一種在層壓條件下用于pha材料粘接的水性粘合劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑及其制備方法，該粘合劑包括：二元酸為103-152重量份、二元胺為100重量份、小分子二元醇為52.8重量份、三官能團(tuán)異氰酸酯3-14重量份；兩官能團(tuán)異氰酸酯12-38重量份；液體聚酯二元醇40-60重量份；親水二元醇4-8重量份；溶劑10-30重量份；催化劑0.1-0.3重量份；該制備方法包括：合成酰胺類大分子二元醇；制備聚氨酯高分子預(yù)聚體；中和成鹽。本發(fā)明的優(yōu)越效果在于：通過本申請的制備方法，按不同配比合成的水性粘合劑應(yīng)用于PHA與其本身、與PC及與PETG在熱壓120℃、2MPa、30min和冷壓25℃、2MPa、10min條件下，全部剝離力數(shù)值均高于3.5N/cm的國家標(biāo)準(zhǔn)；拓展了PHA材料在層壓制卡、制證領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。
【專利說明】-種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑及其制 備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于高分子材料粘結(jié)的粘合劑，涉及一種水性粘合劑及其制備方法， 具體涉及一種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚輕基脂肪酸酯（PHA, polyhydroxyalkanoates)是由很多微生物合成的一種細(xì) 胞內(nèi)聚酯，是一種天然的高分子生物材料。當(dāng)前PHA作為生物塑料、精細(xì)化學(xué)藥品、可植入 的生物材料、內(nèi)服藥和生物燃料的應(yīng)用已日趨成熟，但是國內(nèi)外尚未有該種材料在層壓制 卡、制證領(lǐng)域中應(yīng)用的報道，其原因除了聚羥基脂肪酸酯生產(chǎn)成本較高，很難同PVC、PETG 等材料競爭外，它還很難與其他材料相互粘合，且目前并沒有適合PHA使用的粘合劑，導(dǎo)致 其制卡產(chǎn)品質(zhì)量難以達(dá)到相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這也成為拓展PHA材料在上述領(lǐng)域應(yīng)用的一個亟 待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種在層壓條件下用于PHA材 料粘接的水性粘合劑制備方法。
[0004] 一種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑，包括以下成份：二元酸為 103-152重量份、二元胺為100重量份、小分子二元醇為52. 8重量份、三官能團(tuán)異氰酸酯 3- 14重量份；兩官能團(tuán)異氰酸酯12-38重量份；液體聚酯二元醇40-60重量份；親水二元醇 4- 8重量份；溶劑10-30重量份；催化劑0. 1-0. 3重量份。
[0005] 進(jìn)一步地，所述二元酸包括戊二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、二聚脂肪酸中的一種 或多種。
[0006] 進(jìn)一步地，所述二元胺為己二胺或癸二胺；所述小分子二元醇為1，3-丙二醇。
[0007] 進(jìn)一步地，所述三官能團(tuán)異氰酸酯為六次甲基二異氰酸酯三聚體。
[0008] 進(jìn)一步地，所述兩官能團(tuán)異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯或六次甲基二異氰酸 酯。
[0009] 進(jìn)一步地，所述液體聚酯二元醇是數(shù)均分子量為1000-6000的二元醇，優(yōu)選為，所 述數(shù)均分子量為2000-3000的二元醇。
[0010] 進(jìn)一步地，所述親水二元醇為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺。
[0011] 進(jìn)一步地，所述溶劑為丁酮、乙酸丁酯或碳酸二甲酯；所述催化劑為二丁基二月桂 酸錫；所述中和劑為三乙胺或氨基磺酸。
[0012] 一種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑的制備方法，至少包括以下步 驟：
[0013] S01 :合成酰胺類大分子二元醇；
[0014] 將二元酸、二元胺加入到反應(yīng)容器中，在惰性氣氛下，高溫高壓反應(yīng)1-2小時后， 降至常壓，加入小分子二元醇反應(yīng)3-8小時，然后減壓蒸餾除去過量的小分子二元醇，得到 酰胺類大分子二元醇；
[0015] S02 :制備聚氨酯高分子預(yù)聚體；
[0016] 將上述得到的酰胺類大分子二元醇與三官能團(tuán)異氰酸酯、兩官能團(tuán)異氰酸酯、 液體聚酯二元醇、親水二元醇、催化劑和溶劑加入到另一反應(yīng)容器中，在惰性氣氛下控溫 70-90°C反應(yīng)3-5小時后，得到聚氨酯高分子預(yù)聚體；
[0017] 制備聚氨酯高分子預(yù)聚體的原料重量份數(shù)為：三官能團(tuán)異氰酸酯3-14重量份；兩 官能團(tuán)異氰酸酯12-38重量份；液體聚酯二元醇40-60重量份；酰胺類大分子二醇10-20重 量份；親水二元醇4-8重量份；溶劑10-30重量份；催化劑0. 1-0. 3重量份；
[0018] S03 :將聚氨酯高分子預(yù)聚體中和成鹽，乳化分散，減壓蒸餾后得到水性粘合劑；
[0019] 在上述聚氨酯高分子預(yù)聚體中加入中和劑，成鹽后倒入蒸餾水中乳化分散，減壓 蒸餾除去溶劑后得到水性粘合劑。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)越效果在于：通過本申請的制備方法，按不同配比合 成的水性粘合劑應(yīng)用于PHA與其本身、與PC及與PETG在熱壓120°C、2MPa、30min和冷壓 25-C、2MPa、10min的層壓條件下，粘合劑的全部剝離力數(shù)值均高于3. 5N/cm的國家標(biāo)準(zhǔn)；通 過該粘合劑與PHA粘合，拓展了 PHA材料在層壓制卡、制證領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，填補(bǔ)了國內(nèi)外 空白。

【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下對本 發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0022] 實施例1
[0023] S01 :合成酰胺類大分子二元醇
[0024] 在氮氣環(huán)境下，向裝有攪拌器的耐壓容器中加入130g戊二酸，564g二聚脂肪酸， 58g己二胺，86g癸二胺，控制反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)10X10 5Pa，溫度為200°C，反應(yīng)1. 5小時后降至 常壓，再加入380gl，3-丙二醇，控制壓強(qiáng)為10X 105Pa，溫度為200°C，反應(yīng)4小時后，降至 常壓另經(jīng)減壓蒸餾除去未反應(yīng)的1，3-丙二醇，得到酰胺類大分子二元醇；
[0025] S02 :制備聚氨酯高分子預(yù)聚體
[0026] 在氮氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入步驟S01中合成 的酰胺類大分子二元醇14重量份，數(shù)均分子量為3000的液體聚酯二元醇30重量份，二羥 甲基丁酸4重量份，六次甲基二異氰酸酯三聚體10重量份，異佛爾酮二異氰酸酯15重量 份，丁酮27重量份，二丁基二月桂酸錫0. 1重量份，混合均勻后，控制溫度85°C，反應(yīng)5小時 得到聚氨酯高分子預(yù)聚體。
[0027] S03 :中和成鹽，乳化分散
[0028] 向聚氨酯高分子預(yù)聚體中加入三乙胺3重量份，攪拌10分鐘后，倒入500重量份 蒸餾水中乳化分散，另經(jīng)減壓蒸餾得到水性粘合劑。
[0029] 實施例2
[0030] S01 :合成酰胺類大分子二元醇
[0031] 在氮氣環(huán)境下，向裝有攪拌器的耐壓容器中加入1128g二聚脂肪酸，116g己二胺， 控制反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)10X l〇5Pa，溫度為200°C，反應(yīng)1. 5小時后降至常壓，再加入380gl，3-丙 二醇，控制壓強(qiáng)為10X l〇5Pa，溫度為200°C，反應(yīng)4小時后，降至常壓另經(jīng)減壓蒸餾除去未 反應(yīng)的1，3-丙二醇，得到酰胺類大分子二元醇；
[0032] S02 :制備聚氨酯高分子預(yù)聚體
[0033] 在氮氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入步驟S01中合成 的酰胺類大分子二元醇18重量份，數(shù)均分子量為3000的液體聚酯二元醇38重量份，N-甲 基二乙醇胺4重量份，六次甲基二異氰酸酯三聚體11重量份，異佛爾酮二異氰酸酯12重量 份，碳酸二甲酯30重量份，二丁基二月桂酸錫0. 1重量份，混合均勻后，控制溫度85°C，反應(yīng) 5小時得到聚氨酯高分子預(yù)聚體；
[0034] S03 :中和成鹽，乳化分散
[0035] 向聚氨酯高分子預(yù)聚體中加入3重量份氨基磺酸，攪拌10分鐘后，倒入500重量 份蒸餾水中乳化分散，另經(jīng)減壓蒸餾得到水性粘合劑。
[0036] 實施例3
[0037] S01 :合成酰胺類大分子二元醇
[0038] 在氮氣環(huán)境下，向裝有攪拌器的耐壓容器中加入144g己二酸，158g庚二酸，58g己 二胺，86g癸二胺，控制反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)10X10 5Pa，溫度為200°C，反應(yīng)1. 5小時后降至常壓， 再加入380gl，3-丙二醇，控制壓強(qiáng)為10 X 105Pa，溫度為200°C，反應(yīng)4小時后，降至常壓另 經(jīng)減壓蒸餾除去未反應(yīng)的1，3-丙二醇，得到酰胺類大分子二元醇；
[0039] S02 :制備聚氨酯高分子預(yù)聚體
[0040] 在氮氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入步驟S01中合成 的酰胺類大分子二元醇18重量份，數(shù)均分子量為2000的液體聚酯二元醇40重量份，二羥 甲基丁酸4重量份，六次甲基二異氰酸酯三聚體8重量份，異佛爾酮二異氰酸酯15重量份， 乙酸丁酯27重量份，二丁基二月桂酸錫0. 1重量份，混合均勻后，控制溫度85°C，反應(yīng)4小 時得到聚氨酯高分子預(yù)聚體；
[0041] S03 :中和成鹽，乳化分散
[0042] 向聚氨酯高分子預(yù)聚體中加入3重量份三乙胺，攪拌10分鐘后，倒入500重量份 蒸餾水中乳化分散，另經(jīng)減壓蒸餾得到水性粘合劑。
[0043] 以上為通過本申請一種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑制備方法， 按不同配比合成的3種水性粘合劑，在常溫下為白色乳濁液；所述水性粘合劑應(yīng)用于PHA與 其本身、與PC及與PETG在熱壓120°C，2MPa，30min ;冷壓（25°C )，2MPa，10min條件下層壓； 復(fù)合后的剝離力數(shù)值見下表1，全部剝離力數(shù)值均高于3. 5N/cm的國家標(biāo)準(zhǔn)，即通過本申請 所述水性粘合劑制備方法得到的3種粘合劑均能實現(xiàn)PHA在層壓條件下與PC、PETG和與其 自身復(fù)合的粘合力要求，其中實施例2中得到的粘合劑的力值最大。
[0044] 表1不同配方粘合劑在層壓條件下對PHA材料的粘接強(qiáng)度
[0045]
【權(quán)利要求】
1. 一種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑，其特征在于，包括以下成份：二 元酸為103-152重量份、二元胺為100重量份、小分子二元醇為52. 8重量份、三官能團(tuán)異氰 酸酯3-14重量份；兩官能團(tuán)異氰酸酯12-38重量份；液體聚酯二元醇40-60重量份；親水 二元醇4-8重量份；溶劑10-30重量份；催化劑0. 1-0. 3重量份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述二元酸包括戊二酸、己二酸、 庚二酸、癸二酸、二聚脂肪酸中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述二元胺為己二胺或癸二胺；所 述小分子二元醇為1，3-丙二醇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述三官能團(tuán)異氰酸酯為六次甲 基二異氰酸酯三聚體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述兩官能團(tuán)異氰酸酯為異佛爾 酮二異氰酸酯或六次甲基二異氰酸酯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述液體聚酯二元醇是數(shù)均分子 量為1000-6000的二元醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性粘合劑，其特征在于，所述液體聚酯二元醇是數(shù)均分子 量為2000-3000的二元醇。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述親水二元醇為二羥甲基丙酸、 二羥甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性粘合劑，其特征在于，所述溶劑為丁酮、乙酸丁酯或碳酸 二甲酯；所述催化劑為二丁基二月桂酸錫；所述中和劑為三乙胺或氨基磺酸。
10. -種在層壓條件下用于PHA材料粘接的水性粘合劑的制備方法，其特征在于，至少 包括以下步驟： 501 :合成酰胺類大分子二元醇； 將二元酸、二元胺加入到反應(yīng)容器中，在惰性氣氛下，高溫高壓反應(yīng)1-2小時后，降至 常壓，加入小分子二元醇反應(yīng)3-8小時，然后減壓蒸餾除去過量的小分子二元醇，得到酰胺 類大分子二元醇； 所述合成酰胺類大分子二元醇的原料重量份數(shù)為：二元酸為103-152重量份、二元胺 為100重量份、小分子二兀醇為52. 8重量份； 502 :制備聚氨酯高分子預(yù)聚體； 將上述得到的酰胺類大分子二元醇與三官能團(tuán)異氰酸酯、兩官能團(tuán)異氰酸酯、液體聚 酯二元醇、親水二元醇、催化劑和溶劑加入到另一反應(yīng)容器中，在惰性氣氛下控溫70-90°C 反應(yīng)3-5小時后，得到聚氨酯高分子預(yù)聚體； 制備聚氨酯高分子預(yù)聚體的原料重量份數(shù)為：三官能團(tuán)異氰酸酯3-14重量份；兩官能 團(tuán)異氰酸酯12-38重量份；液體聚酯二元醇40-60重量份；酰胺類大分子二醇10-20重量 份；親水二元醇4-8重量份；溶劑10-30重量份；催化劑0. 1-0. 3重量份； 503 :將聚氨酯高分子預(yù)聚體中和成鹽，乳化分散，減壓蒸餾后得到水性粘合劑； 在上述聚氨酯高分子預(yù)聚體中加入中和劑，成鹽后倒入蒸餾水中乳化分散，減壓蒸餾 除去溶劑后得到水性粘合劑。
【文檔編號】C08G18/60GK104119830SQ201410332032
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】楊揚, 翁楠昌, 劉柏松, 李維, 鹿秀山, 李春剛 申請人:公安部第一研究所, 天津博苑高新材料有限公司