[发明专利]低单体残留丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶的制备方法

说明书

技术领域

  本发明与一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法有关。具体而言，本发明涉及到一种超低单体残留丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶的制备方法，属于胶黏剂技术领域。

背景技术

    水性聚氨酯胶黏剂是一类重要的胶黏剂类型，也被人们称为水基聚氨酯。它的胶膜不仅具有优异的力学性能、耐磨性、柔韧性、附着力、耐化学品性和耐老化性，且无溶剂，气味小，不易燃，安全，不污染环境，是溶剂型聚氨酯的最佳替代材料之一。但水性聚氨酯胶黏剂也有不可忽视的缺点，如自增稠性较差、固含量偏低、胶膜的耐水性和光泽度不佳等。丙烯酸酯树脂（PA）具有优良的耐水性、耐候性和力学性能，但柔韧性、耐磨性、耐化学品性较差。所以，本发明以此为切入点，运用丙烯酸酯低聚物改性水性聚氨酯，将两者的优点有机结合，形成优势互补，使材料的综合性能得到显著提高。

通常在自由基引发聚合的丙烯酸酯乳液中，聚合单体并不能完全参加反应，特别是在用丙烯酸酯类单体改性其他聚合物的情况下，转化率更低。乳液中存在一定的残留单体，会给产品带来许多缺点，如单体的刺激性气味、产品品质的降低、对使用者健康的影响，鉴于以上原因，已有不少学者探索降低残余单体含量的方法。

CN 101429270采用聚丙烯酸酯聚合物或共聚物乳液，在高速搅拌或其他机械混合条件下，通过将聚丙烯酸酯乳液加入到聚氨酯预聚物中来对聚氨酯预聚物进行分散，并使其扩链，得到具有自交联性的聚丙烯酸酯改性聚氨酯水分散体。但此方法在合成聚丙烯酸酯乳液过程中就很难控制单体残留，从而影响终产物的环保性。

CN 1355267A采用LIPN技术和种子乳液聚合，合成出具有PU/PA聚合物网络互穿结构的丙烯酸改性聚氨酯粘合剂，其胶乳粒径分布在20mm~200mm可调控。该方法是先合成出水性聚氨酯乳液，再以该乳液为种子，加入乳化剂，以滴加形式加入引发剂和丙烯酸类单体及交联剂进行无皂化乳液聚合。此方法需外加乳化剂，且乳液共聚中单体转化率较低，残余单体味大，乳液稳定性差。

CN 102212241A通过复合使用水性偶氮类引发剂和氧化还原引发体系后聚合处理丙烯酸酯乳液的方法去除残余单体；使用乳液混拼的技术将使用一般聚合方法制得的丙烯酸酯乳液混拼，得到至少用乃至不用成膜助剂也可室温成膜且综合性能良好的乳液。它有效除去乳液溶剂及聚合物颗粒两相中所含残余单体以达到净味的效果。目前此方法只应用于丙烯酸酯乳液，尚未见报道将氧化还原引发体系应用于丙烯酸酯改性水性聚氨酯方面。

本发明利用自制的丙烯酸酯低聚物与聚氨酯共聚，合成低单体残留丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶，并将氧化还原体系引于其中，进一步降低单体残留量。

 

发明内容

本发明的目的在于介绍一种低单体残留丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶的制备方法。该方法是利用自制的丙烯酸酯低聚物与聚氨酯共聚，使聚氨酯单体与低聚物充分反应、接枝，再通过交联剂交联形成网状结构，并水乳得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶，最后通过氧化还原引发体系在常温下对产品进行后处理，得到超低单体残留的丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶。

本发明的特点是：1）采用自制的含羟基的丙烯酸酯类低聚物代替丙烯酸酯类单体改性水性聚氨酯，使丙烯酸酯与聚氨酯发生接枝反应，再通过交联剂交联形成网状结构，与丙烯酸酯类单体改性相比反应更充分，实现单体残留量低，制备工艺简单，节能环保的目的；2）采用氧化还原引发体系对产物进行后处理，进一步降低单体残留量，得到超低单体残留的绿色胶粘剂产品。

本发明低单体残留丙烯酸酯改性水性聚氨酯压敏胶的制备方法，按照下述步骤进行：

    （1）低聚物制备：在反应容器中加入有机溶剂，升温至55~85℃，在回流状态下滴加丙烯酸酯类单体、引发剂和有机溶剂的混合物，1~2h滴完，保温3~5h后，加入有机溶剂溶解的引发剂，保温0.5~2h，降温出料；

    （2）预聚反应：将羟基单体和亲水扩链剂在90~110℃、0.08~0.10 Mpa真空度下脱水1~2h，调节预聚温度至60~85℃，加入异氰酸酯单体、自制的丙烯酸酯类低聚物和催化剂，反应1.0~3.0h；

（3）交联反应：将第一步合成的聚氨酯预聚物在60~85℃下，加入计量的多羟基交联剂，使预聚物形成部分网络结构，反应1.0h~4.0h；

（4）中和成盐，：在步骤（2）反应基础上，降温至40~50℃，加入成盐剂中和成盐0.5~1.0h；

（5）乳化：然后在高速搅拌下根据具体固体含量计算加入适量水乳化0.5~1.0h，得到丙烯酸酯类低聚物改性聚氨酯分散液；