单组分湿固化胶粘剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固化胶粘剂(IPC分类号：C09J167/00)，尤其涉及一种弹力单组分湿固化胶粘剂及其应用。按重量份计，原料至少包含：聚酯多元醇45‑100份、助剂0‑5份、异氰酸酯5‑30份、溶剂5‑50份、催化剂0.01‑0.2份、硅烷改性聚酯预聚物0‑15份。本发明充分利用各个聚酯多元醇的优势，有效地改善了胶粘剂的弹性、强度、附着力、耐低温、耐高温性能。同时，本发明采用三官能度的聚醚或者三羟甲基丙烷，可以让聚合物形成较好的交联网络，有效地的提高产品的回弹性，将其用在反光材料上，有效地提高了发光材料的耐水洗，耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种固化胶粘剂(IPC分类号：C09J167/00)，尤其涉及一种弹力单组分湿固化胶粘剂及其应用。
背景技术
反光材料因其反光的特性，能在光线昏暗的地方将光源光线反射回原处，给人以警示，而受到交通运输及警示服等邻域的青睐。大多数研究者将重点关注在反光材料的反光强度以及反光原理等方面，并且在这些年的努力下我们能够制备高反光强度的反光材料。但对于反光材料应用的胶黏剂的关注较少，所以反光材料用胶黏剂的研究还有发展的空间。胶黏剂是反光材料制作中极为重要的环节。胶黏剂性能的优劣直接反应了反光材料的耐用性以及应用邻域的范围。
专利申请CN201410373935.4公开了胶粘剂组合物，可用于发光材料，在此申请中，确保了玻璃微珠在基材上的粘结强度的同时，也减少了粘结剂的用量，但是，申请文件中加入的无机填料，影响了胶粘剂的弹性以及胶粘剂的耐候性。
因此，本发明充分利用各个聚酯多元醇的优势，有效地改善了胶粘剂的弹性、强度、附着力、耐低温、耐高温性能。同时，本发明采用三官能度的聚醚或者三羟甲基丙烷，可以让聚合物形成较好的交联网络，有效地的提高产品的回弹性，将其用在反光材料上，有效地提高了发光材料的耐水洗，耐磨性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种弹力单组分湿固化胶粘剂，按重量份计，原料至少包含：混合聚酯多元醇45～100份、多官能度聚醚0～5份、异氰酸酯5～30份、溶剂5～50份、催化剂0.01～0.2份、助剂0～15份；
作为一种优选的方案，所述弹力单组分湿固化胶黏剂，按重量份计，原料至少包含：混合聚酯多元醇60～80份、多官能度聚醚2～3份、异氰酸酯10～20份、溶剂15～30份、催化剂0.05～0.1份、助剂5～7份。
作为一种优选的方案，所述混合聚酯多元醇包括半结晶的带苯酐的聚酯多元醇30-50份，低结晶度的聚酯多元醇5-20份，高分子量聚酯多元醇10-30份。
作为一种优选的方案，所述半结晶的带苯酐的聚酯多元醇，低结晶度的聚酯多元醇，高分子量聚酯多元醇的重量比为(35～45)：(8～12)：(15～20)。
作为一种优选的方案，所述半结晶的带苯酐的聚酯多元醇为芳香族二元羧酸或酸酐，二元醇与二元酸反应得到的缩聚物。
作为一种优选的方案，所述芳香族二元羧酸为邻苯二甲酸酐，间苯二甲酸，对苯二甲酸，间苯二甲酸二甲酯，间苯二甲酸二乙酯，对苯二甲酸二甲酯，对苯二甲酸二乙酯的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述二元醇为甲基丙二醇，新戊二醇，3-甲基-1,5-戊烷二醇，三甲基戊二醇，乙二醇，丁二醇，己二醇，辛二醇，癸二醇，十二烷二醇，二甘醇的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述二元酸为己二酸、辛二酸，癸二酸，十二烷二酸，十四烷二酸的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述半结晶的带苯酐的聚酯多元醇为二乙二醇-邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇。可市售，例如苏特林(南京)新材料科技有限公司的PDP-70
作为一种优选的方案，所述低结晶度的聚酯多元醇为脂肪族二元羧酸与含侧基二元醇的缩聚物。
作为一种优选的方案，所述低结晶度的聚酯多元醇的数均分子量为1900～2100g/mol。
作为一种优选的方案，所述脂肪族二元羧酸为丁二酸，己二酸、辛二酸，癸二酸，十二烷二酸，十四烷二酸的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述含侧基二元醇为甲基丙二醇，新戊二醇，3-甲基-1,5-戊烷二醇，三甲基戊二醇的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述低结晶度的聚酯多元醇为丁二酸，己二酸、辛二酸，癸二酸，十二烷二酸，十四烷二酸的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述高分子量聚酯多元醇为芳香族二元羧酸，长链脂肪酸与二元醇的缩聚物。
作为一种优选的方案，所述高分子量聚酯多元醇为间苯二甲酸二乙酯，己二酸，新戊二醇的缩聚物。
作为一种优选的方案，所述高分子量聚酯多元醇的分子量为3900～4100g/mol。
作为一种优选的方案，所述芳香族二元羧酸为间苯二甲酸，对苯二甲酸，间苯二甲酸二甲酯，间苯二甲酸二乙酯，对苯二甲酸二甲酯，对苯二甲酸二乙酯的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述长链脂肪酸为己二酸、辛二酸，癸二酸，十二烷二酸，十四烷二酸的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述二元醇为甲基丙二醇，新戊二醇，3-甲基-1,5-戊烷二醇，三甲基戊二醇，乙二醇，丁二醇，己二醇，辛二醇，癸二醇，十二烷二醇，二甘醇中的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述多官能度聚醚为三官能度聚醚。
作为一种优选的方案，所述三官能度聚醚的羟值为920～980mgKOH/g。
作为一种优选的方案，所述三官能度聚醚，可市售，例如法国sepiline 3095。
作为一种优选的方案，所述混合聚酯多元醇，多官能度聚醚的重量比为(24～32)：1。
作为一种优选的方案，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、碳二亚胺改性的二苯基甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述异氰酸酯为HDI，IPDI的混合物。
作为一种优选的方案，所述HDI，IPDI的重量比为1：(2～4)。
作为一种优选的方案，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、丁酮、甲苯中的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述溶剂为乙酸乙酯，甲苯的混合物。
作为一种优选的方案，所述乙酸乙酯，甲苯的重量比为(2～3)：1。
作为一种优选的方案，所述催化剂为新癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋、环烷酸铋、复合有机铋锌的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述催化剂为异辛酸铋。
作为一种优选的方案，所述助剂为硅烷改性聚酯预聚物。
作为一种优选的方案，所述硅烷改性聚酯预聚物为低结晶的聚酯多元醇与异氰酸酯硅氧烷的反应产物。
作为一种优选的方案，所述异氰酸酯硅氧烷为3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷，3-异氰酸酯基丙基甲基二乙氧基硅烷，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的一种或多种。
作为一种优选的方案，所述硅烷改性聚酯预聚物制备方法，包括以下步骤：(1)往高位反应釜投入低结晶的聚酯多元醇，加热110～120℃、抽真空，真空度为-0.09～-0.1MPa，脱水至含水率在500ppm以下，降温80℃以下，通入氮气。(2)加入异氰酸酯硅氧烷，反应2小时以上，得到硅烷改性聚酯产物。
作为一种优选的方案，所说低结晶的聚酯多元醇，异氰酸酯硅氧烷的重量比为1：(0.15～0.4)。
作为一种优选的方案，所述异氰酸酯，硅烷改性聚酯预聚物的重量比为(2～3)：1。
本发明中所述单组分湿固化胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)在反应釜中加入聚酯多元醇、多官能度聚醚后，加热后脱水、抽真空，得到混合物A；
(2)将混合物A降温后，加入异氰酸酯和溶剂(占到A组分重量的10～30％)，并通氮气，进行预聚合反应，之后加入催化剂，继续反应，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入助剂和剩余的溶剂，降温后出料即得到所述胶粘剂。
本发明充分利用各个聚酯多元醇的优势，让产品同时兼顾并具有优异的弹性、强度、附着力、耐低温、耐高温性能。同时本发明采用三官能度的聚醚或者三羟甲基丙烷，可以让聚合物形成较好的交联网络，有效地的提高产品的回弹性。总体而言，合成了高固含量单组分胶水，利用湿气固化反应，形成韧性足、弹性好的胶膜层，并且耐水洗。
有益效果：
1.本发明通过半结晶的带苯酐的聚酯多元醇，低结晶度的聚酯多元醇，高分子量聚酯多元醇的重量比为(35～45)：(8～12)：(15～20)，在有效地提高产品初粘结强度和最终粘结强度的同时，也提高了产品的弹性和耐水洗性能。
2.本发明通过混合聚酯多元醇，多官能度聚醚的重量比为(24～32)：1，有效地提高产品的回弹性的同时，也提高了产品的强度。
3.本发明通过异氰酸酯，硅烷改性聚酯预聚物的重量比为(2～3)：1，有效地提高了产品在反光材料的粘结作用，同时也提升了耐水性性能。
4.本发明制备的胶粘剂为高固含量单组分胶水，利用使其固化反应，形成韧性足，弹性好的胶膜层，并且具有优异的耐水洗性能。
具体实施方式
实施例
实施例1
本发明的实施例1提供了一种弹力单组分湿固化胶粘剂，按重量份计，原料包含：混合聚酯多元醇70份、多官能度聚醚2份、异氰酸酯15份、溶剂20份、催化剂0.08份、助剂6份。
本实施例中的混合聚酯多元醇包括半结晶的带苯酐的聚酯多元醇40份，低结晶度的聚酯多元醇10份，高分子量聚酯多元醇17份。
本实施例中的半结晶的带苯酐的聚酯多元醇为芳香族二元羧酸或酸酐，二元醇与二元酸反应得到的缩聚物。
本实施中的半结晶的带苯酐的聚酯多元醇购买自苏特林(南京)新材料科技有限公司的PDP-70。
本实施中的低结晶度的聚酯多元醇为脂肪族二元羧酸与含侧基二元醇的缩聚物。
本实施例中的低结晶度的聚酯多元醇的数均分子量为2000g/mol。
低结晶度的聚酯多元醇为南京手牵手化工科技有限责任公司的PA-56N。
本实施例中的所述高分子量聚酯多元醇为间苯二甲酸二乙酯，己二酸，新戊二醇的缩聚物。
本实施中的高分子量聚酯多元醇的数均分子量为4000g/mol。本实施例中的高分子量聚酯多元醇为山东国化化学有限公司。
本实施例中的多官能度聚醚为三官能度聚醚，所述三官能度聚醚，购买自法国sepiline 3095。
本实施例中的异氰酸酯为HDI，IPDI的混合物。
本实施例中的HDI，IPDI的重量比为1：3。
本实施例中的溶剂为乙酸乙酯，甲苯的混合物。
本实施例中乙酸乙酯，甲苯的重量比为2：1。
本实施例中的催化剂为异辛酸铋，购买自济南彬琪化工有限公司。
本实施例中的助剂为硅烷改性聚酯预聚物，所述硅烷改性聚酯预聚物为低结晶的聚酯多元醇与异氰酸酯硅氧烷的反应产物。
本实施例中的低结晶的聚酯多元醇，异氰酸酯硅氧烷的重量比为1：0.3。
本实施例中的硅烷改性聚酯预聚物制备方法，包括一下步骤：(1)往高位反应釜投入低结晶的聚酯多元醇，加热100℃、抽真空，真空度为-0.1MPa，降温至60℃，通入氮气。(2)加入异氰酸酯硅氧烷，反应3小时，得到硅烷改性聚酯产物。
本实施例中的低结晶的聚酯多元醇购买自南京手牵手化工科技有限责任公司的PA-56N
本实施例中的异氰酸酯硅氧烷为3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷，购买自杭州杰西卡化工有限公司的KH-9011。
本实施例中所述单组分湿固化胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)在反应釜中加入聚酯多元醇、多官能度聚醚后，加热后脱水、抽真空，得到混合物A；
(2)将混合物A降温后，加入异氰酸酯和溶剂(占到A组分重量的20％)，并通氮气，进行预聚合反应，之后加入催化剂，继续反应，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入助剂和剩余的溶剂，降温后出料即得到所述胶粘剂。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种弹力单组分湿固化胶粘剂，按重量份计，原料包含：混合聚酯多元醇80份、多官能度聚醚3份、异氰酸酯20份、溶剂30份、催化剂0.1份、助剂7份。
本实施例中的混合聚酯多元醇包括半结晶的带苯酐的聚酯多元醇40份，低结晶度的聚酯多元醇10份，高分子量聚酯多元醇17份。
本实施例中的半结晶的带苯酐的聚酯多元醇为芳香族二元羧酸或酸酐，二元醇与二元酸反应得到的缩聚物。
本实施中的半结晶的带苯酐的聚酯多元醇购买自苏特林(南京)新材料科技有限公司的PDP-70。
本实施中的低结晶度的聚酯多元醇为脂肪族二元羧酸与含侧基二元醇的缩聚物。
本实施例中的低结晶度的聚酯多元醇的数均分子量为2000g/mol。
低结晶度的聚酯多元醇为南京手牵手化工科技有限责任公司的PA-56N。
本实施例中的所述高分子量聚酯多元醇为间苯二甲酸二乙酯，己二酸，新戊二醇的缩聚物。
本实施中的高分子量聚酯多元醇的数均分子量为4000g/mol。本实施例中的高分子量聚酯多元醇为山东国化化学有限公司。
本实施例中的多官能度聚醚为三官能度聚醚，所述三官能度聚醚，购买自法国sepiline 3095。
本实施例中的异氰酸酯为HDI，IPDI的混合物。
本实施例中的HDI，IPDI的重量比为1：3。
本实施例中的溶剂为乙酸乙酯，甲苯的混合物。
本实施例中乙酸乙酯，甲苯的重量比为2：1。
本实施例中的催化剂为异辛酸铋，购买自济南彬琪化工有限公司。
本实施例中的助剂为硅烷改性聚酯预聚物，所述硅烷改性聚酯预聚物为低结晶的聚酯多元醇与异氰酸酯硅氧烷的反应产物。
本实施例中的低结晶的聚酯多元醇，异氰酸酯硅氧烷的重量比为1：0.3。
本实施例中的硅烷改性聚酯预聚物制备方法，包括一下步骤：(1)往高位反应釜投入低结晶的聚酯多元醇，加热100℃、抽真空，真空度为-0.1MPa，降温至60℃，通入氮气。(2)加入异氰酸酯硅氧烷，反应3小时，得到硅烷改性聚酯产物。
本实施例中的低结晶的聚酯多元醇购买自南京手牵手化工科技有限责任公司的PA-56N
本实施例中的异氰酸酯硅氧烷为3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷，购买自杭州杰西卡化工有限公司的KH-9011。
本实施例中所述单组分湿固化胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)在反应釜中加入聚酯多元醇、多官能度聚醚后，加热后脱水、抽真空，得到混合物A；
(2)将混合物A降温后，加入异氰酸酯和溶剂(占到A组分重量的20％)，并通氮气，进行预聚合反应，之后加入催化剂，继续反应，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入助剂和剩余的溶剂，降温后出料即得到所述胶粘剂。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种弹力单组分湿固化胶粘剂，按重量份计，原料包含：混合聚酯多元醇60份、多官能度聚醚2份、异氰酸酯10份、溶剂15份、催化剂0.05份、助剂5份。
本实施例中的混合聚酯多元醇包括半结晶的带苯酐的聚酯多元醇40份，低结晶度的聚酯多元醇10份，高分子量聚酯多元醇17份。
本实施例中的半结晶的带苯酐的聚酯多元醇为芳香族二元羧酸或酸酐，二元醇与二元酸反应得到的缩聚物。
本实施中的半结晶的带苯酐的聚酯多元醇购买自苏特林(南京)新材料科技有限公司的PDP-70。
本实施中的低结晶度的聚酯多元醇为脂肪族二元羧酸与含侧基二元醇的缩聚物。
本实施例中的低结晶度的聚酯多元醇的数均分子量为2000g/mol。
低结晶度的聚酯多元醇为南京手牵手化工科技有限责任公司的PA-56N。
本实施例中的所述高分子量聚酯多元醇为间苯二甲酸二乙酯，己二酸，新戊二醇的缩聚物。
本实施中的高分子量聚酯多元醇的数均分子量为4000g/mol。本实施例中的高分子量聚酯多元醇为山东国化化学有限公司。
本实施例中的多官能度聚醚为三官能度聚醚，所述三官能度聚醚，购买自法国sepiline 3095。
本实施例中的异氰酸酯为HDI，IPDI的混合物。
本实施例中的HDI，IPDI的重量比为1：3。
本实施例中的溶剂为乙酸乙酯，甲苯的混合物。
本实施例中乙酸乙酯，甲苯的重量比为2：1。
本实施例中的催化剂为异辛酸铋，购买自济南彬琪化工有限公司。
本实施例中的助剂为硅烷改性聚酯预聚物，所述硅烷改性聚酯预聚物为低结晶的聚酯多元醇与异氰酸酯硅氧烷的反应产物。
本实施例中的低结晶的聚酯多元醇，异氰酸酯硅氧烷的重量比为1：0.3。
本实施例中的硅烷改性聚酯预聚物制备方法，包括一下步骤：(1)往高位反应釜投入低结晶的聚酯多元醇，加热100℃、抽真空，真空度为-0.1MPa，降温至60℃，通入氮气。(2)加入异氰酸酯硅氧烷，反应3小时，得到硅烷改性聚酯产物。
本实施例中的低结晶的聚酯多元醇购买自南京手牵手化工科技有限责任公司的PA-56N
本实施例中的异氰酸酯硅氧烷为3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷，购买自杭州杰西卡化工有限公司的KH-9011。
本实施例中所述单组分湿固化胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)在反应釜中加入聚酯多元醇、多官能度聚醚后，加热后脱水、抽真空，得到混合物A；
(2)将混合物A降温后，加入异氰酸酯和溶剂(占到A组分重量的20％)，并通氮气，进行预聚合反应，之后加入催化剂，继续反应，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入助剂和剩余的溶剂，降温后出料即得到所述胶粘剂。
性能测试:
(1)粘结性能：将制备得到的胶粘剂直接倒入料槽中，在反光植珠膜上进行花式涂布，经过烘道烘干溶剂，将反光材料复合在基布(疏水布，易热收缩布，弹力布，粗布纹布)上，固化后，用双面胶对粘，撕开后，基布上有一面依然保留较多反光涂层，那么判断粘接牢；反之，有一面没有反光涂层保留，就判断其粘接牢度差。
(2)耐水洗性能：将制备得到的胶粘剂直接倒入盛有乙酸乙酯的料槽中，在反光植珠膜上进行花式涂布，经过烘道烘干乙酸乙酯，将反光材料复合在基布(疏水布，易热收缩布，弹力布，粗布纹布)上，复合温度为50℃，复合后收卷待胶水吸收水气固化成膜后，剥离即得花式反光布成品。所述胶粘剂涂覆的厚度为30μm。采用ISO6330的60℃家庭水洗的方式，水洗15次后看反光涂层是否脱落、开裂等情况；反光涂层几乎无脱落，无开裂的，判断其耐水洗比较好；大面积脱落，判断其比较差；无脱落，会开裂，判断其在弹力面料上不可应用。
性能测试数据：
表1是实施例1～3所制备的单组分湿固化胶粘剂的粘结和耐水洗性能测试结果。
表1
Claims (4)
1.一种弹力单组分湿固化胶粘剂，其特征在于，按重量份计，
原料至少包含：混合聚酯多元醇60~80份、多官能度聚醚2~3份、异氰酸酯10~20份、溶剂15~30份、催化剂0.05~0.1份、助剂5~7份；
所述多官能度聚醚为三官能度聚醚；所述三官能度聚醚的羟值为920~980 mgKOH/g；
所述助剂为硅烷改性聚酯预聚物，所述硅烷改性聚酯预聚物为低结晶的聚酯多元醇与异氰酸酯硅氧烷的反应产物；
所述混合聚酯多元醇包括型号为PDP-70的聚酯多元醇30~50份，型号为PA-56N的聚酯多元醇5~20份，高分子量聚酯多元醇10~30份，所述高分子量聚酯多元醇的分子量为3900～4100g/mol。
2.根据权利要求1所述的弹力单组分湿固化胶粘剂，其特征在于，所述型号为PDP-70的聚酯多元醇，型号为PA-56N的聚酯多元醇，高分子量聚酯多元醇的重量比为（35~45）：（8~12）：（15~20）。
3.根据权利要求1所述的弹力单组分湿固化胶粘剂，其特征在于，所述催化剂为新癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋、环烷酸铋、复合有机铋锌的一种或多种。
4.一种根据权利要求1~3任一项所述的弹力单组分湿固化胶粘剂的应用，其特征在于，在反光材料的应用。
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