CN102516920A - 水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法，按重量份数计，包含聚酯多元醇100份；异氰酸酯30份；助剂7~8份；其余为去离子水；其制备方法是将聚酯多元醇脱水后加入异氰酸酯、二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和N-甲基吡咯酮，滴加催化剂反应得到预聚体；后加入丙酮和三乙胺中和成盐；然后在高速剪切下分散到去离子水中进行乳化，加入乙二胺扩链，最后减压蒸出丙酮即得。本发明工艺简单，易实施，采用自制的芳香族聚氨酯多元醇，通过控制R值即NCO/OH值=1.4，DMPA的加入量为3.5%，制备得到的水性聚氨酯胶粘剂具有较强初粘力并具有较好稳定性。

Description

水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种初粘性强、稳定性较好的水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

背景技术

目前，制鞋及箱***具行业所使用的聚氨酯胶粘剂，都是使用甲苯、二甲苯、粗甲苯、丙酮、丁酮等溶剂调配而成的。在使用过程中对大气造成污染，对人类形成潜在的危害，而且易燃易爆。 

水性聚氨酯胶粘剂以水为基本介质，具有不燃、无毒、无污染以及较好的粘合性、成膜性、机械性能优良等优点。水性聚氨酯的研究与发展已成为当今聚氨酯领域的重要研究方向，其应用也越来越广泛。

但是，目前的水性聚氨酯胶粘剂要求其具有较好的稳定性的同时有较强的初粘性能是水性聚氨酯的难点。本发明以期通过改进工艺和配方，获得高性能水性聚氨酯胶粘剂。  

发明内容

本发明的目的在于克服现有水性聚氨酯胶粘剂的不足，提供一种有较好稳定性和较好初粘力的水性聚氨酯胶粘剂。

本发明的另一目的在于提供一种制备工艺简单、易实施的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现：

水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，按重量份数计，包含以下组分：

聚酯多元醇100份；

异氰酸酯30份； 

助剂7~8份；

其余为去离子水；

    其中，所述助剂包括二丁基二月桂酸锡DBTDL、二羟甲基丙酸DMPA、三羟甲基丙烷TMP、N-甲基吡咯酮NMP、乙二胺EDA、三乙胺TEA、丙酮； 

本发明所提供的聚酯多元醇为芳香族聚酯二元醇PAD、聚四氢呋喃二元醇PTMG和聚己二酸丁二醇酯PBA的任意比的混合物；

本发明所提供的异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯HDI、甲苯-2,4-二异氰酸酯TDI的一种或两种的混合物。

本发明所用的芳香族聚酯二元醇PAD的分子量为2004，是由下述方法制备得到：将芳香族二元羧酸如苯酐、PA等和二元醇如一缩二乙二醇DEG、1、4-丁二醇等准确加入带有搅拌器和冷凝器的反应釜中，加热升温并通入N₂保护，在温度升至170~230℃脱水酯化，控制出水的速度、温度和反应时间，等到设定酸值、羟值，然后抽真空，以得到设定分子量的聚酯二元醇。

由于芳香族聚氨酯多元醇是含芳香环的多元醇，电子云密度高的苯环与缺电子部分的静电吸引增大了分子链之间的相互作用，故而所得水性聚氨酯的连接能力也很强。同样胶膜的硬度也是以芳香族聚酯二元醇型合成的聚氨酯硬度较高，它是刚性的苯环对胶膜硬度所做的贡献。因此本发明采用自制的芳香族聚氨酯多元醇与聚四氢呋喃二元醇PTMG和聚己二酸丁二醇酯PBA混合使用，制备得到的水性聚氨酯胶粘剂初粘力较强。

   水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将聚酯多元醇加入反应釜中，于90~120℃下除水30min，降温至80℃加入异氰酸酯、二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和N-甲基吡咯酮，滴加催化剂二丁基二月桂酸锡，在氮气保护下，于80~90℃反应至-NCO含有量达到0.1%，得到预聚体；

其中，所述二羟甲基丙酸的加入量占异氰酸酯的重量百分比为3.5%；

所述异氰酸酯的加入量应满足R值即NCO/OH值=1.4，-NCO为异氰酸酯基摩尔数，-OH为聚酯多元醇羟基摩尔数； 

b、降温至60℃加入丙酮和三乙胺中和成盐；

c、然后在高速剪切下分散到去离子水中进行乳化，加入乙二胺扩链，最后减压蒸出丙酮，即得到水性聚氨酯胶黏剂。

本发明所提供的制备方法是由聚酯多元醇同异氰酸酯在特定条件下聚合而成，以二羟甲基丙酸(DMPA)作为内乳化剂引入分子链中，DMPA含量直接影响亲水单体影响水性聚氨酯的亲水性。本发明将二羟甲基丙酸DMPA的加入量控制在3.5%，DMPA过低，胶粘剂粒子的亲水性不够，在储存过程中粒子会团聚而产生沉淀；DMPA过高，但吸水率高，且容易导致乳液粘度爬升。

本发明中聚酯多元醇与异氰酸酯的加入量应满足R值即NCO/OH值=1.4，当R值增大时，剥离强度先呈增大趋势，当R值比值达到1.4左右时剥离强度最大，而后随着R值进一步增加而减小，这是因为NCO含量增加，分子链之间氢键、极性作用增加，分子之间的交联点增多，因此剥离强度增大。但当R值进一步增大时，硬段含量及相互作用力增大会阻碍分子链的活动性，软段的分子运动也受到硬段的约束作用增大，从而使胶层***，分子量也随着下降，其粘接性能因此下降。因此R值比值为1.4左右时，剥离强度可获得最大值。

本发明制备得到的水性聚氨酯胶粘剂初粘力较强，稳定性较好，其制备工艺简单，易实施，制备过程不会对大气造成污染和毒害，具有极佳的环保性，有效的改善工作环境和有效的保护人体健康。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。 

实施例1

【芳香族聚酯二元醇的制备】：

    将芳香族二元羧酸和二元醇按计量准确加入到带有冷凝器和搅拌器的反应釜中，加热升温并通入N₂保护，在温度升至170~230℃脱水酯化，控制出水的速度、温度和反应时间，等到设定酸值、羟值，然后抽真空，以得到分子量为2004的芳香族聚酯二元醇。 

【水性聚氨酯胶粘剂的制备】按重量份计，包括以下组分： 

       芳香族聚酯二元醇(PAD)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)和聚四氢呋喃二元醇(PTMG)的混合物：100份； 

        六亚甲基二异氰酸酯(HDI)：30份；

助剂：7份，包括二丁基二月桂酸锡(DBTDL)、三羟甲基丙烷(TMP) 、 二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺(EDA)、三乙胺(TEA)、N-甲基吡咯酮（NMP）、丙酮；

       其余为去离子水：200份。

具体制备方法如下： 在装有搅拌器、回流冷凝管、氮气进出管的反应釜中，加入聚酯多元醇，于90~120℃下除水30min，降温至80℃左右加入二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮、六亚甲基二异氰酸酯，其中，二羟甲基丙酸的加入量占异氰酸酯的重量百分比为3.5%，滴加催化剂二丁基二月桂酸锡，在氮气保护下，于80~90℃的温度下反应至-NCO含量达到0.1%，控制NCO/OH值=1.4，得到预聚体；降温至60℃加入的丙酮和三乙胺，中和15min，向体系中加入去离子水，在高速剪切下分散乳化，然后加入乙二胺，扩链反应15min，最后减压蒸出丙酮，就得到水性聚氨酯胶粘剂。 

实施例2

 按重量份计，包括以下组分： 

      芳香族聚酯二元醇(PAD)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)和聚四氢呋喃二元醇(PTMG)的混合物：100份； 

       甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）：30份；

助剂：8份，包括二丁基二月桂酸锡(DBTDL)、三羟甲基丙烷(TMP)、二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺(EDA)、三乙胺(TEA)、N-甲基吡咯酮（NMP）、丙酮；

       其余为去离子水：200份；

     其制备方法同实施例1。

Claims (4)

1.水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，按重量份数计，包含以下组分：

聚酯多元醇100份；

异氰酸酯30份； 

助剂7~8份；

其余为去离子水；

    其中，所述助剂包括二丁基二月桂酸锡、二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯酮、乙二胺、三乙胺、丙酮；

    所述聚酯多元醇为芳香族聚酯二元醇PAD、聚四氢呋喃二元醇PTMG和聚己二酸丁二醇酯PBA的任意比的混合物；

    所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯HDI、甲苯-2,4-二异氰酸酯TDI的一种或两种的混合物。

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述芳香族聚酯二元醇PAD的分子量为2004。

3.根据权利要求2所述的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于：所述芳香族聚酯二元醇PAD是由下述方法制备得到：将芳香族二元羧酸和二元醇加入反应釜中，加热升温并通入N₂保护，在温℃升至170~230℃脱水酯化，控制出水的速度、温度和反应时间，等到设定酸值、羟值，然后抽真空，以得到设定分子量的聚酯二元醇。

4.权利要求1所述的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将聚酯多元醇加入反应釜中，于90~120℃下除水30min，降温至80℃加入异氰酸酯、二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和N-甲基吡咯酮，滴加催化剂二丁基二月桂酸锡，在氮气保护下，于80~90℃反应至-NCO含有量达到0.1%，得到预聚体；

其中，所述二羟甲基丙酸的加入量占异氰酸酯重量百分比为3.5%；

所述异氰酸酯的加入量应满足R值即NCO/OH值=1.4，-NCO为异氰酸酯基摩尔数，-OH为聚酯多元醇羟基摩尔数；

b、降温至60℃加入丙酮和三乙胺中和成盐；

C、然后在高速剪切下分散到去离子水中进行乳化，加入乙二胺扩链，最后减压蒸出丙酮，即得到水性聚氨酯胶黏剂。