專利名稱：濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱熔膠黏劑及其制備工藝。
背景技術(shù)：
熱熔膠黏劑是一種在熔融條件下進行涂布，經(jīng)硬化或結(jié)晶產(chǎn)生強度的膠黏劑。熱熔膠黏劑的涂布不需要溶劑，熱熔膠黏劑的市場需求量在不斷增加。對于一般用途的熱熔膠黏劑來說，其通常是熱塑性的，因此，蠕變是它的一個主要問題，并且其對于水和溶劑的滲透也非常敏感。在配方中夾雜有反應(yīng)性基團的熱熔膠黏劑可稱之為固化型熱熔膠黏劑，這種配方在熔融狀態(tài)下必須穩(wěn)定，它的固化反應(yīng)只有在完成涂布工序后才以合適的速度進行。在固化型熱熔膠黏劑中，最常用的反應(yīng)就是異氰酸酯的濕固化。濕固化熱熔膠黏劑的制備涉及到多異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體的合成，因而制備出具有合適性能的端NCO基預(yù)聚體是制備單組分濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑的關(guān)鍵，其合成設(shè)計主要取決于多異氰酸酯、多元醇和擴鏈劑的選擇，擴鏈劑可以是短鏈的胺或者醇。使用擴鏈劑存在如下弊端較低的熔融速度；低初始強度；開放時間較長；貯存穩(wěn)定性較差；在90～100℃的使用溫度范圍內(nèi)，膠黏劑的熱穩(wěn)定性較差。因此，靠擴鏈劑來增加聚氨酯的硬段含量在濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑中仍存在一定的弊端。在聚氨酯膠黏劑中廣泛使用的多元醇主要可分為三大類聚醚多元醇，聚酯多元醇和聚丁二烯多元醇。在追求硬化速度和粘接強度等方面，人們普遍選用的是半結(jié)晶性聚酯多元醇，由這類物質(zhì)制備的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑不但可以快速結(jié)晶硬化，產(chǎn)生初強度，而且其固化產(chǎn)物的內(nèi)聚能也相對較高，所以這種熱熔膠黏劑完全固化后的終強度也是很高的。有些技術(shù)雖然成功地制備出了濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，但其所采用的多異氰酸酯原料多為價格昂貴的二苯基甲烷二異氰酸酯(純MDI或液化MDI)，并且其使用性能參差不齊，主要表現(xiàn)在初強度低、開放時間短、固化速度慢方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)使用擴鏈劑存在較低的熔融速度、低初始強度、開放時間較長、貯存穩(wěn)定性較差，在90～100℃的使用溫度范圍內(nèi)，膠黏劑的熱穩(wěn)定性較差以及所采用的多異氰酸酯原料多為價格昂貴的二苯基甲烷二異氰酸酯，并且其使用性能參差不齊，主要表現(xiàn)在初強度低、開放時間短、固化速度慢的問題。提供一種濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑及其制備方法。本發(fā)明的膠黏劑具有優(yōu)異的初強度和終強度，較低的涂布溫度和熔融黏度，以及良好的耐熱性和貯存穩(wěn)定性的特點；本發(fā)明的制備方法具有工藝簡潔、成本低、無環(huán)境污染的特點。本發(fā)明由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑0.02～0.1％。本發(fā)明的制備方法是首先按重量百分比取以下成分多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑二(2，6-二甲基嗎啉代乙基)醚0.02～0.1％，將所取的結(jié)晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱內(nèi)進行1小時的真空脫水，然后降溫至80～90℃，再將產(chǎn)物加入到分體式反應(yīng)釜內(nèi)，同時加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯，隨后，扣上反應(yīng)釜蓋，使反應(yīng)產(chǎn)物升溫，并進行緩慢攪拌，待溫度升至80～90℃時，開始計時、保溫45～60分鐘，同時進行勻速攪拌，直至達到反應(yīng)終點，然后，繼續(xù)升溫至90～100℃，加入封端劑、增黏樹脂、填充物質(zhì)、酸性穩(wěn)定劑和濕固化反應(yīng)催化劑，攪拌均勻后出料。即為本發(fā)明的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑。本發(fā)明濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑的固化溫度為室溫固化(施膠溫度95℃)，固化時間是定位時間20s，開放時間100s，初始壓縮剪切強度(膠接后10min測定)為3.62MPa，剪切強度(室溫放置14天后測定)為15.22MPa。本發(fā)明的制備方法是以高分子逐步聚合理論為基礎(chǔ)，通過合理控制原料的計量配比和聚合反應(yīng)條件(如溫度、體系的酸堿特性、反應(yīng)終點等)來控制聚合物的最終結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了以低成本PAPI取代純MDI制備線型預(yù)聚物的突破，進一步降低了目前反應(yīng)型熱熔膠黏劑的生產(chǎn)成本，而且工藝流程簡潔，無環(huán)境污染。本發(fā)明的膠黏劑具有優(yōu)異的初強度和終強度，較低的涂布溫度和熔融黏度，以及良好的耐熱性和貯存穩(wěn)定性的優(yōu)點，是一種新型綠色環(huán)保膠黏劑。具體地說，該膠黏劑是以多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)為多異氰酸酯原料，在多元醇等活性氫物質(zhì)用量不足的條件下，合成出的一種以線型聚氨酯預(yù)聚體為主的濕固化熱熔膠黏劑。它可廣泛應(yīng)用于廚衛(wèi)家具的封邊、制鞋工業(yè)、包裝業(yè)、書籍裝訂及汽車工業(yè)等領(lǐng)域。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑0.02～0.1％。所述的結(jié)晶性聚合物多元醇為聚己二酸1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己內(nèi)酯或聚2，3-二甲基-2，3-丁二醇(結(jié)晶溫度40～60℃，分子量1500～3000)；所述的封端劑是烷氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；所述的增黏樹脂是不與異氰酸酯基反應(yīng)，并且與基體樹脂具有良好的相容性的氫化松香甘油酯、萜烯樹脂、叔丁基苯乙烯或萜烯-苯酚共聚樹脂；所述的填充物質(zhì)是不會對組成物的熔融穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響的沉淀白炭黑、超細二氧化硅或活性白炭黑；所述的酸性穩(wěn)定劑是磷酸或苯甲酰氯。
具體實施例方式
二本實施方式由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)18.979％、結(jié)晶性聚合物多元醇70％、封端劑1％、增黏樹脂5％、填充物質(zhì)5％、酸性穩(wěn)定劑0.001％、濕固化反應(yīng)催化劑0.02％。
具體實施例方式
三本實施方式由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)22.89％、結(jié)晶性聚合物多元醇50％、封端劑2％、增黏樹脂15％、填充物質(zhì)10％、酸性穩(wěn)定劑0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑0.1％。
具體實施例方式
四本實施方式由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)25％、結(jié)晶性聚合物多元醇56.435％、封端劑1.5％、增黏樹脂10％、填充物質(zhì)7％、酸性穩(wěn)定劑0.005％、濕固化反應(yīng)催化劑0.06％。
具體實施例方式
五本實施方式由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)16％、結(jié)晶性聚合物多元醇59.002％、封端劑1.9％、增黏樹脂14％、填充物質(zhì)9％、酸性穩(wěn)定劑0.008％、濕固化反應(yīng)催化劑0.09％。
具體實施例方式
六本實施方式的制備方法是首先按重量百分比取以下成分多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑二(2，6-二甲基嗎啉代乙基)醚0.02～0.1％，將所取的結(jié)晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱內(nèi)進行1小時的真空脫水，然后降溫至80～90℃，再將產(chǎn)物加入到分體式反應(yīng)釜內(nèi)，同時加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯，隨后，扣上反應(yīng)釜蓋，使反應(yīng)產(chǎn)物升溫，并進行緩慢攪拌，待溫度升至80～90℃時，開始計時、保溫45～60分鐘，同時進行勻速攪拌，直至達到反應(yīng)終點，然后，繼續(xù)升溫至90～100℃，加入封端劑、增黏樹脂、填充物質(zhì)、酸性穩(wěn)定劑和濕固化反應(yīng)催化劑，攪拌均勻后出料。即為濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑。
具體實施例方式
七將500克聚己二酸1，6-己二醇酯二醇(數(shù)均分子量＝2700)加入到分體式反應(yīng)釜內(nèi)，并且邊攪拌邊將溫度升至120℃，在120℃的溫度和50毫米汞柱壓力的條件下保持60分鐘，隨后用干燥氮氣解除真空，并降溫至80℃，此時，加入132克多亞甲基多苯基多異氰酸酯和0.5克磷酸，并使溫度維持在85℃左右，反應(yīng)30分鐘后，加入12克乙烯基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌，并每隔15分鐘測一次NCO％，當(dāng)NCO％＝3.15％時，升溫至95℃，并分三次(間隔時間為5分鐘)加入40克萜烯樹脂和50克活性白碳黑，待攪拌均勻后，邊降溫邊加入0.5克磷酸和0.6克二(2，6-二甲基嗎啉代乙基)醚，最后，將反應(yīng)產(chǎn)物趁熱倒入容器中，同時充入少量干燥氮氣并密封。
權(quán)利要求
1.一種濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于它由以下成分按重量百分比制成多亞甲基多苯基多異氰酸酯15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑0.02～0.1％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于它由多亞甲基多苯基多異氰酸酯18.979％、結(jié)晶性聚合物多元醇70％、封端劑1％、增黏樹脂5％、填充物質(zhì)5％、酸性穩(wěn)定劑0.001％、濕固化反應(yīng)催化劑0.02％制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于它由多亞甲基多苯基多異氰酸酯22.89％、結(jié)晶性聚合物多元醇50％、封端劑2％、增黏樹脂15％、填充物質(zhì)10％、酸性穩(wěn)定劑0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑0.1％制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于它由多亞甲基多苯基多異氰酸酯25％、結(jié)晶性聚合物多元醇56.435％、封端劑1.5％、增黏樹脂10％、填充物質(zhì)7％、酸性穩(wěn)定劑0.005％、濕固化反應(yīng)催化劑0.06％制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于它由多亞甲基多苯基多異氰酸酯16％、結(jié)晶性聚合物多元醇59.002％、封端劑1.9％、增黏樹脂14％、填充物質(zhì)9％、酸性穩(wěn)定劑0.008％、濕固化反應(yīng)催化劑0.09％制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于所述的結(jié)晶性聚合物多元醇為聚己二酸1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己內(nèi)酯或聚2，3-二甲基-2，3-丁二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于所述的封端劑是烷氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于所述的增黏樹脂是氫化松香甘油酯、萜烯樹脂、叔丁基苯乙烯或萜烯-苯酚共聚樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑，其特征在于所述的填充物質(zhì)是沉淀白炭黑、超細二氧化硅或活性白炭黑。
10.一種濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑的制備方法，其特征在于首先按重量百分比取以下成分多亞甲基多苯基多異氰酸酯15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑二(2，6-二甲基嗎啉代乙基)醚0.02～0.1％，將所取的結(jié)晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱內(nèi)進行1小時的真空脫水，然后降溫至80～90℃，再將產(chǎn)物加入到分體式反應(yīng)釜內(nèi)，同時加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯，隨后，扣上反應(yīng)釜蓋，使反應(yīng)產(chǎn)物升溫，并進行緩慢攪拌，待溫度升至80～90℃時，開始計時、保溫45～60分鐘，同時進行勻速攪拌，直至達到反應(yīng)終點，然后，繼續(xù)升溫至90～100℃，加入封端劑、增黏樹脂、填充物質(zhì)、酸性穩(wěn)定劑和濕固化反應(yīng)催化劑，攪拌均勻后出料即可。
全文摘要
濕固化聚氨酯熱熔膠黏劑及其制備方法，它涉及一種熱熔膠黏劑及其制備工藝，本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)采用價格昂貴的二苯基甲烷二異氰酸酯，使其初強度低、開放時間短、固化速度慢的問題。本發(fā)明膠黏劑的成分按重量百分比由多亞甲基多苯基多異氰酸酯15～25％、結(jié)晶性聚合物多元醇50～70％、封端劑1～2％、增黏樹脂5～15％、填充物質(zhì)5～10％、酸性穩(wěn)定劑0.001～0.01％、濕固化反應(yīng)催化劑0.02～0.1％制成。本發(fā)明的制備方法將結(jié)晶性聚合物多元醇放入120℃的真空干燥箱內(nèi)進行1小時的真空脫水，然后降溫至80～90℃，加入到分體式反應(yīng)釜內(nèi)，本發(fā)明的膠黏劑具有優(yōu)異的初強度和終強度，較低的涂布溫度和熔融黏度，良好的耐熱性和貯存穩(wěn)定性的優(yōu)點；制備方法具有工藝簡潔、成本低的優(yōu)點。
文檔編號C09J175/06GK1752169SQ20051001038
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者顧繼友, 趙飛 申請人:東北林業(yè)大學(xué)