[发明专利]一种单组份高固含量水性聚氨酯胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯胶粘剂，特别是涉及一种单组份高固含量水性聚氨酯胶粘剂的制备方法。本发明的水性聚氨酯胶粘剂可用于汽车内部装饰、包装材料、木材，PVC及其皮革等领域。

背景技术

聚氨酯(PU)是一类由多异氰酸酯(主要是二异氰酸酯)和低聚物多元醇聚合而成的高聚物。由于其主链上含有大量的氨基甲酸酯基团，因此聚氨酯材料表现出优异的性能如高强度、耐溶剂、耐磨等。此外，通过改变多羟基化合物的分子量、结构等，还可以较大范围的调节聚氨酯材料的性能，使其广泛应用于工农业和日常生活的各个领域，其中包括涂料、包装、皮革等，是一种多功能聚合物材料。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质发展起来的一种高分子材料，具有使用安全、无毒、无环境污染等特点，被称为绿色环保产品。随着科学技术的进步，以及环保相关法律的要求日益趋严，环境友好型水性聚氨酯有取代溶剂型聚氨酯的趋势。

但是近年来，单组份水性聚氨酯普遍固含量都在30％左右，如美国专利US 3,756,992等，这些专利制备的水性聚氨酯胶粘剂固含量较低、粘结能力差，在一定程度上影响了生产效率、运输成本、实用性等，因此人们一直在从事高固含量水性聚氨酯的研究。

如美国Dow公司的聚氨酯乳液产品XYM2800.01、SYNTEGRA YM 2000及SYNTEGRA YM 2100，固含量均达到50～55％；同时专利号200510101108.0，专利名称为“双组份高固含量水性聚氨酯及其制备方法与应用”的专利申请中，固含量达到50％。虽然这些产品的固含量有较大的提高，生产过程能耗有所降低，但是对于水质的要求及其在耐热性能和适应性方面有待进一步改进。因此可以预见，研究合成高固含量、高耐热性且初粘强度大的水性聚氨酯，已成为许多研究者的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种单组分高固含量水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，该方法制备得到的单组份水性聚氨酯胶粘剂固含量可以达到55％以上。

本发明的单组份高固含量水性聚氨酯胶粘剂制备方法包括以下步骤：

a.用聚酯多元醇、亲水扩链剂与二异氰酸酯反应，生成-NCO端基的预聚体；

b.添加多元醇单体进一步扩链；

c.以小分子二元醇扩链；

d.用三乙胺中和反应液至pH值6～7，加入占聚酯多元醇质量5～20％的溶剂丙酮调节粘度，用去离子水快速分散成淡蓝色半透明乳液；

e.加入亲水脲羟基类扩链剂完成反应；

f.脱除溶剂丙酮，得到单组份高固含量水性聚氨酯胶粘剂。

本发明单组份高固含量水性聚氨酯胶粘剂的具体制备方法是：

a.将聚酯多元醇升温至90～120℃，真空脱水30～90min，降温后加入二异氰酸酯和亲水扩链剂，滴加占聚酯多元醇重量0.01～0.05％的二月桂酸二丁基锡，在70～85℃反应1.5～2.5h，生成-NCO端基的预聚体；

加入二异氰酸酯和亲水扩链剂的量应满足：

亲水扩链剂与聚酯多元醇的摩尔数比为0.5～1.5∶1，

-NCO∶-OH＝1.8～4∶1，其中-NCO表示异氰酸酯基摩尔数，-OH表示聚酯多元醇羟基摩尔数；

b.按照多元醇单体与聚酯多元醇摩尔数比0.1～0.4∶1的比例添加多元醇单体，于70～85℃扩链反应2～4h；

c.按小分子二元醇与聚酯多元醇摩尔数比为0.5～1.5∶1的比例加入小分子二元醇，于60～78℃扩链反应1～3h；

d.用三乙胺调节反应液的pH值至6～7，加入占聚酯多元醇质量5～20％的丙酮以降低物料粘度，按照水∶固体物料量＝0.8～1.5∶1的质量比加入去离子水，快速分散成淡蓝色半透明乳液；

e.按照亲水脲羟基类扩链剂与聚酯多元醇的摩尔数比为0.2～1.4∶1的比例加入亲水脲羟基类扩链剂，于30～50℃扩链2～5h；

f.真空减压脱除溶剂丙酮，得到单组份高固含量水性聚氨酯胶粘剂。

上述制备方法中，所述的二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(TDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)中的一种。优选地，本发明使用的二异氰酸酯是IPDI或TDI。

所述的聚酯多元醇是指聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯或聚己二酸二丙二醇酯中的一种，或者几种的任意比例混合物。本发明优选的聚酯多元醇是聚己二酸丁二醇酯或聚己二酸己二醇酯。