CN109880575A - 一种水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯胶黏剂，以重量百分比总和为100％计，包括如下原料组分：多羟基化合物8％‑18％，酸6％‑12％，二异氰酸酯化合物7％‑18％，扩链剂17％，多元胺类化合物8％‑15％，交联剂5％‑8％，助剂5％，水30％‑45％。本发明还公开了上述的水性聚氨酯胶黏剂的制备方法。本发明的水性聚氨酯胶黏剂能够具有较好的初粘性、耐水解性和润湿性。

Description

一种水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车包装复合膜技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯材料是一类产品形态多样的多用途合成树脂，近20年来，随着产品品种、应用领域、产业规模的迅速扩大，聚氨酯已成为发展最快的高分子合成材料工业之一，逐渐形成了位居目前世界上第六大合成材料的地位。近年来，我国聚氨酯材料是全球增长率最快的，在合成树脂中的比重也越来越大。现有技术中，溶剂型聚氨酯胶黏剂一直被广泛应用于各个行业，如在我国复合软包装行业，溶剂型聚氨酯胶黏剂仍被广泛应用，然而大量使用的有机溶剂具有挥发性大、气味大、易燃易爆的危险，且对空气造成污染，会引起食品安全问题和环境污染问题，随着生活水平的提高，人们对安全与环境卫生的进一步重视，溶剂型聚氨酯胶黏剂的使用必然会受到限制。而且，在软包装行业，大多数是以干式复合为主，有溶剂残留问题的存在，因而存在安全问题。

水性聚氨酯胶黏剂是一类以水为稀释剂的无溶剂气味的聚氨酯胶黏剂，具有无污染，安全的特点，逐渐成为胶黏剂的市场主流。然而由于其水性胶黏剂的黏度较低，因此初粘性较差，导致复合强度偏低；且水的表面张力较高，导致涂布时对基材的润湿能力偏低、难以很好的进行涂布作业；另外其耐水解性偏低，耐水性较差，很难有效防止水解；这些缺点严重影响了其在涂布领域的应用。

近年来有多家企业研发水性聚氨酯胶黏剂致力于解决以上不足，然而却无形中降低了其他性能，很难得到综合性能较好的一种水性聚氨酯胶黏剂。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提出一种水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法，所得到的水性聚氨酯胶黏剂能够具有较好的初粘性、耐水解性和润湿性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种水性聚氨酯胶黏剂，以重量百分比总和为100％计，包括如下原料组分：

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述多羟基化合物包括聚酯二元醇、聚醚二元醇及小分子多元醇中的一种或几种组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，聚酯二元醇可以是本领域常用的物质；优选的，所述聚酯二元醇包括聚己内酯二醇和/或蓖麻油，但不限于此。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，聚醚二元醇可以是本领域已知的常用物质；优选的，所述聚醚二元醇包括聚氧化丙烯二醇，但不限于此。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述小分子多元醇包括乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷(TMP)等中的一种或几种的组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述多羟基化合物为乙二醇和/或丙二醇。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，多羟基化合物为乙二醇和丙二醇时，乙二醇:丙二醇＝5:1。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述酸包括己二酸、对苯二甲酸、丁二酸酐等中的一种或几种的组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述二异氰酸酯化合物包括芳香类二异氰酸酯(TDI、MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种或几种的组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述二异氰酸酯化合物包括TDI、MDI、HDI、H₁₂MDI和IPDI中的一种或几种的组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇中一种与二羟甲基丙酸(DMPA)混合形成的丙酮溶液。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述多元胺类包括三乙胺、乙二胺和二亚乙基三胺等中的一种或多种的组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述交联剂包括聚碳化二亚胺、三乙醇胺、甘油多缩水甘油醚和六甲氧基亚甲基三聚氰胺树脂(HMMM)等中的一种或几种的组合。

上述的水性聚氨酯胶黏剂中，优选的，所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、碳酸钙、钛白粉、滑石粉、云母粉、氧化铝、辛酸亚锡、三亚乙基二胺和碳化二亚胺等中的一种或几种的组合。

本发明还提供上述的水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

将多羟基化合物和酸混合搅拌，加热进行聚酯反应，真空脱水冷却后得到聚酯多元醇；

将聚酯多元醇与二异氰酸酯化合物混合反应，反应的过程中测定NCO含量，当含量恒定不变时，冷却，得预聚体；

将预聚体与扩链剂、多元胺类化合物、水混合，真空条件下反应，得到水性聚氨酯乳液；

将水性聚氨酯乳液和交联剂、助剂混合、反应，得到水性聚氨酯胶黏剂。

上述的真空条件下是指真空度小于0.5Mpa。

本发明的水性聚氨酯胶黏剂不含溶剂，为环保型胶黏剂。本发明的水性聚氨酯胶黏剂内外交联，具有很好的初粘性。脂肪族类的异氰酸酯制得的水性聚氨酯胶黏剂具有好的耐水解性。聚碳化二亚胺等为交联剂，不仅能起到交联作用，更有耐水解稳定性的作用，可以提高胶黏剂的耐水解性。三乙醇胺等为有催化性的交联剂，可以提高固化速度，使得胶黏剂具有较高的初粘性。助剂十二烷基苯磺酸钠等为表面活性剂，可以降低表面张力，提高润湿能力，即提高涂布性。

本发明的突出效果为：

本发明的水性聚氨酯胶黏剂能够具有较好的初粘性、耐水解性和润湿性。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，以重量比计，包括如下原料组分：

多羟基化合物(聚醚二元醇5％，丙二醇5％)，

酸(己二酸6％)，

二异氰酸酯化合物(TDI 5％，MDI 5％)，

扩链剂(含量10wt％的DMPA、含量7％的1,4-丁二醇的丙酮溶液)，

多元胺类化合物(三乙胺，12％，)

交联剂(聚碳化二亚胺，6％)

助剂(十二烷基苯磺酸钠，5％)

水(34％)。

本市实施例的水性聚氨酯胶黏剂是这样制备的：

将多羟基化合物和酸在30-50℃混合搅拌，加热进行聚酯反应，120℃下真空脱水2h，冷却至室温可得浅黄色粘稠液体，即得到聚酯多元醇；

将聚酯多元醇与二异氰酸酯化合物(N²氛围)混合反应，反应温度为70-90℃，反应时间3-4h，反应的过程中测定NCO含量，当含量恒定不变时，冷却至室温，得透明液体，即预聚体；

将预聚体与扩链剂、多元胺类化合物、水混合，抽真空，真空度小于0.5Mpa，搅拌反应3h，得到水性聚氨酯乳液；

将水性聚氨酯乳液和交联剂、助剂混合、反应，得到水性聚氨酯胶黏剂。

实施例2

本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，以重量份计，包括如下原料组分：

多羟基化合物(聚醚二元醇4％，丙二醇3％，聚酯二元醇，1％)，

酸(己二酸8％)，

二异氰酸酯化合物(TDI 6％、MDI 5％)，

扩链剂(含量10wt％的DMPA、含量7％的1,4-丁二醇的丙酮溶液)，

多元胺类化合物(三乙胺，9％，)

交联剂(聚碳化二亚胺，7％)

助剂(十二烷基苯磺酸钠，5％)

水(35％)。

本市实施例的水性聚氨酯胶黏剂是这样制备的：

将多羟基化合物和酸在30-50℃混合搅拌，加热进行聚酯反应，120℃下真空脱水2h，冷却至室温可得浅黄色粘稠液体，即得到聚酯多元醇；

将聚酯多元醇与二异氰酸酯化合物(N²氛围)混合反应，反应温度为70-90℃，反应时间3-4h，反应的过程中测定NCO含量，当含量恒定不变时，冷却至室温，得透明液体，即预聚体；

将预聚体与扩链剂、多元胺类化合物、水混合，抽真空，真空度小于0.5Mpa，搅拌反应3h，得到水性聚氨酯乳液；

将水性聚氨酯乳液和交联剂、助剂混合、反应，得到具有内交联的水性聚氨酯胶黏剂。本实施例比实施例1多加入了低聚物三元醇，提高了胶黏剂的黏度，增加初粘性。

实施例3

本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，以重量份计，包括如下原料组分：

多羟基化合物(聚醚二元醇3％，丙二醇2％，聚酯二元醇，3％)，

酸(己二酸10％)，

二异氰酸酯化合物(TDI4％、MDI3％、IPDI2％，HDI3％)，

扩链剂(含量10wt％的DMPA、含量7％的1,4-丁二醇的丙酮溶液)，

多元胺类化合物(三乙胺，10％，)

交联剂(聚碳化二亚胺，8％)

助剂(十二烷基苯磺酸钠，5％)

水(30％)。

本市实施例的水性聚氨酯胶黏剂是这样制备的：

将多羟基化合物和酸在30-50℃混合搅拌，加热进行聚酯反应，120℃下真空脱水2h，冷却至室温可得浅黄色粘稠液体，即得到聚酯多元醇；

将聚酯多元醇与二异氰酸酯化合物(N²氛围)混合反应，反应温度为70-90℃，反应时间3-4h，反应的过程中测定NCO含量，当含量恒定不变时，冷却至室温，得透明液体，即预聚体；

将预聚体与扩链剂、多元胺类化合物、水混合，抽真空，真空度小于0.5Mpa，搅拌反应3h，得到水性聚氨酯乳液；

将水性聚氨酯乳液和交联剂、助剂混合、反应，得到水性聚氨酯胶黏剂。本实施例相比于实施例2，二异氰酸酯不再全是芳香族异氰酸酯，为TDI、MDI、IPDI、HDI等芳香族及脂肪族二异氰酸酯混合物，可制得具有更好耐水解性的胶黏剂。

对实施例1-3得到的水性聚氨酯胶黏剂进行实验，以PET/CPP基材为例，涂布试验，测试复合强度。其结果如下表1所示。

表1

由表可见，所制备胶黏剂具有低的粘度和优异的低温涂布性；具有好的初粘性和润湿性；具有好的剥离强度，以及耐水解性，蒸煮后能够保持很好的剥离强度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性聚氨酯胶黏剂，以重量百分比总和为100％计，包括如下原料组分：

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述多羟基化合物包括聚酯二元醇、聚醚二元醇及小分子多元醇中的一种或几种组合；

优选的，所述聚酯二元醇包括聚己内酯二醇和/或蓖麻油；

优选的，所述聚醚二元醇包括聚氧化丙烯二醇。

3.根据权利要求2所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述小分子多元醇包括乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的一种或几种的组合；

优选的，所述多羟基化合物为乙二醇和/或丙二醇；

优选的，多羟基化合物为乙二醇和丙二醇时，乙二醇:丙二醇＝5:1。

4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述酸包括己二酸、对苯二甲酸、丁二酸酐中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述二异氰酸酯化合物包括芳香类二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种的组合；

优选的，所述二异氰酸酯化合物包括TDI、MDI、HDI、H₁₂MDI和IPDI中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇中一种与二羟甲基丙酸混合形成的丙酮溶液。

7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述多元胺类包括三乙胺、乙二胺和二亚乙基三胺中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述交联剂包括聚碳化二亚胺、三乙醇胺、甘油多缩水甘油醚和六甲氧基亚甲基三聚氰胺树脂中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的水性聚氨酯胶黏剂，其特征在于：所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、碳酸钙、钛白粉、滑石粉、云母粉、氧化铝、辛酸亚锡、三亚乙基二胺和碳化二亚胺中的一种或几种的组合。

10.权利要求1-9任一项所述的水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

将多羟基化合物和酸混合搅拌，加热进行聚酯反应，真空脱水冷却后得到聚酯多元醇；

将聚酯多元醇与二异氰酸酯化合物混合反应，反应的过程中测定NCO含量，当含量恒定不变时，冷却，得预聚体；

将预聚体与扩链剂、多元胺类化合物、水混合，真空条件下反应，得到水性聚氨酯乳液；

将水性聚氨酯乳液和交联剂、助剂混合、反应，得到水性聚氨酯胶黏剂。