一種無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無溶劑聚氨酯膠黏劑，包括A、B兩種組份，A組份是端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，B組份是含羧基的聚醚多元醇。該無溶劑聚氨酯膠粘劑復(fù)合牢度強(qiáng)，使用期長，適用基材廣，并且用其制得的復(fù)合膜在進(jìn)行高溫殺菌處理后仍保持優(yōu)異的外觀和粘接性。
【專利說明】一種無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法
[0001]本申請是名稱為“一種無溶劑雙組份聚氨酯膠粘劑及其制備方法”的發(fā)明專利申請的分案申請，原申請?zhí)枮?01210516688.X，原申請的申請日為2012年12月6日。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法。技術(shù)背景
[0003]當(dāng)前，我國食品軟包裝用復(fù)合膜大都以溶劑型膠粘劑粘接為主，采用干法復(fù)合工藝進(jìn)行復(fù)合，由于復(fù)合過程能耗高，VOC排放大，有溶劑殘留等問題，嚴(yán)重威脅食品安全。無溶劑聚氨酯膠粘劑由于固含量高，使用安全、環(huán)保，將是包裝復(fù)合工藝發(fā)展的必然趨勢。
[0004]無溶劑復(fù)合膠粘劑，包括單組份聚氨酯膠粘劑和雙組份聚氨酯膠粘劑兩種類型。由于無溶劑型膠粘劑的份子量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溶劑型膠粘劑，并且存在潤濕性差等多方面因素，所以當(dāng)用于粘接含鋁箔等金屬箔的復(fù)合膜時(shí)，會存在高溫殺菌后，復(fù)合牢度明顯減弱，且膠體變黃影響美觀等問題，表現(xiàn)出較差的耐高溫性和耐久性。另外，現(xiàn)有雙組份聚氨酯膠粘劑存在當(dāng)兩種組份混合后粘度急劇上升，導(dǎo)致涂布不均勻甚至無法涂布的問題。[0005]CN1989217B專利文獻(xiàn)公開了一種具有優(yōu)異的耐高溫和耐久性的無溶劑聚氨酯膠粘劑，但適用于鋁等金屬箔與塑料膜的粘接，復(fù)合基材范圍窄。CN101503611A專利文獻(xiàn)公開了一種雙組份無溶劑聚氨酯膠粘劑，表現(xiàn)出了低吸水性、低水解、高抗沖的性能，但其復(fù)合牢度不強(qiáng)，其復(fù)合材料不滿足耐高溫的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題是提供一種無溶劑雙組份聚氨酯膠粘劑及其制備方法，其目的在于:第一，適用基材廣，復(fù)合牢度強(qiáng)，特別是在進(jìn)行高溫滅菌處理后仍保持良好的粘結(jié)性；第二，消除兩種組份混合后因粘度高造成涂布不均甚至無法涂布的影響，延長膠體使用期；第三，膠體不易變黃，耐久性好。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]所述無溶劑雙組份聚氨酯膠粘劑包括A、B兩個組份，A組份是由50%~75%的異氰酸酯與15%~30%的小分子聚醚多元醇及/或10%~20%的植物油改性多元醇反應(yīng)生成端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體組份是由75%~98%的小分子的聚醚多元醇與2%~25%的酸酐反應(yīng)生成含羧基的聚醚多元醇，延遲性催化劑占B組份中其他原料的總重量的0.1%~0.3%。
[0009]所述A組份中的異氰酸酯為二環(huán)己基二異氰酸酯(HMDI)及/或異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi);小分子聚醚多元醇為分子量400的聚氧化丙烯二醇及/或分子量300的聚氧化丙烯三醇；植物油改性多元醇為分子量為1000的環(huán)氧大豆油改性多元醇(官能度為
2.6)及/或分子量為900的蓖麻油改性三元醇(官能度為2.7)。
[0010]上述A組份端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體的制備方法為:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將小分子聚醚多元醇及/或植物油改性多元醇加熱到130~150°C，真空度0.266KPa下，脫水1.5~2h后取樣測水分含量，當(dāng)水含量〈0.05 %時(shí)，降溫至70°C，分批加入異氰酸酯，在85~90°C反應(yīng)2~3h生成聚氨酯預(yù)聚體；
[0011 ] 所述B組份中的小分子的聚醚多元醇為分子量400的聚氧化丙烯二醇及/或分子量300的聚氧化丙烯三醇；用于改性的酸酐為偏苯三酸酐；延遲性催化劑為三乙醇胺。
[0012]上述B組份含羧基的聚醚多元醇的制備方法為:將小分子聚醚多元醇加熱到150~170°C，真空度0.266KPa下，脫水1.5~2h后取樣測水含量，當(dāng)水含量〈0.05%時(shí)，冷卻至60°C，然后加入酸酐，在120~130°C下進(jìn)行酸改性，再加入延遲性催化劑，得到含羧基的聚醚多元醇。
[0013]上述B組份含羧基的聚醚多元醇中羧基的含量為4%~12%。[0014]所述無溶劑雙組份聚氨酯膠粘劑的制備方法為:在溫度30~50°C下，將A組份和B組份按官能團(tuán)摩爾比NC0/0H = 1.0~1.5充分混合。
[0015]以下將本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳述如下:
[0016]一種無溶劑雙組份聚氨酯膠粘劑，包括A、B兩個組份，其特征在于，A組份是端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，B組份是含羧基的聚醚多元醇；A組份和B組份按官能團(tuán)摩爾比NC0/0H = 1.0 ~1.5，優(yōu)選 NC0/0H = 1.3 ~1.5。
[0017]制備本發(fā)明的無溶劑聚氨酯膠粘劑的原料重量配比為:
[0018]A組份:異氰酸酯50%~75%，
[0019]小分子聚醚多元醇 15%~30%，
[0020]植物油改性多元醇 10%~20%，
[0021]B組份:小分子聚醚多元醇 75%~98%,
[0022]偏苯三酸酐2%~25%，
[0023]延遲性催化劑，其含量占B組份中其他原料的總重量的0.1%~0.3%。
[0024]優(yōu)選地，制備本發(fā)明的無溶劑聚氨酯膠粘劑的原料重量配比為:
[0025]A組份:異氰酸酯60%~75%，
[0026]小分子聚醚多元醇 15%~25%，
[0027]植物油改性多元醇 10%~15%，
[0028]B組份:小分子聚醚多元醇 75%~95%,
[0029]偏苯三酸酐5%~25%，
[0030]延遲性催化劑，其含量占B組份中其他原料的總重量的0.1%~0.3%。
[0031]A組份中的異氰酸酯為二環(huán)己基二異氰酸酯(HMDI)及/或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI);小分子聚醚多元醇為分子量400的聚氧化丙烯二醇及/或分子量300的聚氧化丙烯三醇；植物油改性多元醇為分子量為1000的環(huán)氧大豆油改性多元醇(官能度為2.6)及/或分子量為900的蓖麻油改性三元醇。
[0032]B組份中的小分子聚醚多元醇為分子量400的聚氧化丙烯二醇及/或分子量300的聚氧化丙烯三醇；用于改性的酸酐為偏苯三酸酐；延遲性催化劑為三乙醇胺。
[0033]經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)研究，將B組份中羧基的含量控制在4%~12%時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的無溶劑雙組份聚氨酯膠粘劑的復(fù)合牢度顯著增強(qiáng)，并且有效消除了 A、B組份混合后因粘度過高而導(dǎo)致涂布不均勻甚至無法涂布的不良影響。為證明B組份中不同羧基含量對膠粘劑復(fù)合牢度(本試驗(yàn)采用剝離力測定復(fù)合牢度)和粘度的影響，發(fā)明人進(jìn)行了以下對比實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表一。其中樣品I為實(shí)施例11所制備的膠粘劑，樣品2、3、4、5、6、7、8的制備方法參照實(shí)施例11的方法，在保證其他原料及反應(yīng)條件不變的前提下，分別加入10份，12份，14份，22份，41份，55份，58份偏苯三酸酐，制得羧基含量分別為3%，3.5%，4%，6%,10%,12.5%，13%的聚醚多元醇，即上述樣品2-8。
[0034]表一、B組份中羧基含量對復(fù)合牢度及粘度的影響
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法，其特征在于，所述無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法包括A、B兩個組份，A組份是由50%~75%的異氰酸酯與15%~30%的小分子聚醚多元醇及/或10%~20%的植物油改性多元醇反應(yīng)生成的端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體；B組份是由75%~98%的小分子的聚醚多元醇與2%~25%的酸酐反應(yīng)生成的含羧基的聚醚多元醇,延遲性催化劑占B組份中其他原料的總重量的0.1%~0.3% ;由A組份和B組份按官能團(tuán)摩爾比NCO:0H = 1.0~1.5充分混合制備而得。
2.如權(quán)利要求1所述的無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法，其特征在于，A組份中的異氰酸酯為二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯及/或異佛爾酮二異氰酸酯；小分子聚醚多元醇為分子量400的聚氧化丙烯二醇及/或分子量300的聚氧化丙烯三醇；植物油改性多元醇為分子量為1000的環(huán)氧大豆油改性多元醇及/或分子量為900的蓖麻油改性三元醇。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法，其特征在于，A組份端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體的制備方法為:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將小分子聚醚多元醇及/或植物油改性多元醇加熱到130~150°C，真空度0.266KPa下，脫水1.5~2h后取樣測水分含量，當(dāng)水含量〈0.05%時(shí)，降溫至70°C，分批加入異氰酸酯，在85~90°C反應(yīng)2~3h生成聚氨酯預(yù)聚體；
4.如權(quán)利要求1所述的無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法，其特征在于，B組份中的小分子的聚醚多元醇為分子量400的聚氧化丙烯二醇及/或分子量300的聚氧化丙烯三醇；用于改性的酸酐為偏苯三酸酐；延遲性催化劑為三乙醇胺。
5.如權(quán)利要求1或4所述的無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法，其特征在于，B組份含羧基的聚醚多元醇的制備方法為:將小分子聚醚多元醇加熱到150~170°C，真空度0.266KPa下，脫水1.5~2h后取 樣測水含量，當(dāng)水含量〈0.05%時(shí)，冷卻至60°C，然后加入酸酐，在120~130°C下進(jìn)行酸改性，再加入延遲性催化劑，得到含羧基的聚醚多元醇。
6.如權(quán)利要求1所述的無溶劑聚氨酯膠黏劑及其制備方法，其特征在于，B組份含羧基的聚醚多元醇中羧基的含量為4%~12%。
【文檔編號】C09J175/08GK103897653SQ201410163879
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】鐘文軍 申請人:常熟國和新材料有限公司