CN107523255A - 一种用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其主要包括结晶型聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙烯酸树脂和异氰酸酯等组分，该热熔胶固含量100％、初粘和终粘强度高，抗剥离好，定位时间短，粘合密实，固化后胶膜柔软，富于弹性，耐高低温性能好，可以广泛用于家具及装饰板材的贴面装饰。

Description

一种用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶
技术领域
本发明涉及一种平贴胶，特别涉及一种用于家具及板材等贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，属于胶粘剂技术领域。
背景技术
贴面装饰是指通过修饰物对家具、板材的表面进行修饰，使家具表面赋予美观，且可以阻止环境中的水分、酸、碱、微生物和害虫等对材料的侵蚀，使家具、板材等更加耐用。而平贴，是指对于需要装饰的表面是平整的，而且面积相对较大时的一种贴面装饰。一般平贴装饰过程都是采用平贴胶，采用平推式涂胶和循序压合等装饰工艺，要求赶尽液体胶膜里的气泡，确保基材与饰面物之间不存在“空洞”，密实贴紧，整面粘接牢固。现有技术中在家具、建材行业里，装饰过程使用的胶粘剂基本是以溶剂胶或水性胶为主，其树脂成分包括环氧、酚醛、脲醛、三聚氰胺-甲醛、白乳胶、万能胶等。这些胶粘剂存在的缺点是需要加热固化，或要求被粘接材料的含水率低，更致命的是，这些胶粘剂均含有游离的甲醛或有损坏环境的有机溶剂，对人类健康、生产和生活环境产生影响。从施胶工艺上来讲，它们的固化过程需要发生化学交联反应或挥发溶剂，从施胶(涂、喷、刷、辊涂等)到初步固化(两种被粘件之间定位)需要一定的时间，因而限制了用胶过程的自动化和工作效率。
近年来，湿固化聚氨酯热熔胶粘剂(简称PUR)因其环保性而得到大力发展，其是由异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物为主要成分的100％固含量的热熔粘合剂，在常温下基本为固体，不含溶剂和增塑剂，克服了以往包覆胶需采用大量有机溶剂的缺点。湿固化聚氨酯热熔胶粘剂在使用时，通过加热使其液液态化，再被施涂于被粘物表面，贴合上另一被粘物，当胶粘剂冷却并固化后，通过异氰酸酯与被粘物表面的水分或空气中的水分反应而扩链为高分子化合物，从而产生粘接力。现有的湿固化热熔性聚氨酯胶粘剂在固化后，具有较好的粘结强度，且在高低温条件下具有较好的稳定性，例如约100℃到约130℃之上也能保持的高抗张强度。但其存在的问题是，在其开放态具有小的湿强度，在施用胶粘剂之后，结合工件可能需要外部的机械支撑直到胶粘剂固化成坚固的弹***联粘合层，而坚固粘合的形成需要一段固化时间，从几小时多许多天不等。针对现有的家具及装饰用的氨酯湿固化热熔胶存在的缺陷，研究者致力于开发固化速度快、初粘强度高的氨酯湿固化热熔胶。如中国专利(CN 102690627A)公开了一种聚氨酯湿固化热熔平贴胶及其制作方法。具体公开聚氨酯湿固化热熔平贴胶的原料包括聚酯多元醇混合物、聚醚多元醇混合物、二苯甲基二异氰酸酯、增塑剂、扩链剂、增粘剂、催化剂；其中，聚酯多元醇混合物的相对分子质量为1000～5000；聚醚多元醇混合物的相对分子质量为1500～6000；其定位时间短，贴饰膜和被饰基材间黏贴快速、准确，粘接强度高，抗剥离好，固化后的胶膜柔软，富于弹性，低温下不冷脆，能耐水、弱酸弱碱和80℃以下的使用环境，但是其开放时间相对较长。中国专利(CN106221648A)公开了一种快速装配湿固化聚氨酯热熔胶粘剂。快速装配用的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂组合物，包含聚氨酯预聚物；所述的聚氨酯预聚物包含多元醇组分和异氰酸酯组分的预聚反应产物，所述的多元醇组分包含结晶聚酯多元醇、液体聚酯多元醇、热塑性聚氨酯高聚物、Tg不低于50℃的热塑性树脂。本发明提供的快速装配用的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，加快冷却定位，提高初期强度，适用于流水线的快速装配，其表干时间1～1.5min，2分钟拉拔强度0.1～0.24MPa，但并没有明确其最终强度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是旨在提供一种固含量100％、初粘和终粘强度高，抗剥离好，定位时间短，粘合密实，固化后胶膜柔软，富于弹性，耐高低温性能好湿固化聚氨酯热熔胶，可以广泛用于家具及装饰板材的贴面装饰。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其包括以下质量份组分：结晶型聚酯多元醇10～50份；聚醚多元醇20～70份；丙烯酸树脂10～50份；异氰酸酯10～30份。
本发明的湿固化聚氨酯热熔胶关键在于将结晶型聚酯多元醇、聚醚多元醇及丙烯酸树脂组合使用，采用的结晶型聚酯多元醇能增加热熔胶对不同材料后期粘接强度和自身内聚强度，同时增加了胶水的定位能力，而丙烯酸树脂可以提高增加胶水的初始的剥离强度，两者组合使用能获得粗始和最终剥离强度高，定位能力强的胶粘剂，而聚醚多元醇能够促进丙烯酸树脂溶解，提高组分之间的相容性。
优选的结晶型聚酯多元醇的数均分子量为1000～8000。较优选的结晶型聚酯多元醇包括华大化学集团有限公司的CMA-66、CMA-44、CMA-2066，旭川化学(苏州)有限公司的XCP-3000B、XCP-44、XCP-2000H、XCP-3000H，青岛新宇田化工有限公司的POL-S3500、POL-328、赢创特种化学(上海)有限公司的dynacoll-7360、dynacoll-7361中至少一种。聚酯多元醇分子量优选在1000～8000范围内，分子量过小，消耗过多的异氰酸酯，湿固化过程中容易产生气泡，另外湿固化后造成胶层偏硬，弹性减小，断裂伸长率降低。分子量过大，胶粘剂粘度变大，流动性降低，同时NCO％含量变小，影响后期胶层的强度。
优选的聚醚多元醇的数均分子量为400～8000。较优选的聚醚多元醇包括山东蓝星东大有限公司的DL-400、DL-1000D、DL-2000D、DL-4000D、EP-330N、陶氏化学的MN-3050D、VOANOL 2110TB、VOANOL 2120、VOANOL 4240中至少一种。聚醚多元醇的分子量优选在400～8000范围内，分子量过小，消耗过多的异氰酸酯，湿固化过程中容易产生气泡，另外湿固化后造成胶层偏硬，弹性减小，断裂伸长率降低。分子量过大，胶粘剂粘度变大，流动性降低，同时NCO％含量变小，影响后期胶层的强度。
优选的丙烯酸树脂的Tg为30～90℃，数均分子量为30000～140000。较优选的丙烯酸树脂包括日本三菱树脂的BR-106、BR113、赢创特种化学(上海)有限公司的AC1630、AC1520、AC1631、AC1750、AC1920、AC2740、AC4830，美国罗门哈斯公司B-60、B-66、B-44、B-48、B-67、帝斯曼精细化工(上海)有限公司的NeoCryl B-722、NeoCryl B-723、NeoCryl B-725、NeoCryl B-735、NeoCryl B-810、NeoCryl B-813、璐彩特国际(中国)化工有限公司的Lucite 4026、Lucite 2013、Lucite 2013、Lucite 2044中至少一种。
优选的异氰酸酯包括HDI、MDI、TDI、HMDI、TMXDI、IPDI中至少一种。
优选的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶还包括≤10份液体聚酯多元醇。优选的湿固化聚氨酯热熔胶通过添加适量的液体聚酯多元醇来提高热熔胶的粘附性及流动性。
优选的液体聚酯多元醇数均分子量为1000～6000。较优选的液体聚酯多元醇包括赢创特种化学(上海)有限公司的dynacoll-7250、dynacoll-7230、旭川化学(苏州)有限公司的XCP-2000IPS、XCP-2325、XCP-2000NB、华大化学集团有限公司的T-244-4000、青岛新宇田化工有限公司的POL-756、POL-656、南京金陵斯泰潘化学有限公司的PH-56、PD-56中至少一种。
优选的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂还包括≤30份填料和/或≤5份抗氧化剂和/或0.5份催化剂，和/或10份增粘树脂。优选的填料包括滑石粉、碳酸钙、白炭黑、钛白粉中至少一种。优选的抗氧剂包括1010、168、T501、B215中至少一种。优选的催化剂包括双吗啉基双乙基醚、N,N-二甲基环己胺、三乙胺中至少一种。优选的增粘树脂的软化点为70～150℃。较优选的增粘树脂的包括亚利桑那的sylvatac RE-85、sylvatac RE-100L、伊士曼化工的Kristalex 3100、Kristalex 3085、Kristalex 5140、Piccolastic A75、台湾元良的YL-120、吕特格的NOVARES TK100、NOVARES TN120中至少一种。
本发明的湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙烯酸树脂、增粘树脂、填料等加入到反应釜中，升温至120℃，抽水，降温至90～100℃，加入催化剂、抗氧剂，缓慢加入MDI，反应2～3h，反应至产物的NCO％含量达到理论值，停止反应，出料。
与现有技术相比，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1、本发明的湿固化聚氨酯热熔胶具有特别优异初粘强度和终粘强度，且固化时间短，粘合密实，固化后胶膜柔软，富于弹性，耐高低温性能好。
2、本发明的湿固化聚氨酯热熔胶不含任何有机溶剂，固含量100％，在加工和使用过程中无小分子有机溶剂释放，具有环保优势。
3、本发明的湿固化聚氨酯热熔胶湿气固化，无烘干过程，固化快，操作简单，有利于提高工作效率和自动化。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
以下实施例及对比实施例中湿固化聚氨酯热熔胶的制备方法：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙烯酸树脂、增粘树脂、填料等加入到反应釜中，升温至120℃，抽水，降温至95℃，加入催化剂、抗氧剂，缓慢加入MDI，反应2.5h，反应至产物的NCO％含量达到理论值(约为2左右)，停止反应，出料。
实施例1：
测试相关数据
粘度(130度)：7000cp，部分反映出胶水的流动性；
初始剥离强度：0.3N/mm；
最终剥离强度：2.1N/mm；
开放时间：1.5min。
对比实施例1
测试相关数据
粘度(130度)：4000cp
初始剥离强度：0.05N/mm
最终剥离强度：1.4N/mm。
开放时间：10min
实施例1相对对比实施例1而言，丙烯酸树脂的玻璃化温度和分子量要大(AC 1630分子量比AC 1420要大)，使得固化时间缩短，初始剥离强度和最终粘接强度大。平贴胶用的PUR，要求初粘力大，表干时间短，粘接强度高，相比而言，分子量和玻璃化温度在一定范围内的丙烯酸树脂具有更好的初始剥离强度和最终粘接强度的平衡，丙烯酸树脂玻璃化温度和分子量过大，初始剥离强度过大，开放时间过短，使得胶水粘接性能变差。丙烯酸树脂玻璃化温度和分子量过小，初始剥离强度过小，开放时间过长，胶水粘接强度变低。
对比实施例2：
测试相关数据
粘度(130度)：9000cp
初始剥离强度：0.8N/mm
最终剥离强度：0.5N/mm。
开放时间：30s
对比实施例2对比实施例1而言，结晶树脂dynacoll-7381结晶速度过快，开放时间过短，使得最终粘接强度偏小。结晶速度过快使得胶水活化时间过短，胶水后期的粘接性能受到影响。
实施例2
测试相关数据
粘度(130度)：7500cp部分反映出胶水的流动性；
初始剥离强度：0.3N/mm；
最终剥离强度：2.5N/mm。
开放时间：5min
实施例2相对实施例1而言，液体聚酯多元醇PH56的加入使得胶水开放时间稍有延长，最终的粘接强度有所增长，对材料的粘接性能变好。液体聚酯多元醇的加入使得胶水的粘接强度变好。
对比实施例3
胶水在高温下呈现明显分相状态，丙烯酸树脂只能在聚醚多元醇中较好的溶解，不能在其它如聚酯多元醇或聚四氢呋喃多元醇中溶解。

Claims (10)

1.一种用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：包括以下质量份组分：
结晶型聚酯多元醇10～50份；
聚醚多元醇20～70份；
丙烯酸树脂10～50份；
异氰酸酯10～30份。
2.根据权利要求1所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述结晶型聚酯多元醇的数均分子量为1000～8000。
3.根据权利要求2所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述结晶型聚酯多元醇包括CMA-66、CMA-44、CMA-2066、POL-S3500、POL-328、dynacoll-7360、dynacoll-7361、XCP-3000B、XCP-44、XCP-2000H、XCP-3000H中至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述聚醚多元醇的数均分子量为400～8000；
所述丙烯酸树脂的Tg为30～90℃，数均分子量为30000～140000。
5.根据权利要求4所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述聚醚多元醇包括DL-400、DL-1000D、DL-2000D、DL-4000D、EP-330N、MN-3050D、VOANOL 2110TB、VOANOL 2120、VOANOL 4240中至少一种。
6.根据权利要求4所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述丙烯酸树脂包括BR-106、BR113、AC1630、AC1520、AC1631、AC1750、AC1920、AC2740、AC4830、B-60、B-66、B-44、B-48、B-67、NeoCryl B-722、NeoCryl B-723、NeoCryl B-725、NeoCryl B-735、NeoCryl B-810、NeoCryl B-813、Lucite 4026、Lucite 2013、Lucite 2013、Lucite 2044中至少一种；
所述异氰酸酯包括HDI、MDI、TDI、HMDI、TMXDI、IPDI中至少一种。
7.根据权利要求1～3或5任一项所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶还包括≤10份液体聚酯多元醇。
8.根据权利要求7所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述液体聚酯多元醇数均分子量为1000～6000。
9.根据权利要求8所述的用于贴面装饰的湿固化聚氨酯热熔胶，其特征在于：所述液体聚酯多元醇包括XCP-2000IPS、T-244-4000、XCP-2325、XCP-2000NB、dynacoll-7250、dynacoll-7230、XCP-2000IPS、T-244-4000、XCP-2325、XCP-2000NB、POL-756、POL-656、PH-56、PD-56中至少一种。
10.根据权利要求1～3、5、8、9任一项所述的用于板材平贴的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，其特征在于：所述湿固化聚氨酯热熔胶粘剂还包括≤30份填料，和/或≤5份抗氧化剂，和或≤0.5份催化剂，和/或≤10份增粘树脂；
所述填料包括滑石粉、碳酸钙、白炭黑、钛白粉中至少一种；
所述抗氧剂包括1010、168、T501、B215中至少一种；
所述催化剂包括双吗啉基双乙基醚、N,N-二甲基环己胺、三乙胺中至少一种；所述增粘树脂包括sylvatac RE-85、sylvatac RE-100L、Kristalex 3100、Kristalex 3085、Kristalex 5140、Piccolastic A75、YL-120、NOVARES TK100、NOVARES TN120至少一种。
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