高固含量納米聚氨酯膠黏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高固含量納米聚氨酯膠黏劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯（PU)類膠粘劑具有軟硬度可調(diào)、耐低溫性優(yōu)、柔韌性佳和粘接強(qiáng)度高機(jī)械 性能極佳，黏接工藝簡(jiǎn)便和耐低、高溫性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來越廣。溶劑型聚氨 酯膠粘劑中有機(jī)溶劑具有氣味大、易揮發(fā)、使用時(shí)會(huì)污染環(huán)境和易燃等弊病，故近年來水性 聚氨酯（WPU)膠黏劑因?yàn)檫^程環(huán)保，產(chǎn)品環(huán)保的特點(diǎn)，更是受到膠黏劑企業(yè)，商家以及研發(fā) 者的青睞。水性聚氨酯以水為分散劑，因而具有經(jīng)濟(jì)、安全（不燃不爆）、無毒、無污染、氣 味小和用后殘留物易清理等優(yōu)點(diǎn)，但水性聚氨酯膠要完全取代溶劑型聚氨酯膠，還有待其 性能的進(jìn)一步提高。尤其需要更好地克服其本身的不足之處：如干燥緩慢，對(duì)一些材料的表 面潤濕性差，因含有親水性組分，有時(shí)還含有水性助劑，使其成膜的耐水性不佳，由于存在 內(nèi)/外表面活性劑而易起泡等。這實(shí)際上就是要求制備出固含量更高、親水性組分含量更 低和對(duì)各種外加助劑依賴更少的水性聚氨酯。
[0003] 水性聚氨酯膠黏劑普遍存在的一個(gè)問題就是固含量較低。由于水氨的蒸發(fā)潛 熱比常用的有機(jī)溶劑的蒸發(fā)潛熱高，相同固含量下水性聚氨酯比溶劑型聚酯的溶劑揮 發(fā)慢，干燥時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)于快節(jié)奏的現(xiàn)代化生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求，這是一個(gè)缺點(diǎn)。并且如果在 施膠后的加熱干燥過程中，膠黏劑中的大部分水分還沒來得及從粘結(jié)層和涂層揮發(fā)到空氣 中去的話，就容易得到不連續(xù)的膠層，影響粘結(jié)效果。低的固體物質(zhì)含量就預(yù)示著膠黏劑中 存在較多的水分，在膠黏劑的應(yīng)用和施工過程中，要將這些水分揮發(fā)出去就必然需要更高 的熱能耗，成本自然上升。同時(shí)低固含量的產(chǎn)品還具有單位生產(chǎn)能耗高、運(yùn)輸和包裝成本大 的缺陷。為解決此問題，國內(nèi)外研宄的重點(diǎn)大都集中于提高水性聚氨酯的固含量以降低水 分揮發(fā)負(fù)荷、縮短成膜和干燥時(shí)間，只有這樣才有可能促使水基型環(huán)保涂料和膠粘劑全面 取代有機(jī)溶劑型涂料及膠粘劑。同時(shí)，高固含量的乳液還具有設(shè)備利用率高、運(yùn)輸成本和單 位產(chǎn)品能量消耗低等優(yōu)點(diǎn)，因而倍受關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種高固含量納米聚氨酯膠黏劑及其制備方法，膠粘劑的固含量高， 粘結(jié)強(qiáng)度大，制備方法簡(jiǎn)單易操作。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)手段為： 高固含量納米聚氨酯膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：聚氧化丙烯三醇30~40 份，聚己酸乙二醇酯二醇1〇~15份，甲苯二異氰酸酯5~8份，鄰苯二甲酸二丁酯3~6份，聚 苯胺5~8份，碳化硅3~6份，2,2-二羥甲基丙酸1.2~1.8份，乙酸乙二醇乙醚酯1~2.3份， 2, 4-二氨基苯磺酸鈉2~4份，N-甲基吡咯烷酮10~20份，賴氨酸二異氰酸酯I. 3~1. 7份，多 元胺1~4份，烷基苯磺酸鈉2~6份，十二烷基苯磺酸鈉1~2份，水20~40份。
[0006] 所述多元胺為三乙胺。
[0007] 所述聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范圍內(nèi)。
[0008] 所述的高固含量納米聚氨酯膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：聚氧化丙烯 三醇35份，聚己酸乙二醇酯二醇13份，甲苯二異氰酸酯7份，鄰苯二甲酸二丁酯5份， 2, 2-二羥甲基丙酸1.4份，聚苯胺6份，碳化硅4份，乙酸乙二醇乙醚酯1.8份，2, 4-二氨 基苯磺酸鈉3份，N-甲基吡咯烷酮15份，賴氨酸二異氰酸酯1. 5份，多元胺2份，烷基苯磺 酸鈉4份，十二烷基苯磺酸鈉1. 5份，水30份。
[0009] 所述高固含量納米聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將聚氧化丙烯三醇、聚己酸乙二醇酯二醇、甲苯二異氰酸酯和鄰苯 二甲酸二丁酯加入到四口燒瓶中，以l~3mL/min的速度滴加2, 2-二羥甲基丙酸和乙酸乙二 醇乙醚醋，以80~100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)6~8h ; 2) 加入2, 4-二氨基苯磺酸鈉、N-甲基吡咯烷酮、賴氨酸二異氰酸酯、聚苯胺和碳化硅， 攪拌均勻，加入多元胺中和反應(yīng)30~50min ; 3) 將烷基苯磺酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉溶解到水中，然后滴加到步驟2)的溶液中進(jìn)行 擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間40~60min，滴加過程同時(shí)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200~300rpm，得到高固含量 納米聚氨酯膠黏劑。
[0010] 步驟1)中滴加速度為2mL/min。
[0011] 步驟2)中中和反應(yīng)40min。
[0012] 步驟3)中攪拌轉(zhuǎn)速為250rpm。
[0013] 有益效果： 本發(fā)明提供一種高固含量納米聚氨酯膠黏劑及其制備方法，膠粘劑的固含量高，可以 快速固化，粘結(jié)強(qiáng)度大，與溶劑型水性聚氨酯膠黏劑相比，具有更高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng) 率，同時(shí)固化時(shí)間也大大縮短，干燥后表面光滑無裂痕，且制備方法簡(jiǎn)單易操作。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 高固含量納米聚氨酯膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：聚氧化丙烯三醇30份，聚 己酸乙二醇酯二醇10份，甲苯二異氰酸酯5份，鄰苯二甲酸二丁酯3份，2, 2-二羥甲基丙 酸1.2份，乙酸乙二醇乙醚酯1份，聚苯胺5份，碳化硅3份，2, 4-二氨基苯磺酸鈉2份， N-甲基吡咯烷酮10份，賴氨酸二異氰酸酯1. 3份，三乙胺1份，烷基苯磺酸鈉2份，十二烷 基苯磺酸鈉1份，水20份。聚己酸乙二醇酯二醇的分子量在2000~3000范圍內(nèi)。
[0015] 制備方法，包括如下步驟： 1) 、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將聚氧化丙烯三醇、聚己酸乙二醇酯二醇、甲苯二異氰酸酯和鄰苯 二甲酸二丁酯加入到四口燒瓶中，以2mL/min的速度滴加2, 2-二羥甲基丙酸和乙酸乙二醇 乙醚醋，以90rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)7h ; 2) 加入2, 4-二氨基苯磺酸鈉、N-甲基吡咯烷酮、賴氨酸二異氰酸酯、聚苯胺和碳化硅， 攪拌均勾，加入多元胺中和反應(yīng)40min ; 3) 將烷基苯磺酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉溶解到水中，然后滴加到步驟2)的溶液中進(jìn)行 擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間50min，滴加過程同時(shí)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為150rpm，得到高固含量納米聚 氨酯膠黏劑。
[0016] 實(shí)施例2 高固含量納米聚氨酯膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：聚氧化丙烯三醇40份，聚 己酸乙二醇酯二醇15份，甲苯二異氰酸酯8份，鄰苯二甲酸二丁酯6份，2, 2-二羥甲基丙 酸1. 8份，聚苯胺8份，碳化硅6份，乙酸乙二醇乙醚酯2. 3份，2, 4-二氨基苯磺酸鈉4份， N-甲基吡咯烷酮20份，賴氨酸二異氰酸酯1. 7份，三乙胺4份，烷基苯磺酸