CN115926720A

CN115926720A - 一种水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法

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Publication number: CN115926720A
Application number: CN202211693178.XA
Authority: CN
Inventors: 马晓侠; 王佳霓; 高静
Original assignee: Zhejiang Shiruiqi Carbon Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Shiruiqi Carbon Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-28
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法，涉及胶粘剂技术领域，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂6‑10份、端环氧基水性聚氨酯树脂10‑15份、催化剂0.5‑2份、1,4‑环己二胺1‑2份、2,2‑双[4‑(4‑氨基苯氧基)苯基]‑1,1,1,3,3,3‑六氟丙烷3‑5份、苯代三聚氰胺3‑5份、增稠剂0.3‑1份、流平剂0.4‑0.8份、消泡剂0.1‑0.3份、水15‑25份。该水性聚氨酯胶粘剂耐水性、耐热性好，环保性佳，耐老化性和粘结性优异。

Description

一种水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，胶黏剂的应用市场越来越广泛，品种也日益增多。聚氨酯胶粘剂作为较为常见的一种胶粘剂，因其具有良好的粘接性能和卫生安全性能，在食品、药品包装、汽车工业、制鞋领域占据了绝对领导地位。目前的聚氨酯胶粘剂市场仍以溶剂胶占主导，溶剂胶生产过程中需要大量有机溶剂，使用时对环境和人体造成很大的危害，正是在这种形势下，水性聚氨酯胶粘剂应运而生，它的出现引起了人们的广泛重视。

水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，其环保性和安全性优异，成为聚氨酯胶粘剂未来发展的主要方向之一。然而，市面上的水性聚氨酯胶粘剂还或多或少存在对非极性基材润湿性差、粘接强度低、初粘力低，耐热、耐水性性能不足，在制备的过程中加入较多的具有刺激性和毒性的N-甲基吡咯烷酮，导致环保性能仍有待进一步改善的技术缺陷。

为了解决上述问题，专利文献CN102002337B公开了一种高强水性聚氨酯胶粘剂，该胶粘剂各原料的重量配比关系如下：聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇：80～120份；甲苯二异氰酸酯：24～28份；二羟甲基丁酸：4～10份；N-甲基-2-吡咯烷酮：10～14份；无水乙二胺：0.5～1.5份；三乙胺：4～8份；二月桂酸二丁基锡：0.04～0.08份；丙酮：44～52份；水130～140份。该发明的高强水性聚氨酯胶粘剂和现有技术相比，具有生产成本低，工艺简单，对环境污染小等特点，有效的改善了工人的工作环境，提高了鞋类产品的质量。然而，其中N-甲基-2-吡咯烷酮、二月桂酸二丁基锡、丙酮这些组分的使用不仅增大了成本，还容易造成环境污染，且该胶粘剂还存在耐高温和耐水性有待进一步提高的缺陷。

可见，本领域仍然需要一种耐水性、耐热性好，环保性佳，耐老化性和粘结性优异的水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐水性、耐热性好，环保性佳，耐老化性和粘结性优异的水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

为达到以上目的，本发明提供一种水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂6-10份、端环氧基水性聚氨酯树脂10-15份、催化剂0.5-2份、1,4-环己二胺1-2份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3-5份、苯代三聚氰胺3-5份、增稠剂0.3-1份、流平剂0.4-0.8份、消泡剂0.1-0.3份、水15-25份。

优选的，所述消泡剂为水性消泡剂Defoamer T-607、科盈KYC-713有机硅水性消泡剂、迪高810水性消泡剂中的至少一种。

优选的，所述流平剂为水性流平剂BYK-333、水性非硅流平KYC-616、水性流平剂SILCO FLW L-137中的至少一种。

优选的，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素中的任意一种。

优选的，所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:(1-3)混合形成的混合物。

优选的，所述端环氧基水性聚氨酯树脂的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述端环氧基水性聚氨酯树脂是按专利文献CN105218778B中实施例1的方法制成。

优选的，所述潜伏固化剂选自Covestro股份公司生产的Dispercoll BL XP 2514、Aquaspersions有限公司生产的Aqualink D-HT中的至少一种。

优选的，所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比(5-8):1混合形成的混合物。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料混合均匀，抽真空排气泡，得到水性聚氨酯胶粘剂。

由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明公开的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，工艺简单，操作方便，可大规模生产应用，对设备和反应条件要求低，耗能少，具有较高的推广应用价值。

（2）本发明公开的水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂6-10份、端环氧基水性聚氨酯树脂10-15份、催化剂0.5-2份、1,4-环己二胺1-2份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3-5份、苯代三聚氰胺3-5份、增稠剂0.3-1份、流平剂0.4-0.8份、消泡剂0.1-0.3份、水15-25份。通过各组分之间的相互配合作用，使得制成的胶粘剂耐水性、耐热性好，环保性佳，耐老化性和粘结性优异。

（3）本发明公开的水性聚氨酯胶粘剂，所述潜伏固化剂选自Covestro股份公司生产的Dispercoll BL XP 2514、Aquaspersions有限公司生产的Aqualink D-HT中的至少一种；所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll UXP2702按质量比(5-8):1混合形成的混合物。通过水性聚氨酯乳液种类和潜伏固化剂的合理选取，能保证形成足够的互穿网络结构，提高胶粘剂固化后形成的胶膜的物理性能。所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:(1-3)混合形成的混合物。通过催化剂的合理选取不仅有利于环保，使用更加安全，而且还能提高催化效率，提高交联固化密度，进而改善胶粘剂固化后形成的胶膜的综合性能和性能稳定性。该胶粘剂以水为分散剂，不需使用大量的有机溶剂，能节约成本，也不会污染大气，环保性更佳。

（4）本发明公开的水性聚氨酯胶粘剂，1,4-环己二胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、苯代三聚氰胺上的氨基不仅能与端环氧基水性聚氨酯树脂上的环氧基发生环氧开环反应，而且也能与固化剂中的异氰酸酯基反应，使得在胶粘剂固化后形成的胶膜中同时存在多重互穿网络结构，有效改善了胶膜的耐水性、耐热性、耐老化性和粘结性。通过上述组分的加入，在胶膜分子结构中同时引入环己烷、含氟苯氧基、苯代三聚氰胺基和聚氨酯基结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，使得胶粘剂固化后形成的胶膜的上述性能进一步改善，耐水性和耐热性进一步提高。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例1

一种水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂6份、端环氧基水性聚氨酯树脂10份、催化剂0.5份、1,4-环己二胺1份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3份、苯代三聚氰胺3份、增稠剂0.3份、流平剂0.4份、消泡剂0.1份、水15份。

所述消泡剂为水性消泡剂Defoamer T-607；所述流平剂为水性流平剂BYK-333；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:1混合形成的混合物；所述端环氧基水性聚氨酯树脂是按专利文献CN105218778B中实施例1的方法制成；所述潜伏固化剂为Covestro股份公司生产的Dispercoll BL XP 2514；所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比5:1混合形成的混合物。

一种所述水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：按重量份将各原料混合均匀，抽真空排气泡，得到水性聚氨酯胶粘剂。

实施例2

一种水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂7份、端环氧基水性聚氨酯树脂11份、催化剂0.9份、1,4-环己二胺1.2份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3.5份、苯代三聚氰胺3.5份、增稠剂0.5份、流平剂0.5份、消泡剂0.15份、水17份。

所述消泡剂为科盈KYC-713有机硅水性消泡剂；所述流平剂为水性非硅流平KYC-616；所述增稠剂为羟乙基纤维素；所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:1.5混合形成的混合物；所述端环氧基水性聚氨酯树脂是按专利文献CN105218778B中实施例1的方法制成；所述潜伏固化剂为Aquaspersions有限公司生产的Aqualink D-HT；所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比6:1混合形成的混合物。

实施例3

一种水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂8份、端环氧基水性聚氨酯树脂13份、催化剂1.3份、1,4-环己二胺1.5份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷4份、苯代三聚氰胺4份、增稠剂0.6份、流平剂0.6份、消泡剂0.2份、水20份。

所述消泡剂为迪高810水性消泡剂；所述流平剂为水性流平剂SILCO FLW L-137；所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素；所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:2混合形成的混合物；所述端环氧基水性聚氨酯树脂是按专利文献CN105218778B中实施例1的方法制成；所述潜伏固化剂为Covestro股份公司生产的Dispercoll BL XP 2514；所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比6:1混合形成的混合物。

实施例4

一种水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂9.5份、端环氧基水性聚氨酯树脂14份、催化剂1.8份、1,4-环己二胺1.8份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷4.5份、苯代三聚氰胺4.5份、增稠剂0.9份、流平剂0.75份、消泡剂0.25份、水23份。

所述消泡剂为水性消泡剂Defoamer T-607、科盈KYC-713有机硅水性消泡剂、迪高810水性消泡剂按质量比1:2:2混合形成的混合物；所述流平剂为水性流平剂BYK-333、水性非硅流平KYC-616、水性流平剂SILCO FLW L-137按质量比1:3:1混合形成的混合物；所述增稠剂为乙基羟乙基纤维素；所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:2.5混合形成的混合物；所述端环氧基水性聚氨酯树脂是按专利文献CN105218778B中实施例1的方法制成；所述潜伏固化剂为Covestro股份公司生产的Dispercoll BL XP 2514、Aquaspersions有限公司生产的Aqualink D-HT按质量比3:5混合形成的混合物；所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比7.5:1混合形成的混合物。

实施例5

一种水性聚氨酯胶粘剂，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂10份、端环氧基水性聚氨酯树脂15份、催化剂2份、1,4-环己二胺2份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷5份、苯代三聚氰胺5份、增稠剂1份、流平剂0.8份、消泡剂0.3份、水25份。

所述消泡剂为水性消泡剂Defoamer T-607；所述流平剂为水性流平剂BYK-333；所述增稠剂为甲基羟丙基纤维素；所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:3混合形成的混合物；所述端环氧基水性聚氨酯树脂是按专利文献CN105218778B中实施例1的方法制成；所述潜伏固化剂为Aquaspersions有限公司生产的Aqualink D-HT；所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比8:1混合形成的混合物。

对比例1

一种水性聚氨酯胶粘剂，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加1,4-环己二胺和苯代三聚氰胺。

对比例2

一种水性聚氨酯胶粘剂，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷，并用水性聚氨酯乳液代替端环氧基水性聚氨酯树脂。

为了进一步说明本发明各实施例制成的水性聚氨酯胶粘剂的有益技术效果，对实施例1-5及对比例1-2制成的水性聚氨酯胶粘剂进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：

（1）剥离强度：参考GB/T2791-1995《胶黏剂T剥离强度试验方法》进行测试，剥离强度为粘合后24h进行测试。

（2）耐热、耐水性能：经过试样制备完后，在温度23±2℃，相对湿度50±5％放5天，在温度70±2℃放5天后，再在25℃水中浸泡5天，进行剥离强度测试，测试方法按GB/T2791-1995进行，以剥离强度的保留率衡量耐热、耐水性能的好坏，其数值越大，耐热、耐水性能越佳。

（3）耐高低温交变性能：将试样放置在可程式恒温恒湿试验机在（70±2）℃的环境中放置 3h，之后在（-30±2）℃的环境中放置 3h，此为一个循环，经历6个循环后，测试实验前后试样的收缩变形量。

表1

从表1可见，本发明实施例公开的水性聚氨酯胶粘剂，与对比例产品相比，具有更加优异的粘结性能，耐热、耐水性和耐高低温交变性，1,4-环己二胺、苯代三聚氰胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷和端环氧基水性聚氨酯树脂的加入对改善上述性能均有益。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分制成：水性聚氨酯乳液100份、潜伏固化剂6-10份、端环氧基水性聚氨酯树脂10-15份、催化剂0.5-2份、1,4-环己二胺1-2份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷3-5份、苯代三聚氰胺3-5份、增稠剂0.3-1份、流平剂0.4-0.8份、消泡剂0.1-0.3份、水15-25份。

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述消泡剂为水性消泡剂Defoamer T-607、科盈KYC-713有机硅水性消泡剂、迪高810水性消泡剂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述流平剂为水性流平剂BYK-333、水性非硅流平KYC-616、水性流平剂SILCO FLW L-137中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述催化剂为钛酸异丙酯、辛酸亚锌按质量比1:(1-3)混合形成的混合物。

6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述潜伏固化剂选自Covestro股份公司生产的Dispercoll BL XP 2514、Aquaspersions有限公司生产的Aqualink D-HT中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液为Covestro股份公司生产的Dispercoll U56、Dispercoll U XP2702按质量比(5-8):1混合形成的混合物。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将各原料混合均匀，抽真空排气泡，得到水性聚氨酯胶粘剂。

9.根据权利要求1-7任一项所述水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述胶粘剂T剥离强度≥5.8KN/m；在温度23±2℃，相对湿度50±5％放5天，在温度70±2℃放5天后，再在25℃水中浸泡5天，胶粘剂T剥离强度保留率≥98.79%。