專利名稱：：一種雙組分水性聚氨酯膠粘劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可用于汽車、包裝材料、木材、纖維、皮革等領(lǐng)域的一種雙組分水性膠粘劑的制備方法，具體是涉及到一種雙組分水性聚氨酯膠粘劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：聚氨酯(PU)是由多異氰酸酯(主要是二異氰酸酯)和低聚物多元醇聚合而成的高聚物，由于具有強(qiáng)極性的氨基甲酸酯基，同時(shí)在大分子間存在氫鍵，因而聚氨酯材料具有高強(qiáng)度、耐磨、耐溶劑等特點(diǎn)；此外，通過改變多羥基化合物的結(jié)構(gòu)、分子量等，還可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)聚氨酯材料的性能?，F(xiàn)在聚氨酯材料已在橡膠、塑料和合成纖維等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚氨酯可以分為溶劑型聚氨酯和非溶劑型聚氨酯。有機(jī)溶劑型聚氨酯具有溶劑易揮發(fā)、氣味大、污染空氣、易燃燒，可造成對(duì)人體的毒害和危險(xiǎn)等方面的缺陷，限制了它皿一步使用。近十幾年來，保護(hù)生態(tài)環(huán)境輿論的呼聲與日俱增，一些發(fā)達(dá)國家相繼制定了消防法規(guī)及溶劑法規(guī)，限制溶劑型膠粘劑的使用，這就使得水性膠粘劑的開發(fā)成為必然的趨勢。水性聚氨酯具有耐低溫性能好、柔韌性好、粘接強(qiáng)度高、不燃、無毒、不污染環(huán)境、節(jié)省能源靴點(diǎn)，因此成為國內(nèi)外研究的熱門課題。水性聚氨酯在國外已有相當(dāng)發(fā)展，在很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用；但在國內(nèi)，水性聚氨酯乳液膠粘劑由于受進(jìn)口原料價(jià)格限制，無論理論還是應(yīng)用研究都非常滯后，且產(chǎn)量很小，品種單一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)市場對(duì)這種高品質(zhì)環(huán)保型膠粘劑日益增長的需求。隨著生產(chǎn)7K性聚氨酯的原料的國產(chǎn)化及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，原料的價(jià)格將逐漸降低，3^就使得水性聚氨酯的研究和應(yīng)用在國內(nèi)有巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見，未來的膠粘劑市場必是無污染、無毒的環(huán)保膠粘劑的天下，而水性膠粘劑中，性能優(yōu)異的水性聚氨酯將獨(dú)占鰲頭。因此開展環(huán)保型水性聚氨酯膠粘劑的理論和應(yīng)用研究，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)l^效益。然而單一的水性聚氛酯膠粘劑內(nèi)聚強(qiáng)度不太高低，不能滿足高強(qiáng)度粘接要求的需要，必須對(duì)其改性。本發(fā)明加入一種固化劑得到雙組分的水性聚氨酯膠粘劑，可滿足多種材料粘接的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于衝共一種雙組分水性聚氨酯膠粘劑的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案本發(fā)明的一種雙組分水性聚氨酯^f占劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(l)聚氨酯預(yù)聚體的制備在反應(yīng)設(shè)備中加入多異氰酸酯和低聚物多元醇，在6080。C下反應(yīng)23h，然后加擴(kuò)鏈劑反應(yīng)25h，得到聚氨酯預(yù)聚體，向該聚氨酯預(yù)聚體中加入中和齊IJ和松香樹脂，中和1020min,中和度為85100%，其中，多異氰酸酯和低聚物多元醇物質(zhì)的量的比為2.81.2:1,松香樹脂多異氰酸酯擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量比為25:20:3.55;(2)水性聚氨酯分散體的合成向步驟(1)得到的中和后的聚氨酯預(yù)聚體中加7iC，用高速分散機(jī)在35'C40。C下以25004500rpm/min的速度分散乳化1030min，得到水性聚氨酯分散體，所述的水的質(zhì)量為使該水性聚氨酯分散體固含量為3035%;(3)向步驟(2)得到的水性聚氨酯分散體中均勻滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，7075t:反應(yīng)34h，再升溫至809(TC，反應(yīng)lL5h，再降溫、出料并過濾，得至U松香和乙烯基樹月旨改性的水性聚氨酯分散體；所述的乙烯基單體水性聚氨酯分散體的固體組分引發(fā)劑的質(zhì)量比為1025:跳0.10.3;(4)向步驟(3)得到的松香樹脂和乙烯,脂改性的水性聚氨酯分散體中加入消泡劑和流平劑，再與多異氰酸酉調(diào)化劑混合，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑，其中松香樹脂和乙烯,脂改性的水性聚氨酯分散體-消泡劑流平劑多異氰酸酯固化齊啲質(zhì)量比為100:0.11:0.卜0.5:115。所述步驟(1)的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4'-二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯或苯二亞甲基二異氰酸酯。所述步驟(1)的低聚物多元醇包括聚酯多元醇或聚醚多元醇。所述步驟(1)的低聚物多元醇還包括聚丁二烯二醇，所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸一縮二乙二醇酯二醇、聚己二H，4-丁二醇酯二醇、一縮二乙二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己內(nèi)酯二醇；所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃二醇或四氫呋喃-氧化丙烯共聚二醇。所述步驟(1)的親7K性擴(kuò)鏈劑為二羥甲基乙酸、二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸。所述步驟(1)的松香樹脂為松香甘油酯、松轉(zhuǎn)戊四醇酯或松衝頃丁烯二酸酐酯。所述步驟(1)的中和劑為三乙胺或三乙醇胺。所述步驟(3)的乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯或丙烯酸乙酯。所述步驟(3)的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰。所述步驟(4)的流平劑為乙炔二醇類流平劑，包括型號(hào)為SAN1或SAN2的流平劑；消泡劑為聚硅油類消泡劑，包括型號(hào)為ATF-1或ATF-2的消泡劑；多異氰酸酯固化劑包括型號(hào)為PUDS80、PUDS81或PUDS82的多異氰酸酯固化劑。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)松香樹脂和乙烯基單體同時(shí)引入聚氨酯膠粘劑的改性中，提高了水性聚氨酯膠粘劑的初粘力，降低了合成的膠粘劑的成本，使合成的改性的聚氨酯膠粘劑具有松香樹脂、丙烯酸酯以及聚氨酯的性能。(2)齡工藝采用自乳化法進(jìn)行乳液聚合在乳液聚合戰(zhàn)呈中不需添加乳化劑，消除了低分子乳化齊樹膠膜的影響；(3)加入固化劑，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑。(4)本發(fā)明制備的雙組分改性的水性聚氨酯膠粘劑，其性能與國外同類水性聚氨酯膠粘劑的性能相當(dāng)，而成本比國夕卜樣品低得多。具體實(shí)lfc^式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。實(shí)施例1將100gTOI、246g分子量為1000的聚氧化丙烯二醇在60'C反應(yīng)2h，然后加入17.5g二羥甲基丙酸，反應(yīng)2h得聚氨酉舒貞聚體；向該預(yù)聚體中加入11.2§三乙胺，然后加入10g松群戊四醇酯，中和時(shí)間為10min，得中和的聚氨酯預(yù)聚體。然后降溫至35'C，在2500r/min,下加870g水，分散10min，得到水性聚氨酯分散體。向該7jC性聚氨酯分散體中均勻滴加38g甲基丙烯酸甲酯和0,38g過硫酸鉀，70'C反應(yīng)3h，再升溫至80'C保溫反應(yīng)1小時(shí)，降至室溫，出料并過濾，即得到水性聚氨酯分散體。將100g上述制得的水性聚氨酯分散體中加入lg流平劑SAN2、0.5g消泡劑ATF-2，再與lg固化劑PUDS80混合，攪拌均勻，即得到雙組分改性的7jC性聚氨酯膠粘劑。該產(chǎn)品性能與國外某公司產(chǎn)品性能比較見表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>如表1所示，本發(fā)明將松香和乙烯基單體同時(shí)引入水性聚氨酯膠粘劑改性中，同時(shí)加入固化劑，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑。本實(shí)施例制備的產(chǎn)品在未增稠時(shí)旋轉(zhuǎn)粘度、膠膜拉伸強(qiáng)度、膠粘劑180。剝離強(qiáng)度,以及剪切強(qiáng)度與國夕卜產(chǎn)品基本相同，但該產(chǎn)品大多采用國內(nèi)原材料，能滿足汽車多辨內(nèi)飾和結(jié)構(gòu)膠的需求，且總成本比國外同類產(chǎn)品低很多、制備工藝簡單、易于推廣和應(yīng)用。實(shí)施例2100gHDI、403g的聚丁二烯酯二驗(yàn)7(TC反應(yīng)2h，然后加入25g二羥甲基乙酸，反應(yīng)2h得聚氨酉翻聚體；向該預(yù)聚體中加入273g三乙胺，然后加入25g松香甘油酯，中和時(shí)間為20min，得中和的聚氨酯預(yù)聚體。然后降溫至4(TC，在4500r/min轉(zhuǎn)速下加1400g水分散30min，得zK性聚氨酯分散體。向該水性聚氨酯分散體中均勻滴加150g丙烯酸乙酯和0.9g過硫酸鉀，75。C反應(yīng)3h，再升溫至85'C保溫反應(yīng)L2h，降至室溫，出料并過濾，即得到水性聚氨酯分散體。將lOOg上述制得的水性聚氨酯分散體中加入O.lg流平劑SANl,0.lg消泡劑ATF-1，再與5g固化劑PUDS81混合，攪拌均勻，即得到雙組分改性的7K性聚氨酯膠粘劑。該產(chǎn)品性能與國外某公司產(chǎn)品性能比較見表2。敦-性能指標(biāo)國外某公司產(chǎn)品本實(shí)施例的產(chǎn)品固含量，％3537旋轉(zhuǎn)粘度(未增稠)mPa.s4546膠膜拉伸鵬,MPa1213.8180。剝離強(qiáng)度(膠合板一Ait革)N.mm—14.25.0剪切強(qiáng)度(鋁一鋁)MPa8,59.6如表2所示，本發(fā)明將松香和乙烯基單體同時(shí)引入7K性聚氨酯膠粘劑改性中，同時(shí)加入固化劑，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑。本實(shí)施例制備的產(chǎn)品在未增稠時(shí)旋轉(zhuǎn)粘度、膠膜拉伸強(qiáng)度、膠粘劑180。剝離強(qiáng)度,以及剪切強(qiáng)度與國外產(chǎn)品基本相同，但該產(chǎn)品大多采用國內(nèi)原材料，能滿足汽車內(nèi)飾和結(jié)構(gòu)膠的需求，且總成本比國外同類產(chǎn)品低很多、制備工藝簡單、易于推廣和應(yīng)用。實(shí)施例3100glPDI、353g的聚己二酸乙二醇酯二醇在8(TC反應(yīng)3h，然后加入20g二羥甲基丁酸，反應(yīng)5h得聚氨酯預(yù)聚體；向該預(yù)聚體中加入18.7g三乙醇胺，然后加入15g松香季戊四醇酯，中和時(shí)間為20min，得中和的聚氨酯預(yù)聚體。然后降溫至40'C，在4500r/min,下加941g水，分散30min，得水性聚氨酯分散體。向該水性聚氨酯分散體中均勻滴加100g丙烯酸羥丙酯和0.5g過硫酸鉀，75。C反應(yīng)4h,再升溫至901:保溫反應(yīng)1.511，降至室溫，出料并過濾，即得到水性聚氨酯分散體。將100g上述制得的水性聚氨酯分散體中加入0.5g流平劑SAN1、0.25g消泡劑ATF-2,再與10g固化劑PUDS82混合，攪拌均勻，即得到雙組分改性的水性聚氨酯膠粘劑。該產(chǎn)品性能與國外某公司產(chǎn)品性能比較見表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表3所示，本發(fā)明將松香和乙烯基單體同時(shí)引入水性聚氨酯膠粘劑改性中，同時(shí)加入固化劑，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑。本實(shí)施例帝恪的產(chǎn)品在未增稠時(shí)旋轉(zhuǎn)粘度、膠膜拉伸3破、膠粘劑180。剝離強(qiáng)度，以及剪切強(qiáng)度與國外產(chǎn)品基本相同，但該產(chǎn)品大多采用國內(nèi)原材料，能滿足汽車多種內(nèi)飾結(jié)構(gòu)膠的需求，且總成本比國外同類產(chǎn)品低很多、制備工藝簡單、易于推廣和應(yīng)用。實(shí)施例4100gXDI、415g的聚丁二烯二醇在72。C反應(yīng)2.5h，然后加入22g二羥甲基丙酸，反應(yīng)2.5h得聚氨酯預(yù)聚體；向該預(yù)聚體中加入21.7g三乙醇胺，然后加入20g松香順丁烯二酸酐酯，中和時(shí)間為16min，得中和的聚氨酯預(yù)聚體。然后降溫至33°C，在3900r/min$^1下加1232g水，分散23min，得水性聚氨酯分散體。向該水性聚氨酯分散體中均勻滴加116g丙烯酸乙酯和0.7g過硫酸鉀，73'C反應(yīng)2.511，再升溫至8rC保溫反應(yīng)Uh，降至室溫，出料并過濾，即得到水性聚氨酯分散體。將100g上述制得的水性聚氨酯分散體中加入0.7g流平劑SAN2、0.4g消泡劑ATF-1,再與6.3g固化劑PUDS80混合，攪拌均勻，即得至IJg分改性的水性聚氨酯膠粘劑。該產(chǎn)品性能與國外某公司產(chǎn)品性能比較見表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如表4所示，本發(fā)明將松香和乙烯基單體同時(shí)引入7X性聚氨酯膠粘劑改性中，同時(shí)加入固化劑，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑。本實(shí)施例制備的產(chǎn)品在未增稠時(shí)旋轉(zhuǎn)粘度、膠膜拉伸強(qiáng)度、膠粘劑180。剝離3賊，以及剪切強(qiáng)度與國夕卜產(chǎn)品基本相同，但該產(chǎn)品大多采用國內(nèi)原材料，能滿足汽車內(nèi)飾和結(jié)構(gòu)膠的需求，且總成本比國外同類產(chǎn)品低很多、制備工藝簡單、易于推廣和應(yīng)用。權(quán)利要求1、一種雙組分水性聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)聚氨酯預(yù)聚體的制備在反應(yīng)設(shè)備中加入多異氰酸酯和低聚物多元醇，在60～80℃下反應(yīng)2～3h，然后加擴(kuò)鏈劑反應(yīng)2～5h，得到聚氨酯預(yù)聚體，向該聚氨酯預(yù)聚體中加入中和劑和松香樹脂，中和10～20min，中和度為85～100％，其中，多異氰酸酯和低聚物多元醇物質(zhì)的量的比為2.8～1.2∶1，松香樹脂∶多異氰酸酯∶擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量比為2～5∶20∶3.5～5；(2)水性聚氨酯分散體的合成向步驟(1)得到的中和后的聚氨酯預(yù)聚體中加水，用高速分散機(jī)在35℃～40℃下以2500～4500rpm/min的速度分散乳化10～30min，得到水性聚氨酯分散體，所述的水的質(zhì)量為使該水性聚氨酯分散體固含量為30～35％；(3)向步驟(2)得到的水性聚氨酯分散體中均勻滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，70～75℃反應(yīng)3～4h，再升溫至80～90℃，反應(yīng)1～1.5h，再降溫、出料并過濾，得到松香和乙烯基樹脂改性的水性聚氨酯分散體；所述的乙烯基單體∶水性聚氨酯分散體的固體組分∶引發(fā)劑的質(zhì)量比為10～25∶100∶0.1～0.3；(4)向步驟(3)得到的松香樹脂和乙烯基樹脂改性的水性聚氨酯分散體中加入消泡劑和流平劑，再與多異氰酸酯固化劑混合，得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑，其中松香樹脂和乙烯基樹脂改性的水性聚氨酯分散體∶消泡劑∶流平劑∶多異氰酸酯固化劑的質(zhì)量比為100∶0.1～1∶0.1～0.5∶1～15。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，，征在于，所述步驟(1)的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4'-二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯或苯二亞甲基二異氰酸酯。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的低聚物多元醇包括聚酯多元醇或聚醚多元醇。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的低聚物多元醇還包括聚丁二烯二醇，所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸一縮二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、一縮二乙二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己內(nèi)酯二醇；所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃二醇或四氫呋P南-氧化丙烯共聚二醇。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，，征在于，所述步驟(1)的親7K性擴(kuò)鏈劑為二羥甲基乙酸、二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的松香樹脂為松香甘油酯、松f^戊四醇酷或松衝頃丁稀二酸肝酷。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的中和齊偽三乙胺或三乙醇胺。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)的乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯或丙烯酸乙酯。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，，征在于，所述步驟(3)的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰。10、根據(jù)權(quán)利1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)的流平齊偽乙炔二醇類流平劑，包括型號(hào)為SAN1或SAN2的流平劑；消泡劑為聚硅油類消泡劑，包括型號(hào)為ATF-l或ATF-2的消泡劑；多異氰酸酯固化劑包括型號(hào)為PUDS80、PUDS81或PUDS82的多異氰酸酯固化劑。全文摘要本發(fā)明提供了一種雙組分水性聚氨酯膠粘劑的制備方法。在反應(yīng)設(shè)備中加入多異氰酸酯和低聚物多元醇反應(yīng)，然后加入擴(kuò)鏈劑反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體，再加入中和劑和松香樹脂中和；然后加水，用高速分散機(jī)分散乳化得到水性聚氨酯分散體；再均勻滴加乙烯基單體和引發(fā)劑反應(yīng)得到松香和乙烯基樹脂改性的水性聚氨酯分散體；向該松香和乙烯基樹脂改性的水性聚氨酯分散體中加入消泡劑和潤濕劑，再與多異氰酸酯固化劑混合得到雙組分水性聚氨酯膠粘劑。本發(fā)明提高了水性聚氨酯膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度和初粘力，降低了成本，消除了低分子乳化劑對(duì)膠膜的影響。文檔編號(hào)C09J175/04GK101182405SQ200710032429公開日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年12月13日優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日發(fā)明者傅和青,夏正斌,沈慧芳,陳煥欽,洪黃申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)