專利名稱：水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種初粘性強(qiáng)、穩(wěn)定性較好的水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，制鞋及箱包皮具行業(yè)所使用的聚氨酯膠粘劑，都是使用甲苯、二甲苯、粗甲苯、丙酮、丁酮等溶劑調(diào)配而成的。在使用過程中對大氣造成污染，對人類形成潛在的危害， 而且易燃易爆。水性聚氨酯膠粘劑以水為基本介質(zhì)，具有不燃、無毒、無污染以及較好的粘合性、 成膜性、機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。水性聚氨酯的研究與發(fā)展已成為當(dāng)今聚氨酯領(lǐng)域的重要研究方向，其應(yīng)用也越來越廣泛。但是，目前的水性聚氨酯膠粘劑要求其具有較好的穩(wěn)定性的同時有較強(qiáng)的初粘性能是水性聚氨酯的難點(diǎn)。本發(fā)明以期通過改進(jìn)工藝和配方，獲得高性能水性聚氨酯膠粘劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有水性聚氨酯膠粘劑的不足，提供一種有較好穩(wěn)定性和較好初粘力的水性聚氨酯膠粘劑。本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備工藝簡單、易實(shí)施的水性聚氨酯膠粘劑的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
水性聚氨酯膠粘劑，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包含以下組分 聚酯多元醇100份； 異氰酸酯30份； 助劑7、份； 其余為去離子水；
其中，所述助劑包括二丁基二月桂酸錫DBTDL、二羥甲基丙酸DMPA、三羥甲基丙烷 TMP、N-甲基吡咯酮NMP、乙二胺EDA、三乙胺TEA、丙酮；
本發(fā)明所提供的聚酯多元醇為芳香族聚酯二元醇PAD、聚四氫呋喃二元醇PTMG和聚己二酸丁二醇酯PBA的任意比的混合物；
本發(fā)明所提供的異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯HDI、甲苯-2，4-二異氰酸酯TDI的一種或兩種的混合物。本發(fā)明所用的芳香族聚酯二元醇PAD的分子量為2004，是由下述方法制備得到 將芳香族二元羧酸如苯酐、PA等和二元醇如一縮二乙二醇DEG、1、4_ 丁二醇等準(zhǔn)確加入帶有攪拌器和冷凝器的反應(yīng)釜中，加熱升溫并通入N2保護(hù)，在溫度升至17(T230°C脫水酯化， 控制出水的速度、溫度和反應(yīng)時間，等到設(shè)定酸值、羥值，然后抽真空，以得到設(shè)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環(huán)的多元醇，電子云密度高的苯環(huán)與缺電子部分的靜電吸引增大了分子鏈之間的相互作用，故而所得水性聚氨酯的連接能力也很強(qiáng)。同樣膠膜的硬度也是以芳香族聚酯二元醇型合成的聚氨酯硬度較高，它是剛性的苯環(huán)對膠膜硬度所做的貢獻(xiàn)。因此本發(fā)明采用自制的芳香族聚氨酯多元醇與聚四氫呋喃二元醇PTMG 和聚己二酸丁二醇酯PBA混合使用，制備得到的水性聚氨酯膠粘劑初粘力較強(qiáng)。水性聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟
a、將聚酯多元醇加入反應(yīng)釜中，于9(Tl20°C下除水30min，降溫至80°C加入異氰酸酯、 二羥甲基丙酸、三羥甲基丙烷和N-甲基吡咯酮，滴加催化劑二丁基二月桂酸錫，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于8(T90°C反應(yīng)至-NCO含有量達(dá)到0. 1%，得到預(yù)聚體；
其中，所述二羥甲基丙酸的加入量占異氰酸酯的重量百分比為3. 5%； 所述異氰酸酯的加入量應(yīng)滿足R值即NC0/0H值=1. 4，-NCO為異氰酸酯基摩爾數(shù)，-OH 為聚酯多元醇羥基摩爾數(shù)；
b、降溫至60°C加入丙酮和三乙胺中和成鹽；
c、然后在高速剪切下分散到去離子水中進(jìn)行乳化，加入乙二胺擴(kuò)鏈，最后減壓蒸出丙酮，即得到水性聚氨酯膠黏劑。本發(fā)明所提供的制備方法是由聚酯多元醇同異氰酸酯在特定條件下聚合而成，以二羥甲基丙酸(DMPA)作為內(nèi)乳化劑引入分子鏈中，DMPA含量直接影響親水單體影響水性聚氨酯的親水性。本發(fā)明將二羥甲基丙酸DMPA的加入量控制在3. 5%，DMPA過低，膠粘劑粒子的親水性不夠，在儲存過程中粒子會團(tuán)聚而產(chǎn)生沉淀；DMPA過高，但吸水率高，且容易導(dǎo)致乳液粘度爬升。本發(fā)明中聚酯多元醇與異氰酸酯的加入量應(yīng)滿足R值即NC0/0H值=1.4，當(dāng)R值增大時，剝離強(qiáng)度先呈增大趨勢，當(dāng)R值比值達(dá)到1. 4左右時剝離強(qiáng)度最大，而后隨著R值進(jìn)一步增加而減小，這是因?yàn)镹CO含量增加，分子鏈之間氫鍵、極性作用增加，分子之間的交聯(lián)點(diǎn)增多，因此剝離強(qiáng)度增大。但當(dāng)R值進(jìn)一步增大時，硬段含量及相互作用力增大會阻礙分子鏈的活動性，軟段的分子運(yùn)動也受到硬段的約束作用增大，從而使膠層變硬，分子量也隨著下降，其粘接性能因此下降。因此R值比值為1.4左右時，剝離強(qiáng)度可獲得最大值。本發(fā)明制備得到的水性聚氨酯膠粘劑初粘力較強(qiáng)，穩(wěn)定性較好，其制備工藝簡單， 易實(shí)施，制備過程不會對大氣造成污染和毒害，具有極佳的環(huán)保性，有效的改善工作環(huán)境和有效的保護(hù)人體健康。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。實(shí)施例芳香族聚酯二元醇的制備
將芳香族二元羧酸和二元醇按計(jì)量準(zhǔn)確加入到帶有冷凝器和攪拌器的反應(yīng)釜中，加熱升溫并通入隊(duì)保護(hù)，在溫度升至17(T230°C脫水酯化，控制出水的速度、溫度和反應(yīng)時間，等到設(shè)定酸值、羥值，然后抽真空，以得到分子量為2004的芳香族聚酯二元醇。水性聚氨酯膠粘劑的制備按重量份計(jì)，包括以下組分
芳香族聚酯二元醇(PAD)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)和聚四氫呋喃二元醇(PTMG)的混合物100份；
六亞甲基二異氰酸酯(HDI) :30份；
助劑7份，包括二丁基二月桂酸錫(DBTDL)、三羥甲基丙烷(TMP)、二羥甲基丙酸 (DMPA)、乙二胺(EDA)、三乙胺(TEA)、N-甲基吡咯酮(NMP)、丙酮； 其余為去離子水200份。具體制備方法如下在裝有攪拌器、回流冷凝管、氮?dú)膺M(jìn)出管的反應(yīng)釜中，加入聚酯多元醇，于9(Tl20°C下除水30min，降溫至80°C左右加入二羥甲基丙酸、三羥甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮、六亞甲基二異氰酸酯，其中，二羥甲基丙酸的加入量占異氰酸酯的重量百分比為3. 5%，滴加催化劑二丁基二月桂酸錫，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于8(T90°C的溫度下反應(yīng)至-NCO含量達(dá)到0. 1%，控制NC0/0H值=1. 4，得到預(yù)聚體；降溫至60°C加入的丙酮和三乙胺，中和15min，向體系中加入去離子水，在高速剪切下分散乳化，然后加入乙二胺，擴(kuò)鏈反應(yīng)15min，最后減壓蒸出丙酮，就得到水性聚氨酯膠粘劑。實(shí)施例2
按重量份計(jì)，包括以下組分
芳香族聚酯二元醇(PAD)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)和聚四氫呋喃二元醇(PTMG)的混合物100份；
甲苯-2，4-二異氰酸酯(TDI) :30份;
助劑8份，包括二丁基二月桂酸錫(DBTDL)、三羥甲基丙烷(TMP)、二羥甲基丙酸 (DMPA)、乙二胺(EDA)、三乙胺(TEA)、N-甲基吡咯酮(NMP)、丙酮； 其余為去離子水200份； 其制備方法同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.水性聚氨酯膠粘劑，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包含以下組分聚酯多元醇100份；異氰酸酯30份；助劑7、份；其余為去離子水；其中，所述助劑包括二丁基二月桂酸錫、二羥甲基丙酸、三羥甲基丙烷、N-甲基吡咯酮、乙二胺、三乙胺、丙酮；所述聚酯多元醇為芳香族聚酯二元醇PAD、聚四氫呋喃二元醇PTMG和聚己二酸丁二醇酯PBA的任意比的混合物；所述異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯HDI、甲苯-2，4-二異氰酸酯TDI的一種或兩種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述芳香族聚酯二元醇PAD 的分子量為2004。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水性聚氨酯膠粘劑，其特征在于所述芳香族聚酯二元醇PAD 是由下述方法制備得到將芳香族二元羧酸和二元醇加入反應(yīng)釜中，加熱升溫并通入N2保護(hù)，在溫。C升至17(T230°C脫水酯化，控制出水的速度、溫度和反應(yīng)時間，等到設(shè)定酸值、羥值，然后抽真空，以得到設(shè)定分子量的聚酯二元醇。
4.權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟a、將聚酯多元醇加入反應(yīng)釜中，于9(Tl20°C下除水30min，降溫至80°C加入異氰酸酯、 二羥甲基丙酸、三羥甲基丙烷和N-甲基吡咯酮，滴加催化劑二丁基二月桂酸錫，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于8(T90°C反應(yīng)至-NCO含有量達(dá)到0. 1%，得到預(yù)聚體；其中，所述二羥甲基丙酸的加入量占異氰酸酯重量百分比為3. 5% ；所述異氰酸酯的加入量應(yīng)滿足R值即NC0/0H值=1. 4，-NCO為異氰酸酯基摩爾數(shù)，-OH 為聚酯多元醇羥基摩爾數(shù)；b、降溫至60°C加入丙酮和三乙胺中和成鹽；C、然后在高速剪切下分散到去離子水中進(jìn)行乳化，加入乙二胺擴(kuò)鏈，最后減壓蒸出丙酮，即得到水性聚氨酯膠黏劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法，按重量份數(shù)計(jì)，包含聚酯多元醇100份；異氰酸酯30份；助劑7~8份；其余為去離子水；其制備方法是將聚酯多元醇脫水后加入異氰酸酯、二羥甲基丙酸、三羥甲基丙烷和N-甲基吡咯酮，滴加催化劑反應(yīng)得到預(yù)聚體；后加入丙酮和三乙胺中和成鹽；然后在高速剪切下分散到去離子水中進(jìn)行乳化，加入乙二胺擴(kuò)鏈，最后減壓蒸出丙酮即得。本發(fā)明工藝簡單，易實(shí)施，采用自制的芳香族聚氨酯多元醇，通過控制R值即NCO/OH值=1.4，DMPA的加入量為3.5%，制備得到的水性聚氨酯膠粘劑具有較強(qiáng)初粘力并具有較好穩(wěn)定性。
文檔編號C08G18/48GK102516920SQ20111041149
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者吳子良, 左艷仙, 王文濤, 黃強(qiáng) 申請人:東莞市山力高分子材料科研有限公司