CN114456762A - 一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶及其制备方法和固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶及其制备方法，所述聚氨酯热熔胶包括如下质量份数的原料组分：聚醚多元醇：4‑20份；聚酯多元醇：27‑65份；反应型热塑性树脂：2‑15份；异氰酸酯：15‑25份；潜固化剂：0.5‑5份；催化剂：0.02‑0.2份；抗氧剂：0.1‑2份。本发明还提供一种上述聚氨酯热熔胶的固化方法，使用上述聚氨酯热熔胶进行涂布，并对涂覆好的材料进行加湿处理后，通过微波辐射辅助湿气固化。本发明所制备的聚氨酯热熔胶，在使用时可以通过微波辐射辅助湿气固化，以实现在短时间内达到优异的固化效果，同时兼具优异的粘接性能。

Description

一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶及其制备方法和固化方法

技术领域

本发明属于反应型湿气固化聚氨酯热熔胶技术领域，具体涉及一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶及其制备方法和固化方法。

背景技术

反应型湿气固化聚氨酯热熔胶(PUR)具有端-NCO聚氨酯预聚体，在室温下能与空气中或粘接材料表面吸附的水分子反应交联成网状结构。与湿气反应固化之后其粘接强度、耐水性、耐热性，以及耐化学品的性能均优于传统热熔胶，广泛用在纺织、汽车、木工、电子等行业。

湿气固化型聚氨酯热熔胶固化后虽然粘接强度高，但因其固化过程偏慢，往往需要至少24h甚至数天才能固化完全以达到最高强度，无法满足一些快速工艺场合的需求。近年来针对这一问题已经出现了一些新的固化方式，比如引入UV光固化法。此类方法通过UV辐射引发加速固化反应，大大提高了固化速率，但不适于所有材料贴合，当贴合的材料无法被UV穿透引起固化时，此种方法的应用就会非常受限。

微波是一种电磁波能量形式，频率为0.3-300GHz，其广泛存在于宇宙中，而含有极性分子的材料能够吸收微波辐射被迅速加热，不仅可以为我们的日常生活提供极大的便利，也可以将其应用于化学反应，加速有机反应进程；而PUR如果固化速率过快会导致胶层过热及大量气泡产生等不利于粘接效果的因素出现。因此，如何研发出一种能够以微波引发固化的聚氨酯热熔胶，以实现聚氨酯热熔胶的优异性能和微波辐射的高效固化的优势结合，是待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种由微波引发固化的聚氨酯热熔胶及其制备方法和固化方法，基于本发明方法制备的由微波引发固化的聚氨酯热熔胶，能够通过特定微波辐射波段加速固化过程。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶，包括如下质量份数的原料组分：

优选地，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚三亚甲基醚二醇、聚氧化丙烯三醇中的一种或多种，所述聚醚多元醇的羟值为50-150mgKOH/g。

优选地，所述聚酯多元醇选自常规聚酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种，所述聚酯多元醇的羟值为20-120mgKOH/g。

优选地，所述聚酯多元醇为乙二醇、二甘醇、1，3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、3-甲基-1,5戊二醇中的一种或多种与ε-己内酯、1,6-己二酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸、十二烷二酸中的一种或多种缩聚而成的聚酯多元醇。

优选地，所述反应型热塑性树脂选自端羟基聚氨酯树脂、聚己内酯树脂、含羟基丙烯酸树脂中的一种或多种，其重均分子量为5000-150000g/mol。

优选地，所述反应型热塑性树脂的玻璃化转变温度Tg为-60～80℃。

优选地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或多种。

优选地，所述潜固化剂包括恶唑烷类潜固化剂，所述潜固化剂可以有效防止因固化速率过快引起的胶层起泡问题。

优选地，所述催化剂为双吗啉基二乙基醚、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸四丁酯、三亚乙基二胺中的一种或多种。更优选地，所述催化剂为双吗啉基二乙基醚。所述催化剂用于催化异氰酸酯基团与活泼氢原子的反应。

优选地，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。所述抗氧剂用于防止固化过程中因局部过热导致胶黏剂的分子结构被破坏。

本发明还提供上述聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将聚醚多元醇、聚酯多元醇、反应型热塑性树脂投入至反应器中，于常压下加热溶解并搅拌均匀；

步骤2：使反应器保持﹣0.1Mpa的真空条件下，于120-140℃中搅拌1-3h，待物料含水量低于200ppm后降温至70-80℃；

步骤3：在惰性气体的保护下，将异氰酸酯加入反应器，90-120℃、-0.1Mpa下搅拌反应1-3h；

步骤4：当反应体系的NCO含量达到理论值±0.2w％时，在惰性气体的保护下加入潜固化剂、催化剂、抗氧剂，-0.1Mpa下搅拌均匀后出料，密封包装，制得所述可由微波引发固化的聚氨酯热熔胶。

本发明还公开了一种上述聚氨酯热熔胶的固化方法，使用上述聚氨酯热熔胶进行涂布，并对涂覆好的材料进行加湿处理后，通过微波辐射辅助湿气固化。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的聚氨酯热熔胶在具备湿固化特性的同时，在吸收特定波段的微波辐射后，可以加速其端-NCO预聚体的固化过程，并实现在短时间内达到最佳强度，适合各种极性材料表面的粘接；

(2)本发明制备的聚氨酯热熔胶在微波辐射的作用下实现快速固化的同时，兼具优异的粘接性能，有益于加快工艺流程，提高经济效益。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例中采用聚酯多元醇购自于旭川化学(苏州)有限公司、上海殊誉化工有限公司和赢创特种化学(上海)有限公司；反应型热塑性树脂分别购自上海金汤塑胶科技有限公司、上海博立尔化工有限公司和上海汇化实业有限公司以及万华化学；所述恶唑烷类潜固定剂选用Incozol EH。选用的抗氧剂为市售产品受阻酚类抗氧剂1076和亚磷酸酯类抗氧剂168。

实施例1聚氨酯热熔胶的制备

表1实施例1所用的原料配方

按表1中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇以及热塑性聚氨酯树脂加入反应器中并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-100后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

实施例2聚氨酯热熔胶的制备

表2实施例2所用的原料配方

按表2中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇以及丙烯酸树脂加入反应器中并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入二苯基甲烷二异氰酸酯后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

实施例3聚氨酯热熔胶的制备

表3实施例3所用的原料配方

按表3中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇以及热塑性聚氨酯树脂加入反应器并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入二苯基甲烷二异氰酸酯后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

实施例4聚氨酯热熔胶的制备

表4实施例4所用的原料配方

按表4中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇以及聚己内酯树脂加入反应器中并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入二苯基甲烷二异氰酸酯后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

实施例5聚氨酯热熔胶的制备

表5实施例5所用的原料配方

按表5中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇和聚己内酯树脂加入反应器中并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入二苯基甲烷二异氰酸酯后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

实施例6聚氨酯热熔胶的制备

表6实施例6所用的原料配方

按表6中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇和热塑性聚氨酯树脂加入反应器中并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入MDI-100后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

实施例7聚氨酯热熔胶的制备

表7实施例7所用的原料配方

按表7中的原料配比和组成，将聚醚多元醇和聚酯多元醇和丙烯酸树脂加入反应器中并加热搅拌均匀，在140℃下保持2h；待物料含水量低于200ppm后，将反应器降温至70℃；在氮气保护下加入MDI-100后，控制反应器在-0.1Mpa、100℃中搅拌反应2h至NCO％达到理论值±0.2w％；在氮气保护下加入恶唑烷Incozol EH、DMDEE和抗氧剂混合物，所述抗氧剂混合物由抗氧剂1076和抗氧剂168组成，且抗氧剂1076和抗氧剂168的比例为1：1～3：1；在-0.1Mpa下继续搅拌均匀后，出料，密封包装即得聚氨酯热熔胶。

对照组

选用市售国内某公司的纺织用快干型和慢干型两种PUR产品作为对照组，编号为PU-1、PU-2。

实施例8性能测试

将上述实施例1至实施例7制备得到的聚氨酯热熔胶和对照组PU-1、PU-2两种PUR市售产品分别用于PVC膜和氨纶面料类基材的粘接。将上述聚氨酯热熔胶涂布完成后，通过微波炉加速其固化过程，其中，微波炉的条件为：微波频率为2450±5MHz，输出功率为800W，所有涂覆好的材料固化前均进行加湿处理。使用拉力机测试各自达到最佳剥离力的固化时间及对两种材料的剥离强度，具体测试结果如表8所示。

表8性能测试结果

由表8中实施例1-7和对照组的测试结果可知，实验例1-7在进行微波炉的微波辐射后，其固化速率明显加快，并对PVC膜和氨纶两种基材均具保持有较好的粘接强度；而对比照的市售产品在微波辐射后，固化速率虽有提升，但是仍然明显低于实施例1-7的固化速率，且其粘接性能较差，无法保证短时间内达到足够的剥离强度。

综上所述，本发明所述的一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶，可以通过微波辐射辅助湿气固化，实现在短时间内达到优异的固化效果，同时兼具更优异的粘接效果。

显然，上述实施例仅为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还能做出各种不同形式的变化。此处无需也不能穷举所有的实施方式，而由此所引申或启发的变化仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种微波引发固化的聚氨酯热熔胶，其特征在于，包括如下质量份数的原料组分：

2.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚三亚甲基醚二醇、聚氧化丙烯三醇中的一种或多种，所述聚醚多元醇的羟值为50-150mgKOH/g。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇选自常规聚酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种，所述聚酯多元醇的羟值为20-120mgKOH/g。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述反应型热塑性树脂选自端羟基聚氨酯树脂、聚己内酯树脂、含羟基丙烯酸树脂中的一种或多种，所述反应型热塑性树脂的重均分子量为5000-150000g/mol。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述潜固化剂包括恶唑烷类潜固化剂。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述催化剂为双吗啉基二乙基醚、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸四丁酯、三亚乙基二胺中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将聚醚多元醇、聚酯多元醇、反应型热塑性树脂投入至反应器中，于常压下加热溶解并搅拌均匀；

步骤2：使反应器保持﹣0.1Mpa的真空条件下，于120-140℃中搅拌1-3h，待物料含水量低于200ppm后降温至70-80℃；

步骤3：在惰性气体的保护下，将异氰酸酯加入反应器，90-120℃、-0.1Mpa下搅拌反应1-3h；

步骤4：当反应体系的NCO含量达到理论值±0.2w％时，在惰性气体的保护下加入潜固化剂、催化剂、抗氧剂，-0.1Mpa下搅拌均匀后出料，密封包装，制得所述聚氨酯热熔胶。

10.一种如权利要求1-8中任意一项所述的聚氨酯热熔胶的固化方法，其特征在于，使用所述聚氨酯热熔胶进行涂布，并对涂覆好的材料进行加湿处理后，通过微波辐射辅助湿气固化。