[发明专利]一种水性无机硅-有机硅-聚氨酯粘合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材粘合剂，具体涉及一种水性无机硅-有机硅-聚氨酯粘合剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯粘合剂对塑料、金属、木材等均具有优良的粘合性能，在食品包装、电子、汽车等工业领域应用非常广泛。目前在聚氨酯粘合剂中，溶剂型所占比例较大，而且成本高、有毒、易燃、污染环境，所以开发应用水性聚氨酯粘合剂是当务之急。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点，目前广泛应用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂等方面。其中，水性乙烯基聚氨酯粘合剂在木材粘合中已得到广泛的应用，其一般由含(作为乳液聚合分散剂或/和外加)聚乙烯醇的乙烯基聚合物/共聚物乳液为基本成分的主胶，和固化剂多异氰酸酯(或其预聚体)组成，主胶和固化剂在使用前混合均匀。这类粘合剂的特点是固化速度快，粘合强度高，耐水性也较聚丙烯酸酯乳液、醋-丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液等粘合剂要好，但成本往往较高，且有些产品耐水性能仍不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐水性好、粘合强度大、制备工艺简单、成本低的水性无机硅-有机硅-聚氨酯粘合剂。

本发明的另一目的在于提供上述水性无机硅-有机硅-聚氨酯粘合剂的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水性无机硅-有机硅-聚氨酯粘合剂，是由水性胶A组分和固化剂B组分组成，所述水性胶A组分，按重量份数计，包括以下组分：

硅溶胶：55～90份；有机硅烷：12～20份；多羟基化合物：120～200份；多异氰酸酯：15～25份；乳化剂：3～5份；催化剂：0.5～1.2份；粉料：80～150份；去离子水：900～1200份；所述固化剂B组分，选自二苯甲烷二异氰酸酯MDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、六亚甲基二异氰酸酯HDI的一种或一种以上混合物；

所述固化剂B组分和水性胶A组分按质量比5～15∶100混合均匀。

所述的一种水性无机硅-有机硅-聚氨酯粘合剂的水性胶A组分制备方法包括如下步骤：将去离子水加入反应釜内，边搅拌边加入多羟基化合物，升温至85～95℃保温30～60分钟，使多羟基化合物溶解完全，加入硅溶胶，保持温度90～95℃反应20～30分钟，冷却至室温，加入乳化剂搅拌均匀，缓慢加入1∶4的硫酸调整到pH值为6.5～7.0，滴加有机硅烷，然后搅拌1～1.5小时，再加入催化剂并搅拌分散均匀，缓慢加入多异氰酸酯，继续搅拌3～5小时，加入粉料再搅拌20分钟，边搅拌边抽真空消泡10分钟后，过滤出料备用。

所述多异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯MDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、六亚甲基二异氰酸酯HDI的一种或一种以上混合物。

所述多羟基化合物选自淀粉、聚乙烯醇的一种或一种以上混合物。

所述淀粉选自玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉的一种或一种以上混合物。

所述聚乙烯醇选自完全或部分醇解(如醇解度99％、88％或92％)、聚合度为1700～2500的聚乙烯醇的一种或一种以上的混合物。

所述硅溶胶选自含量为10～40％的二氧化硅。

所述有机硅烷选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上混合物。

所述乳化剂选自油酸钾皂、松香顺丁烯二酸酯钠皂、十二醇硫酸钠的一种或一种以上混合物。

所述粉料选自粒径为100～2000目的碳酸钙、高岭土、膨润土中的一种或一种以上混合物，优选800～1200目。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡的一种。

本粘合剂水性胶A组分，如存放时间较长(特别是夏天)，应加入适量的防腐剂避免腐变。

本粘合剂属双组份水性聚氨酯类型。水性胶A组分中含有较大量的硅溶胶，硅溶胶中的≡Si-OH键与多羟基化合物中的-R-OH键能脱水形成≡Si-O-R-结构，或形成氢键≡Si-OH……OH-R-，如：

(多羟基化合物)    (硅溶胶)    (多羟基化合物)    (交联产物)

(多羟基化合物)    (硅溶胶)    (多羟基化合物)    (交联产物)