CN1752169A

CN1752169A - 湿固化聚氨酯热熔胶黏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1752169A
Application number: CN 200510010386
Authority: CN
Inventors: 顾继友; 赵飞
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: CN1300274C

Abstract

湿固化聚氨酯热熔胶黏剂及其制备方法，它涉及一种热熔胶黏剂及其制备工艺，本发明的目的是为解决现有技术采用价格昂贵的二苯基甲烷二异氰酸酯，使其初强度低、开放时间短、固化速度慢的问题。本发明胶黏剂的成分按重量百分比由：多亚甲基多苯基多异氰酸酯：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂：0.02～0.1％制成。本发明的制备方法将结晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱内进行1小时的真空脱水，然后降温至80～90℃，加入到分体式反应釜内，本发明的胶黏剂具有优异的初强度和终强度，较低的涂布温度和熔融黏度，良好的耐热性和贮存稳定性的优点；制备方法具有工艺简洁、成本低的优点。

Description

湿固化聚氨酯热熔胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种热熔胶黏剂及其制备工艺。

背景技术

热熔胶黏剂是一种在熔融条件下进行涂布，经硬化或结晶产生强度的胶黏剂。热熔胶黏剂的涂布不需要溶剂，热熔胶黏剂的市场需求量在不断增加。对于一般用途的热熔胶黏剂来说，其通常是热塑性的，因此，蠕变是它的一个主要问题，并且其对于水和溶剂的渗透也非常敏感。在配方中夹杂有反应性基团的热熔胶黏剂可称之为固化型热熔胶黏剂，这种配方在熔融状态下必须稳定，它的固化反应只有在完成涂布工序后才以合适的速度进行。在固化型热熔胶黏剂中，最常用的反应就是异氰酸酯的湿固化。湿固化热熔胶黏剂的制备涉及到多异氰酸酯基聚氨酯预聚体的合成，因而制备出具有合适性能的端NCO基预聚体是制备单组分湿固化聚氨酯热熔胶黏剂的关键，其合成设计主要取决于多异氰酸酯、多元醇和扩链剂的选择，扩链剂可以是短链的胺或者醇。使用扩链剂存在如下弊端：较低的熔融速度；低初始强度；开放时间较长；贮存稳定性较差；在90～100℃的使用温度范围内，胶黏剂的热稳定性较差。因此，靠扩链剂来增加聚氨酯的硬段含量在湿固化聚氨酯热熔胶黏剂中仍存在一定的弊端。在聚氨酯胶黏剂中广泛使用的多元醇主要可分为三大类：聚醚多元醇，聚酯多元醇和聚丁二烯多元醇。在追求硬化速度和粘接强度等方面，人们普遍选用的是半结晶性聚酯多元醇，由这类物质制备的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂不但可以快速结晶硬化，产生初强度，而且其固化产物的内聚能也相对较高，所以这种热熔胶黏剂完全固化后的终强度也是很高的。有些技术虽然成功地制备出了湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，但其所采用的多异氰酸酯原料多为价格昂贵的二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI或液化MDI)，并且其使用性能参差不齐，主要表现在初强度低、开放时间短、固化速度慢方面。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术使用扩链剂存在较低的熔融速度、低初始强度、开放时间较长、贮存稳定性较差，在90～100℃的使用温度范围内，胶黏剂的热稳定性较差以及所采用的多异氰酸酯原料多为价格昂贵的二苯基甲烷二异氰酸酯，并且其使用性能参差不齐，主要表现在初强度低、开放时间短、固化速度慢的问题。提供一种湿固化聚氨酯热熔胶黏剂及其制备方法。本发明的胶黏剂具有优异的初强度和终强度，较低的涂布温度和熔融黏度，以及良好的耐热性和贮存稳定性的特点；本发明的制备方法具有工艺简洁、成本低、无环境污染的特点。本发明由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂：0.02～0.1％。本发明的制备方法是：首先按重量百分比取以下成分：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂二(2，6-二甲基吗啉代乙基)醚：0.02～0.1％，将所取的结晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱内进行1小时的真空脱水，然后降温至80～90℃，再将产物加入到分体式反应釜内，同时加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，随后，扣上反应釜盖，使反应产物升温，并进行缓慢搅拌，待温度升至80～90℃时，开始计时、保温45～60分钟，同时进行匀速搅拌，直至达到反应终点，然后，继续升温至90～100℃，加入封端剂、增黏树脂、填充物质、酸性稳定剂和湿固化反应催化剂，搅拌均匀后出料。即为本发明的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂。本发明湿固化聚氨酯热熔胶黏剂的固化温度为室温固化(施胶温度95℃)，固化时间是：定位时间：20s，开放时间：100s，初始压缩剪切强度(胶接后10min测定)为3.62MPa，剪切强度(室温放置14天后测定)为15.22MPa。本发明的制备方法是以高分子逐步聚合理论为基础，通过合理控制原料的计量配比和聚合反应条件(如温度、体系的酸碱特性、反应终点等)来控制聚合物的最终结构，从而实现了以低成本PAPI取代纯MDI制备线型预聚物的突破，进一步降低了目前反应型热熔胶黏剂的生产成本，而且工艺流程简洁，无环境污染。本发明的胶黏剂具有优异的初强度和终强度，较低的涂布温度和熔融黏度，以及良好的耐热性和贮存稳定性的优点，是一种新型绿色环保胶黏剂。具体地说，该胶黏剂是以多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)为多异氰酸酯原料，在多元醇等活性氢物质用量不足的条件下，合成出的一种以线型聚氨酯预聚体为主的湿固化热熔胶黏剂。它可广泛应用于厨卫家具的封边、制鞋工业、包装业、书籍装订及汽车工业等领域。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂：0.02～0.1％。所述的结晶性聚合物多元醇为聚己二酸1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯或聚2，3-二甲基-2，3-丁二醇(结晶温度40～60℃，分子量1500～3000)；所述的封端剂是烷氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；所述的增黏树脂是不与异氰酸酯基反应，并且与基体树脂具有良好的相容性的氢化松香甘油酯、萜烯树脂、叔丁基苯乙烯或萜烯-苯酚共聚树脂；所述的填充物质是不会对组成物的熔融稳定性和贮存稳定性产生不利影响的沉淀白炭黑、超细二氧化硅或活性白炭黑；所述的酸性稳定剂是磷酸或苯甲酰氯。

具体实施方式二：本实施方式由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：18.979％、结晶性聚合物多元醇：70％、封端剂：1％、增黏树脂：5％、填充物质：5％、酸性稳定剂：0.001％、湿固化反应催化剂：0.02％。

具体实施方式三：本实施方式由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：22.89％、结晶性聚合物多元醇：50％、封端剂：2％、增黏树脂：15％、填充物质：10％、酸性稳定剂：0.01％、湿固化反应催化剂：0.1％。

具体实施方式四：本实施方式由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：25％、结晶性聚合物多元醇：56.435％、封端剂：1.5％、增黏树脂：10％、填充物质：7％、酸性稳定剂：0.005％、湿固化反应催化剂：0.06％。

具体实施方式五：本实施方式由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：16％、结晶性聚合物多元醇：59.002％、封端剂：1.9％、增黏树脂：14％、填充物质：9％、酸性稳定剂：0.008％、湿固化反应催化剂：0.09％。

具体实施方式六：本实施方式的制备方法是：首先按重量百分比取以下成分：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂二(2，6-二甲基吗啉代乙基)醚：0.02～0.1％，将所取的结晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱内进行1小时的真空脱水，然后降温至80～90℃，再将产物加入到分体式反应釜内，同时加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，随后，扣上反应釜盖，使反应产物升温，并进行缓慢搅拌，待温度升至80～90℃时，开始计时、保温45～60分钟，同时进行匀速搅拌，直至达到反应终点，然后，继续升温至90～100℃，加入封端剂、增黏树脂、填充物质、酸性稳定剂和湿固化反应催化剂，搅拌均匀后出料。即为湿固化聚氨酯热熔胶黏剂。

具体实施方式七：将500克聚己二酸1，6-己二醇酯二醇(数均分子量＝2700)加入到分体式反应釜内，并且边搅拌边将温度升至120℃，在120℃的温度和50毫米汞柱压力的条件下保持60分钟，随后用干燥氮气解除真空，并降温至80℃，此时，加入132克多亚甲基多苯基多异氰酸酯和0.5克磷酸，并使温度维持在85℃左右，反应30分钟后，加入12克乙烯基三甲氧基硅烷，继续搅拌，并每隔15分钟测一次NCO％，当NCO％＝3.15％时，升温至95℃，并分三次(间隔时间为5分钟)加入40克萜烯树脂和50克活性白碳黑，待搅拌均匀后，边降温边加入0.5克磷酸和0.6克二(2，6-二甲基吗啉代乙基)醚，最后，将反应产物趁热倒入容器中，同时充入少量干燥氮气并密封。

Claims

1、一种湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于它由以下成分按重量百分比制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂：0.02～0.1％。

2、根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于它由多亚甲基多苯基多异氰酸酯：18.979％、结晶性聚合物多元醇：70％、封端剂：1％、增黏树脂：5％、填充物质：5％、酸性稳定剂：0.001％、湿固化反应催化剂：0.02％制成。

3、根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于它由多亚甲基多苯基多异氰酸酯：22.89％、结晶性聚合物多元醇：50％、封端剂：2％、增黏树脂：15％、填充物质：10％、酸性稳定剂：0.01％、湿固化反应催化剂：0.1％制成。

4、根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于它由多亚甲基多苯基多异氰酸酯：25％、结晶性聚合物多元醇：56.435％、封端剂：1.5％、增黏树脂：10％、填充物质：7％、酸性稳定剂：0.005％、湿固化反应催化剂：0.06％制成。

5、根据权利要求1所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于它由多亚甲基多苯基多异氰酸酯：16％、结晶性聚合物多元醇：59.002％、封端剂：1.9％、增黏树脂：14％、填充物质：9％、酸性稳定剂：0.008％、湿固化反应催化剂：0.09％制成。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于所述的结晶性聚合物多元醇为聚己二酸1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯或聚2，3-二甲基-2，3-丁二醇。

7、根据权利要求1、2、3、4或5所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于所述的封端剂是烷氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

8、根据权利要求1、2、3、4或5所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于所述的增黏树脂是氢化松香甘油酯、萜烯树脂、叔丁基苯乙烯或萜烯-苯酚共聚树脂。

9、根据权利要求1、2、3、4或5所述的湿固化聚氨酯热熔胶黏剂，其特征在于所述的填充物质是沉淀白炭黑、超细二氧化硅或活性白炭黑。

10、一种湿固化聚氨酯热熔胶黏剂的制备方法，其特征在于首先按重量百分比取以下成分：多亚甲基多苯基多异氰酸酯：15～25％、结晶性聚合物多元醇：50～70％、封端剂：1～2％、增黏树脂：5～15％、填充物质：5～10％、酸性稳定剂：0.001～0.01％、湿固化反应催化剂二(2，6-二甲基吗啉代乙基)醚：0.02～0.1％，将所取的结晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱内进行1小时的真空脱水，然后降温至80～90℃，再将产物加入到分体式反应釜内，同时加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，随后，扣上反应釜盖，使反应产物升温，并进行缓慢搅拌，待温度升至80～90℃时，开始计时、保温45～60分钟，同时进行匀速搅拌，直至达到反应终点，然后，继续升温至90～100℃，加入封端剂、增黏树脂、填充物质、酸性稳定剂和湿固化反应催化剂，搅拌均匀后出料即可。