专利名称：异氰酸酯乳液胶粘剂制备方法
技术领域：
本发明是一种异氰酸酯乳液胶粘剂制备方法，属于聚氨酯胶粘剂制备方法。
聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好，耐低温，柔韧性好，粘接强度大等优点，用途日益广阔。目前应用较多的是溶剂型聚氨酯胶粘剂。但由于有机溶剂气味大，易挥发，使用时造成空气污染，易燃，或多或少具有毒性，且价格较贵。近十多年来，保护环境的舆论压力与日俱增，一些发达国家制定了严格的消防法规、溶剂法规和产品标准，所以溶剂型聚氨酯胶粘剂的使用逐渐受到限制。
水性聚氨酯胶粘剂以水为基本介质，具有不燃、无气味、不污染环境、节能、易操作加工等优点。异氰酸酯乳液胶粘剂是一种以异氰酸基封端的水性聚氨酯胶粘剂。异氰酸酯乳液是将异氰酸酯以微粒状分散于水中的产物。异氰酸酯类属疏水性物质，必须在其分子链中引入亲水基团，使分子部分具有亲水性而使整个分子分散于水中，才能形成乳液。但由于异氰酸酯分子链中的异氰酸基易与水发生反应，导致乳液不稳定。因此，如何减少异氰酸基与水反应的比例，制得稳定的乳液，成为制备水性异氰酸酯乳液胶粘剂的技术关键。
1978年，Reuther W将明胶、聚乙二醇、二苯甲烷和MDI与水在高速搅拌下混合，制成异氰酸酯水乳液，但乳液活性期较短。1982年，Bayer公司将正磷酸二酯、异氰酸酯和非离子表面活性剂混合，得到异氰酸酯水乳液但不稳定。1993年，英国人Lovel制成了一种异氰酸酯水乳液，包含异氰酸酯成分和一个不含异氰酸酯活性基团的非离子表面活性剂，其中异氰酸酯成分由脲酮亚胺改性氰酸酯和多元醇反应产物组成该乳液稳定性不好，稳定时间短。为了能在刨花板生产中应用异氰酸酯乳液胶粘剂，该水乳液应有几个小时的稳定期，本发明提供了一种性能优良的异氰酸酯乳液胶粘剂及其制备方法，该胶粘剂特别适用于木质及非木质人造板(如刨花板、MDF等)的生产。
本发明的目的是发明一种制备方法，实现减少异氰酸酯基与水反应的比例，制备成稳定的水性异氰酸酯乳液胶粘剂。
本发明的基本构思是异氰酸酯预聚体由多异氰酸酯类物质，分子式如下OCN-R-NCO (I)式中，R为6-20个碳原子的烷基、环烷基、芳香基或烷芳基，如TDI(2，4-甲苯二异氰酸酯或2，6-甲苯二异氰酸酯)、MDI(4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯)、XDI(苯二亚甲基二异氰酸酯)、NDI(1，5-萘二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基二异氰酸酯)、HTDI(甲基环己基二异氰酸酯)、HMDI(4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯)、TMDI(2，2，4-三甲基己二异氰酸酯或2，4，4-三甲基己二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、TMXDI(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯)等。
或由苯胺与甲醛合成含一定量的多胺混合物后再光气化而得到PAPI(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)，有人亦称之为PMDI或粗MDI，分子式如下 式中n为大于1的整数。
和经真空减压脱水后的多元醇类物质，分子式如下R′-(CH2-CH2-O)m-H (III)式中R′为环氧基、烷氧基、芳氧基或H，m为5-50的整数，按摩尔比20-200∶1分别称取一定量结构式(I)的化合物和经真空减压脱水后的结构式(III)的化合物加入洁净干燥的三口瓶中，装好搅拌器和温度计，并通氮气保护，加热，升温至30-100℃，保温2-4小时后得到异氰酸酯基封端的预聚体，取样分析NCO％和测试粘度后，装入密闭的容器中贮存。前述的“环氧基”是指R-O-基；“烷氧基”是脂R-C-O基，其中烷基R是从1-20个碳原子，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基以及它们的异构体；“芳氧基”指的是R′-O-基，其中R′是芳基，即从芳烃的碳链上移走一个氢原子所得到的，具体说有苯基、萘基、二苯基和烷基苯基如甲苯基、二甲苯基、丁苯基、辛苯基、壬苯基、癸苯基、十八烷基苯基等。
按固含量为30-40％分别称取一定量如上所述的异氰酸酯预聚体和一定浓度的乳化剂水溶液、稳定剂水溶液，简单搅拌混合后，制成异氰酸酯乳液胶粘剂。
其中，乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酰胺或烷基硫酸盐等。乳化剂浓度为0.1-10％。稳定剂是动物胶、明胶、藻朊酸盐、果胶酸盐、酪朊酸盐、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、阿拉伯胶或苯乙烯—马来酸酐共聚物等。稳定剂浓度为0.1-10％。
本发明的优点是具有不燃、无气味、不污染环境、节能易加工操作，生产成本低等特点。
下面是
具体实施例方式例1按摩尔比120∶1分别称取一定量结构式(II)的化合物和经真空减压脱水后的结构式(III)的化合物加入洁净干燥的三口瓶中，装好搅拌器和温度计，并通氮气保护，加热，升温至30-100℃，保温2-4小时后得到异氰酸酯基封端的预聚体。测试预聚体中的异氰酸基的含量。
取如上所述异氰酸酯预聚体样品1g，加2.3g如上所述的水溶液，简单搅拌混合后，制成异氰酸酯乳液A。观察乳液颜色、乳液颗粒，分别在乳化后1小时、2小时、3小时测定乳液中的异氰酸基变化情况，观察乳液状态及其活性期。
例2用例1中所述步骤，改变预聚体的摩尔比为140∶1、160∶1、180∶1，可以得到另外三种预聚体，按照例1同样的操作，可以得到另外三种异氰酸酯乳液B、C、D，同样测试他们的各项性能。列表如下表1乳液各项性能
注表中NCO％表示乳化后第3小时乳液中保留的异氰酸基含量占原始异氰酸基含量的百分数。
从上述例子可以得出A、B、C、D四种乳液稳定期均在4个小时以上，且第3小时乳液中保留的异氰酸基含量均较高，尤其是乳液C，NCO％为85.27％，乳液稳定期达7个小时。完全可以满足生产的需要。
用例2中的异氰酸酯乳液胶粘剂样品C按下述步骤生产一木质刨花板样品。将木片(混合树种1820g)经刨片机加工成刨花，使用前先将刨花混合均匀，放入拌胶机中，开动搅拌机(转速600-700转/分)，通过一个气动的雾化喷嘴将异氰酸酯乳液胶粘剂均匀喷洒到刨花上，该乳液是用异氰酸酯预聚体(106g)与水(247g)简单搅拌而得。喷洒完成后，将喷胶后的刨花装入铺装机中，上下表面均用垫板(用脱膜剂处理过的)覆盖，然后放入预压机中预压(压力为1.5MPa，时间为20s)成形，成形后的刨花被送到热压机热压，热压采用三段式热压法，热压温度170℃，热压时间6min，热压压力3.6MPa，然后释去压力后，幅面尺寸325mm×325mm，名义厚度12mm的刨花板就制成了。
用上述的步骤，只改变原料种类，用稻草和麦草按上述操作，可以得到稻草刨花板和麦草刨花板。
按GB/T4897-92测量其静曲强度、内结合强度、密度，按西德DIN68763V100测量其吸水厚度膨胀率、湿内结合强度。以上各刨花板的物理力学性能如下表表2各种刨花板物理力学性能表
从上述数据中可以知道用如上所述的异氰酸酯乳液胶粘剂制得的各类刨花板的各项物理力学性能均能达到标准。
权利要求
1.一种异氰酸酯乳液胶粘剂制备方法，属于聚氨酯胶粘剂制方法，其特征在于采用多异氰酸酯类物质，分子式如下OCN-R-NCO (I)式中，R为6-20个碳原子的烷基、环烷基、芳香基或烷芳基，或由苯胺与甲醛合成含一定量的多胺混合物后再光气化而得到PAPI(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)，分子式如下 式中n为大于1的整数。和经真空减压脱水后的多元醇类物质，分子式如下R′-(CH2-CH2-O)m-H (III)式中R′为环氧基、烷氧基、芳氧基或H，m为5-50的整数，按摩尔比20-200∶1分别称取，加入洁净干燥的装有搅拌器和温度计的三口瓶中，经氮气保护加热，升温，保温得到异氰酸酯基封端的预制体，取异氰酸酯预聚体，与乳化剂水溶液、稳定剂水溶液搅拌混合，制成异氰酸酯乳液胶粘剂。
2.如权利要求1所述的异氰酸酯乳液胶粘剂制备方法，其特征在于加热升温在30-100℃之间，保温2-4小时。
3.如权利要求1所述的异氰酸酯乳液胶粘剂制备方法，其特征在于乳化剂水溶液浓度为0.1-10％，稳定剂水溶液浓度为0.1-10％，异氰酸酯预聚体固体含量为30-40％。
全文摘要
一种异氰酸酯乳液胶粘剂制备方法,它包括由多异氰酸酯或由苯胺与甲醛合成的多胺混合物再光气化得到的多亚甲基多苯基多异氰酸酯和多元醇类物质合成的异氰酸基封端的预聚体与乳化剂、乳液稳定剂和水搅拌混合得到异氰酸酯乳液胶粘剂,该乳液胶粘剂具有胶接强度高、施胶量低、无溶剂、安全无污染、乳液稳定期长、操作简单方便等特点。该乳液适用于粘接纤维素类物质,特别适用于生产木质及非木质人造板。
文档编号C09J175/04GK1345906SQ0012912
公开日2002年4月24日 申请日期2000年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者顾继友, 韩豫东 申请人:东北林业大学