一種水性聚氨酯膠黏劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，屬于化學合成技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著人們的安全和環(huán)保意識的加強，水性聚氨酯膠黏劑的研究得以迅速發(fā)展。水 性聚氨酯膠黏劑是指將聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠黏劑，與溶劑型相比具有 無溶劑、無污染、成膜性好、粘接力強、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易摻混有利于改 性等優(yōu)點。90年代后已逐漸在汽車內飾物粘接、廚房用品制造、復合薄膜制造、鞋底鞋幫粘 接、服裝加工等方面得到應用。
[0003] 國外水性聚氨酯膠粘劑的發(fā)展速度明顯快于其它膠粘劑產品，且品種多、產量大 如拜耳公司U53、U54等系列產品，大日本油墨公司的Hydran Hw及AP系列產品，日本公司 的TO乳液CVC36及水性乙烯基PU膠粘劑CU系列產品等，這些膠粘劑一般都具有較好的初 粘性、耐水性和耐溫性等。近年來環(huán)境保護的壓力迫使一些傳統(tǒng)產品逐漸淡出市場，而高固 含量的水性聚氨酯膠黏劑逐漸成為主流產品，水性聚氨酯膠粘劑以其獨特的優(yōu)異性能向著 高性能、功能化和進一步擴大應用領域的方向發(fā)展。
[0004] 為了響應環(huán)保的要求，現(xiàn)在國內外都在研發(fā)性能優(yōu)異的水性聚氨酯膠黏劑，從而 取代溶劑型的膠黏劑。對于親水性擴鏈劑，目前，國內常用的親水性擴鏈劑是二羥甲基丙 酸，之后改用二羥甲基丁酸，專利CN200410101799.X采用二羥甲基丙酸作為親水性擴鏈 劑，得到的膠黏劑的固含量20%左右。美國專利US-5432228采用乙二胺基乙磺酸鈉作為親 水性擴鏈劑，但是市場上無乙二胺基乙磺酸鈉銷售，需要進行合成，制備乙二胺基乙磺酸鈉 所需的原料2-氯乙磺酸鈉價格昂貴?，F(xiàn)有技術中制備的水性聚氨酯膠黏劑存在如下問題： 第一，水性聚氨酯膠黏劑剝離強度普遍很低，第二，膠黏劑固含量低，第三，原材料成本高。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種水性聚氨酯膠黏劑的制 備方法，制備出固含量高，分散穩(wěn)定性好，剝離強度較高的水性聚氨酯膠黏劑。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術方案得以實現(xiàn)： 一種水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，該方法是以二異氰酸酯、聚乙二醇、聚酯二元醇、 羧酸型親水性擴鏈劑、小分子擴鏈劑、磺酸型親水性擴鏈劑為反應原料，在催化劑的作用 下，加熱反應后減壓蒸餾得到水性聚氨酯膠黏劑，反應原料組成以摩爾比計，二異氰酸酯： 聚乙二醇：聚酯二元醇：羧酸型親水性擴鏈劑：小分子擴鏈劑：磺酸型親水性擴鏈劑= (25~40) : 3 : 7 : Y : 7. 5 : (5~Y)，Y取值0到5之間、包括0和5的任意數(shù)值。
[0007]上述的水性聚氨酯膠黏劑中，聚乙二醇、聚酯二元醇分別為聚醚型和聚酯型的多 元醇，兩者按照不同比例混合使用，得到的膠黏劑的性能比單獨使用聚醚型或單獨使用聚 酯型都要高出很多；優(yōu)選的，所述聚乙二醇為TOG2k，所述聚酯二元醇為分子量2000的聚酯 二元醇，但不限于此。
[0008] 上述的制備方法中，包括六個步驟： a. 將聚酯二元醇和聚乙二醇加入裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的反應設備中，然后 分別加入羧酸型親水性擴鏈劑和二異氰酸酯的丙酮溶液，攪拌均勻后，加入催化劑，緩慢升 溫，在70~80°C，攪拌反應3~4h ; b. 加入小分子擴鏈劑，在60~70°C，攪拌反應l~2h ; c. 加入磺酸型親水性擴鏈劑，用紅外檢測，直到異氰酸酯基特征峰消失，得到初聚液； d. 向初聚液中加入中和劑，中和親水性擴鏈劑，在30~40°C，攪拌0. 5h，得到預聚物； e. 向預聚物中緩慢滴加水，攪拌乳化分散； f. 80°C下減壓蒸餾，脫去低沸點溶劑丙酮，即得到水性聚氨酯膠黏劑。
[0009] 上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述羧酸型親水擴鏈劑為2, 2-二羥甲基丙酸， 2, 2-二羥甲基丁酸，二羥基半酯中的一種或幾種的組合。
[0010] 上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述磺酸型親水擴鏈劑為乙二胺雙-2-羥基丙磺酸 鈉，1，2-二羥基丙磺酸鈉，氨基磺酸鈉，1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉及1，4- 丁二醇二甲烷磺酸 鹽中的一種或幾種的組合。
[0011] 上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述聚酯二元醇為聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己二 酸-1，6-丁二醇酯、聚e -己內酯、聚碳酸酯二元醇、聚四氫呋喃醚中的一種或幾種的組合。 [0012] 上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、三乙烯 二胺中的一種或幾種的組合。
[0013] 上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述二異氰酸酯為脂肪族的二異氰酸 酯 0NC-(CH2)4-NC0、 0NC-(CH2)6-NC0、 0NC-(CH2)8-NC0、 0NC-(CH2)12-NC0、 1，5-二異氰酸-2-甲基戊烷中的一種或幾種的組合，或為脂環(huán)族的二異氰酸酯
【主權項】
1. 一種水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，該方法是以二異氰酸酯、聚乙二醇、聚酯二元 醇、羧酸型親水性擴鏈劑、小分子擴鏈劑、磺酸型親水性擴鏈劑為反應原料，在催化劑的作 用下，加熱反應后減壓蒸餾得到水性聚氨酯膠黏劑，反應原料組成以摩爾比計，二異氰酸 酯：聚乙二醇：聚酯二元醇：羧酸型親水性擴鏈劑：小分子擴鏈劑：磺酸型親水性擴鏈 劑=(25~40) : 3 : 7 : Y : 7. 5 : (5~Y)，Y取值O到5之間、包括O和5的任意數(shù)值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，該方法還包括六個步驟： a. 將聚酯二元醇和聚乙二醇加入裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的反應設備中，然后 分別加入羧酸型親水性擴鏈劑和二異氰酸酯的丙酮溶液，攪拌均勻后，加入催化劑，緩慢升 溫，在70~80°C，攪拌反應3~4h ; b. 加入小分子擴鏈劑，在60~70°C，攪拌反應Uh ; c. 加入磺酸型親水性擴鏈劑，用紅外檢測，直到異氰酸酯基特征峰消失，得到初聚液； d. 向初聚液中加入中和劑，中和親水性擴鏈劑，在30~40°C，攪拌0. 5h，得到預聚物； e. 向預聚物中緩慢滴加蒸餾水，攪拌乳化分散； f. 80°C下減壓蒸餾，脫去低沸點溶劑丙酮，即得到水性聚氨酯膠黏劑。
3. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述羧酸型親水擴鏈劑為2, 2-二羥 甲基丙酸，2, 2-二羥甲基丁酸，二羥基半酯中的一種或幾種的組合。
4. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述磺酸型親水擴鏈劑為乙二胺 雙-2-羥基丙磺酸鈉，1，2-二羥基丙磺酸鈉，氨基磺酸鈉，1，4-丁二醇-2-磺酸鈉及1，4-丁 二醇二甲烷磺酸鹽中的一種或幾種的組合。
5. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述聚酯二元醇為聚己二 酸-1，4-丁二醇酯、聚己二酸-1，6-丁二醇酯、聚ε-己內酯、聚碳酸酯二元醇、聚四氫呋喃 醚中的一種或幾種的組合。
6. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二 丁基錫、三乙烯二胺中的一種或幾種的組合。
7. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述二異氰酸酯為脂肪族的 二異氰酸酯 ONC-(CH2)4-NCO、ONC-(CH2)6-NCO、ONC-(CH2)8-NCO、ONC-(CH2)12-NCO、 1，5-二異氰酸-2-甲基戊烷中的一種或幾種的組合，或為脂環(huán)族的二異氰酸酯
8. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述小分子擴鏈劑為1，4 丁 二醇、HO- (CH2) 2-OH、
I2N- (CH2) 2-NH2、 H2N- (CH2) 6-NH2、H2N- (CH2) 8-謝2、H2N- (CH2) 10-謝2 中的一柙或兒柙的組合。
9. 根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述中和劑為三乙胺。
10. 根據(jù)權利要求1~9任意一項所述的制備方法得到的水性聚氨酯膠黏劑。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水性聚氨酯膠黏劑的制備方法。該方法是以二異氰酸酯、聚乙二醇、聚酯二元醇、羧酸型親水性擴鏈劑、小分子擴鏈劑、磺酸型親水性擴鏈劑為反應原料，在催化劑的作用下，加熱反應后減壓蒸餾得到水性聚氨酯膠黏劑。本發(fā)明采用羧酸型和磺酸型共混的擴鏈劑，在合適的條件下反應，同時采用合適原料物質的量比，調整反應的溫度，適合的溶劑等工藝條件，解決了通常制備的水性聚氨酯膠黏劑的剝離強度和固含量較低，原料成本較高的問題。本發(fā)明制得合乎市場質量標準要求的一種水性聚氨酯膠黏劑，與現(xiàn)有制備水性聚氨酯膠黏劑方法相比，原料較便宜，固含量和剝離強度更高，分散穩(wěn)定性好，工藝簡單，對環(huán)境友好，易于規(guī)?；a。
【IPC分類】C08G18-38, C09J175-08, C09J175-06, C08G18-32, C08G18-66, C08G18-34, C08G18-42, C08G18-12, C08G18-48
【公開號】CN104628981
【申請?zhí)枴緾N201510067132
【發(fā)明人】鄧超, 張昌穩(wěn), 任倩
【申請人】新綸科技（常州）有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月10日