一种水性聚氨酯胶黏剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，属于化学合成技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着人们的安全和环保意识的加强，水性聚氨酯胶黏剂的研究得以迅速发展。水 性聚氨酯胶黏剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶黏剂，与溶剂型相比具有 无溶剂、无污染、成膜性好、粘接力强、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易掺混有利于改 性等优点。90年代后已逐渐在汽车内饰物粘接、厨房用品制造、复合薄膜制造、鞋底鞋帮粘 接、服装加工等方面得到应用。
[0003] 国外水性聚氨酯胶粘剂的发展速度明显快于其它胶粘剂产品，且品种多、产量大 如拜耳公司U53、U54等系列产品，大日本油墨公司的Hydran Hw及AP系列产品，日本公司 的TO乳液CVC36及水性乙烯基PU胶粘剂CU系列产品等，这些胶粘剂一般都具有较好的初 粘性、耐水性和耐温性等。近年来环境保护的压力迫使一些传统产品逐渐淡出市场，而高固 含量的水性聚氨酯胶黏剂逐渐成为主流产品，水性聚氨酯胶粘剂以其独特的优异性能向着 高性能、功能化和进一步扩大应用领域的方向发展。
[0004] 为了响应环保的要求，现在国内外都在研发性能优异的水性聚氨酯胶黏剂，从而 取代溶剂型的胶黏剂。对于亲水性扩链剂，目前，国内常用的亲水性扩链剂是二羟甲基丙 酸，之后改用二羟甲基丁酸，专利CN200410101799.X采用二羟甲基丙酸作为亲水性扩链 剂，得到的胶黏剂的固含量20%左右。美国专利US-5432228采用乙二胺基乙磺酸钠作为亲 水性扩链剂，但是市场上无乙二胺基乙磺酸钠销售，需要进行合成，制备乙二胺基乙磺酸钠 所需的原料2-氯乙磺酸钠价格昂贵。现有技术中制备的水性聚氨酯胶黏剂存在如下问题： 第一，水性聚氨酯胶黏剂剥离强度普遍很低，第二，胶黏剂固含量低，第三，原材料成本高。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种水性聚氨酯胶黏剂的制 备方法，制备出固含量高，分散稳定性好，剥离强度较高的水性聚氨酯胶黏剂。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案得以实现： 一种水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该方法是以二异氰酸酯、聚乙二醇、聚酯二元醇、 羧酸型亲水性扩链剂、小分子扩链剂、磺酸型亲水性扩链剂为反应原料，在催化剂的作用 下，加热反应后减压蒸馏得到水性聚氨酯胶黏剂，反应原料组成以摩尔比计，二异氰酸酯： 聚乙二醇：聚酯二元醇：羧酸型亲水性扩链剂：小分子扩链剂：磺酸型亲水性扩链剂= (25~40) : 3 : 7 : Y : 7. 5 : (5~Y)，Y取值0到5之间、包括0和5的任意数值。
[0007]上述的水性聚氨酯胶黏剂中，聚乙二醇、聚酯二元醇分别为聚醚型和聚酯型的多 元醇，两者按照不同比例混合使用，得到的胶黏剂的性能比单独使用聚醚型或单独使用聚 酯型都要高出很多；优选的，所述聚乙二醇为TOG2k，所述聚酯二元醇为分子量2000的聚酯 二元醇，但不限于此。
[0008] 上述的制备方法中，包括六个步骤： a. 将聚酯二元醇和聚乙二醇加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应设备中，然后 分别加入羧酸型亲水性扩链剂和二异氰酸酯的丙酮溶液，搅拌均匀后，加入催化剂，缓慢升 温，在70~80°C，搅拌反应3~4h ; b. 加入小分子扩链剂，在60~70°C，搅拌反应l~2h ; c. 加入磺酸型亲水性扩链剂，用红外检测，直到异氰酸酯基特征峰消失，得到初聚液； d. 向初聚液中加入中和剂，中和亲水性扩链剂，在30~40°C，搅拌0. 5h，得到预聚物； e. 向预聚物中缓慢滴加水，搅拌乳化分散； f. 80°C下减压蒸馏，脱去低沸点溶剂丙酮，即得到水性聚氨酯胶黏剂。
[0009] 上述的制备方法中，优选的，所述羧酸型亲水扩链剂为2, 2-二羟甲基丙酸， 2, 2-二羟甲基丁酸，二羟基半酯中的一种或几种的组合。
[0010] 上述的制备方法中，优选的，所述磺酸型亲水扩链剂为乙二胺双-2-羟基丙磺酸 钠，1，2-二羟基丙磺酸钠，氨基磺酸钠，1，4- 丁二醇-2-磺酸钠及1，4- 丁二醇二甲烷磺酸 盐中的一种或几种的组合。
[0011] 上述的制备方法中，优选的，所述聚酯二元醇为聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己二 酸-1，6-丁二醇酯、聚e -己内酯、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚中的一种或几种的组合。 [0012] 上述的制备方法中，优选的，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙烯 二胺中的一种或几种的组合。
[0013] 上述的制备方法中，优选的，所述二异氰酸酯为脂肪族的二异氰酸 酯 0NC-(CH2)4-NC0、 0NC-(CH2)6-NC0、 0NC-(CH2)8-NC0、 0NC-(CH2)12-NC0、 1，5-二异氰酸-2-甲基戊烷中的一种或几种的组合，或为脂环族的二异氰酸酯
【主权项】
1. 一种水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，该方法是以二异氰酸酯、聚乙二醇、聚酯二元 醇、羧酸型亲水性扩链剂、小分子扩链剂、磺酸型亲水性扩链剂为反应原料，在催化剂的作 用下，加热反应后减压蒸馏得到水性聚氨酯胶黏剂，反应原料组成以摩尔比计，二异氰酸 酯：聚乙二醇：聚酯二元醇：羧酸型亲水性扩链剂：小分子扩链剂：磺酸型亲水性扩链 剂=(25~40) : 3 : 7 : Y : 7. 5 : (5~Y)，Y取值O到5之间、包括O和5的任意数值。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，该方法还包括六个步骤： a. 将聚酯二元醇和聚乙二醇加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应设备中，然后 分别加入羧酸型亲水性扩链剂和二异氰酸酯的丙酮溶液，搅拌均匀后，加入催化剂，缓慢升 温，在70~80°C，搅拌反应3~4h ; b. 加入小分子扩链剂，在60~70°C，搅拌反应Uh ; c. 加入磺酸型亲水性扩链剂，用红外检测，直到异氰酸酯基特征峰消失，得到初聚液； d. 向初聚液中加入中和剂，中和亲水性扩链剂，在30~40°C，搅拌0. 5h，得到预聚物； e. 向预聚物中缓慢滴加蒸馏水，搅拌乳化分散； f. 80°C下减压蒸馏，脱去低沸点溶剂丙酮，即得到水性聚氨酯胶黏剂。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述羧酸型亲水扩链剂为2, 2-二羟 甲基丙酸，2, 2-二羟甲基丁酸，二羟基半酯中的一种或几种的组合。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述磺酸型亲水扩链剂为乙二胺 双-2-羟基丙磺酸钠，1，2-二羟基丙磺酸钠，氨基磺酸钠，1，4-丁二醇-2-磺酸钠及1，4-丁 二醇二甲烷磺酸盐中的一种或几种的组合。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚酯二元醇为聚己二 酸-1，4-丁二醇酯、聚己二酸-1，6-丁二醇酯、聚ε-己内酯、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃 醚中的一种或几种的组合。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二 丁基锡、三乙烯二胺中的一种或几种的组合。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯为脂肪族的 二异氰酸酯 ONC-(CH2)4-NCO、ONC-(CH2)6-NCO、ONC-(CH2)8-NCO、ONC-(CH2)12-NCO、 1，5-二异氰酸-2-甲基戊烷中的一种或几种的组合，或为脂环族的二异氰酸酯
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述小分子扩链剂为1，4 丁 二醇、HO- (CH2) 2-OH、
I2N- (CH2) 2-NH2、 H2N- (CH2) 6-NH2、H2N- (CH2) 8-謝2、H2N- (CH2) 10-謝2 中的一柙或儿柙的组合。
9. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中和剂为三乙胺。
10. 根据权利要求1~9任意一项所述的制备方法得到的水性聚氨酯胶黏剂。
【专利摘要】本发明提供了一种水性聚氨酯胶黏剂的制备方法。该方法是以二异氰酸酯、聚乙二醇、聚酯二元醇、羧酸型亲水性扩链剂、小分子扩链剂、磺酸型亲水性扩链剂为反应原料，在催化剂的作用下，加热反应后减压蒸馏得到水性聚氨酯胶黏剂。本发明采用羧酸型和磺酸型共混的扩链剂，在合适的条件下反应，同时采用合适原料物质的量比，调整反应的温度，适合的溶剂等工艺条件，解决了通常制备的水性聚氨酯胶黏剂的剥离强度和固含量较低，原料成本较高的问题。本发明制得合乎市场质量标准要求的一种水性聚氨酯胶黏剂，与现有制备水性聚氨酯胶黏剂方法相比，原料较便宜，固含量和剥离强度更高，分散稳定性好，工艺简单，对环境友好，易于规模化生产。
【IPC分类】C08G18-38, C09J175-08, C09J175-06, C08G18-32, C08G18-66, C08G18-34, C08G18-42, C08G18-12, C08G18-48
【公开号】CN104628981
【申请号】CN201510067132
【发明人】邓超, 张昌稳, 任倩
【申请人】新纶科技（常州）有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月10日