專利名稱：一種水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氨酯膠粘劑，尤其涉及一種水性聚氨酯膠粘劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷變化，近年來具有良好實(shí)用性能 和優(yōu)異阻隔性能的軟包裝材料得到快速發(fā)展，由此帶動了溶劑型聚氨酯復(fù)膜膠需求量的快 速增長。由于溶劑型膠粘劑含有大量的溶劑，膠水在生產(chǎn)及使用過程中，大量溶劑的揮發(fā)， 會對空氣造成污染，影響操作人員的健康，同時存在易燃易爆的重大安全隱患，殘留的溶 齊U，容易引起包裝物的污染，造成重大事故。水性聚氨酯膠粘劑以水為分散介質(zhì)，具有無毒， 不燃燒，氣味小，安全，無污染，與溶劑型一樣，具有耐低溫，柔韌性好，粘接強(qiáng)度大的特點(diǎn)， 符合綠色工業(yè)的發(fā)展要求，目前已被廣泛應(yīng)用于粘合劑、涂料、皮革涂飾劑等領(lǐng)域。 軟包裝用水性聚氨酯膠粘劑，是將二層塑料薄膜復(fù)合的膠粘劑。除了需保持聚氨 酯的粘接強(qiáng)度高、熱封強(qiáng)度好以外，還要滿足耐水、耐溫性等特殊功能需求。目前市售的水性聚氨酯膠粘劑要保持其儲存的穩(wěn)定性，必須使用親水性擴(kuò)鏈劑二 羥甲基丙酸，二羥甲基丁酸，這樣，雖然解決了其儲存的穩(wěn)定性，但降低了膠粘劑的耐水性。 聚酯型聚氨酯酯基內(nèi)聚能大，與極性基材的粘附力好，但酯基較易水解，耐水性不如聚醚型 聚氨酯好，聚醚型聚氨酯醚基內(nèi)聚能小，對極性基材的粘附力差，但耐水性好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種水性聚氨酯膠粘劑，另一個目的是提供這種水性聚 氨酯膠粘劑的制備方法。所述水性聚氨酯膠粘劑，它由聚酯多元醇、蓖麻油、異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑、有機(jī) 硅烷、成鹽劑、溶劑、催化劑、去離子水為原料合成所得，其中，聚酯多元醇和蓖麻油的混 合物異氰酸酯親水?dāng)U鏈劑有機(jī)硅烷成鹽劑的重量比為(110 120) (35 45) (6 8) (2 4) (6 10)，聚酯多元醇和蓖麻油之間的重量比為100 (10 20)。所述聚酯多元醇為聚己二酸-1，6-己二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇新戊二醇、聚己 內(nèi)酯二醇、聚碳酸酯-1，6-己二醇酯二醇的任一種。所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷_4，4' _ 二異氰酸酯、1，6_己二異 氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯中的任一種。所述溶劑為丙酮、丁酮或N-甲基吡咯烷酮；所述催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫。所述親水性擴(kuò)鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸中的任一種。所述有機(jī)硅烷為3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅 焼。所述成鹽劑為三乙胺或氫氧化鈉。
雖然制備水性聚氨酯膠粘劑的組份原料的可選擇性很大，但其制備方法都相同。所述水性聚氨酯膠粘劑的制備方法如下將聚酯多元醇和蓖麻油放置在密閉容器中，二者間的重量比為100 10 20，在 100°C 120°C條件下真空干燥1小時，然后降溫至70°C，加入異氰酸酯后滴加催化劑，升溫 至75 90°C反應(yīng)2小時，加入親水性擴(kuò)鏈劑和溶劑反應(yīng)1小時，降溫至40°C，加入有機(jī)硅烷 反應(yīng)0. 5小時，經(jīng)成鹽劑中和后，快速分散于去離子水中，升溫蒸出溶劑，從而獲得目標(biāo)物； 其中，聚酯多元醇和蓖麻油的混合物異氰酸酯親水?dāng)U鏈劑有機(jī)硅烷成鹽劑的重量 比為(110 120) (35 45) (6 8) (2 4) (6 10)。由于本發(fā)明選用了耐水性好的聚酯多元醇和蓖麻油，其中，蓖麻油為疏水性結(jié)構(gòu) 的聚醚物質(zhì)，同時采用硅烷的內(nèi)部交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得水性聚氨酯膠粘劑的耐水性得以大幅提 高；加入氨類硅烷偶聯(lián)劑后，胺基與殘留異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)，可水解的硅氧基團(tuán)發(fā)生水解縮 聚而使體系交聯(lián)、擴(kuò)鏈；通過以上過程，制得的膠水既有好的粘接強(qiáng)度，又有好的耐水性，能 夠滿足水煮型聚氨酯膠粘劑的性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 在裝有攪拌器、溫度計(jì)回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器中，加入聚己二酸-1，6-己二醇 100g，蓖麻油10g，在100°C 120°C條件下，真空干燥1小時，加入甲苯二異氰酸酯35g、二 月桂酸二丁基錫0. 02g,升溫至70 85°C反應(yīng)2小時后，加入二羥甲基丙酸DMPA 5g反應(yīng)1 小時，然后降溫至40°C以下，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷2g攪拌30min，加入三乙胺6g使 予聚體中和成鹽，并加入丙酮50g降低粘度，然后在高速剪切下加入237g去離子水進(jìn)行乳 化，最后升溫蒸出丙酮，得到泛藍(lán)光乳白色的水性聚氨酯膠粘劑，其固含量40%，固含量按 照GB/T2793-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；粘度為(涂_4杯，25°C ) :17s，粘度按照GB/T2794-1995 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)施例2 在裝有攪拌器、溫度計(jì)回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器中，加入聚己二酸-1，4-丁二醇 新戊二醇100g，蓖麻油20g，異佛爾酮二異氰酸酯45g，加入辛酸亞錫0. 02g,升溫至73 86°C反應(yīng)2小時后，加入二羥甲基丙酸DMPA 8g反應(yīng)1小時，然后降溫至40°C以下，力口 入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷4g攪拌30min，加入三乙胺IOg使予聚體中和 成鹽，并加入丙酮52g降低粘度，然后在高速剪切下加入305g去離子水進(jìn)行乳化，最后 升溫蒸出丙酮，得到泛藍(lán)光乳白色的水性聚氨酯膠粘劑，其固含量38%，固含量按照GB/ T2793-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；粘度為(涂_4杯，25°C) 15s，粘度按照GB/T2794-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn) 行檢驗(yàn)。實(shí)施例3 在裝有攪拌器、溫度計(jì)回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器中，加入聚己內(nèi)酯二醇100g，蓖麻 油15g，在100°C 120°C條件下真空干燥1小時，加入二苯基甲烷_4，4' 二異氰酸酯40g、 二月桂酸二丁基錫0. 03g,升溫至72 90°C反應(yīng)2小時后，加入二羥甲基丙酸DMPA 7g反應(yīng) 1小時，然后降溫至40°C以下，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷3g攪拌30min，加入三乙胺8g使 予聚體中和成鹽，并加入丙酮47g降低粘度，然后在高速剪切下加入249g去離子水進(jìn)行乳化，最后升溫蒸出丙酮，得到泛藍(lán)光乳白色的 水性聚氨酯膠粘劑，其固含量41%，固含量按 照GB/T2793-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；粘度為(涂_4杯，25°C ) : 18s，粘度按照GB/T2794-1995 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。
權(quán)利要求
一種水性聚氨酯膠粘劑，其特征是它由聚酯多元醇、蓖麻油、異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑、有機(jī)硅烷、成鹽劑、溶劑、催化劑、去離子水為原料合成所得，其中，聚酯多元醇和蓖麻油的混合物∶異氰酸酯∶親水?dāng)U鏈劑∶有機(jī)硅烷∶成鹽劑的重量比為(110～120)∶(35～45)∶(6～8)∶(2～4)∶(6～10)，聚酯多元醇和蓖麻油之間的重量比為100∶(10～20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述聚酯多元醇為聚己二酸-1， 6-己二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇新戊二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚碳酸酯-1，6-己二醇酯二醇 的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸 酯、二苯基甲烷-4，4' _ 二異氰酸酯、1，6_己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯中的任一 種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述溶劑為丙酮、丁酮或N-甲 基吡咯烷酮；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述催化劑為二月桂酸二丁基 錫或辛酸亞錫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述親水性擴(kuò)鏈劑為二羥甲基 丙酸、二羥甲基丁酸中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述有機(jī)硅烷為3-氨丙基三乙 氧基硅烷或3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑，其特征是所述成鹽劑為三乙胺或氫氧化鈉。
9.權(quán)利要求1所述水性聚氨酯膠粘劑的制備方法如下將聚酯多元醇和蓖麻油放置在密閉容器中，二者間的重量比為100 10 20，在 100°C 120°C條件下真空干燥1小時，然后降溫至70°C，加入異氰酸酯后滴加催化劑，升溫 至75 90°C反應(yīng)2小時，加入親水性擴(kuò)鏈劑和溶劑反應(yīng)1小時，降溫至40°C，加入有機(jī)硅烷 反應(yīng)0. 5小時，經(jīng)成鹽劑中和后，快速分散于去離子水中，升溫蒸出溶劑，從而獲得目標(biāo)物； 其中，聚酯多元醇和蓖麻油的混合物異氰酸酯親水?dāng)U鏈劑有機(jī)硅烷成鹽劑的重量 比為(110 120) (35 45) (6 8) (2 4) (6 10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法，所述水性聚氨酯膠粘劑，它由聚酯多元醇、蓖麻油、異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑、有機(jī)硅烷、成鹽劑、溶劑、催化劑、去離子水為原料合成所得。由于本發(fā)明選用了耐水性好的聚酯多元醇和蓖麻油，蓖麻油為疏水性結(jié)構(gòu)的聚醚物質(zhì)，同時采用硅烷的內(nèi)部交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得水性聚氨酯膠粘劑的耐水性得以大幅提高；加入氨類硅烷偶聯(lián)劑后，胺基與殘留異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)，可水解的硅氧基團(tuán)發(fā)生水解縮聚而使體系交聯(lián)、擴(kuò)鏈；通過以上過程，制得的膠水既有好的粘接強(qiáng)度，又有好的耐水性，能夠滿足水煮型聚氨酯膠粘劑的性能。
文檔編號C09J175/14GK101962524SQ201010500510
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者蔡炳照, 鐘樹良 申請人:江蘇力合粘合劑有限公司