专利名称：一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及粘合剂，尤其涉及一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂及其制备方法。
背景技术：
湿固化型单组分聚氨酯粘合剂的固化机理是通过与水反应形成交联网络达到一定的强度，这类粘合剂已得到广泛应用，但一般的单组分粘合剂固化速度都很慢，不适用于连续化生产。
目前，湿固化型单组分聚氨酯粘合剂的制备方法均采用过量的多异氰酸酯与
多元醇化合物予聚，予聚物的端基为异氰酸酯基(-NCO基)，含量通常在2%-10%。一般NCO含量低，予聚物分子量较高，则胶的粘度大，储存期、开放时间短，固化期时间短，NCO含量高，则胶的粘度小，储存期、开放时间长，固化期时间长。从应用上讲，制备一种既有较长储存期和开放时间，又能在短时间内固化的该类粘合剂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种储存期和开放时间长、固化期时间短的无溶剂单组分聚氨酯粘合剂及其制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现
一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂，其特征在于，该粘合剂包括以下组分及含量(重量％):
异氰酸酯 70~90;
多元醇 8 28;
助剂 1 2;所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1:5~15。所述的异氰酸酯选自多官能度异氰酸酯化合物，包括2， 4-甲苯二异氰酸酯(TDI) 、 2， 4，-二苯基甲垸二异氰酸酯(2， 4'-MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二亚甲基苯二异氰酸酯(XDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI (液化MDI)中的一种或儿种。
所述的多元醇选自官能度为2或3、分子量为800-5000的聚醚多元醇及聚酯多元醇，包括聚乙二醇-800、聚乙二醇-1000、聚环氧丙烷二醇(分子量1000-2000)、聚环氧丙烷三醇(分子量3000-5000)或聚二元酸二元醇酯(分子量1000-2000)。
所述的催化剂为有机金属盐类，包括蓖麻酸锌、蓖麻酸铅或蓖麻酸锡。
所述的络合剂包括乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯。
一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下
步骤
(1) 按以下组分及含量(重量％)备料
异氰酸酯 70~90多元醇 8~28助剂 1~2所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1:5 15;
(2) 将异氰酸酯的17.5%~45%与多元醇在20~501:反应，得到予聚物；
(3) 将剩余的异氰酸酯加到予聚物中，稀释该予聚物；
(4) 加入助剂，混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂；或者，该方法包括以下步骤
(1) 按以下组分及含量(重量％)备料
异氰酸酯 70~90多元醇 8~28助剂 1 2所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1:5 15;
(2) 将异氰酸酯的17.5% 45%与多元醇在20 50°(:反应，得到予聚物；
(3) 将剩余的异氰酸酯与催化剂反应，得到催化剂接枝的异氰酸酯；
(4) 将予聚物、接枝的异氰酸酯、络合剂混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂。
所述的异氰酸酯选自多官能度异氰酸酯化合物，包括2， 4-甲苯二异氰酸酯(TDI) 、 2， 4，-二苯基甲垸二异氰酸酯(2， 4，-MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二亚甲基苯二异氰酸酯(XDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI (液化MDI)中的一种或几种。
所述的多元醇选自官能度为2或3、分子量为800-5000的聚醚多元醇及聚酯多元醇，包括聚乙二醇-800、聚乙二醇-1000、聚环氧丙垸二醇(分子量1000-2000)、聚环氧丙垸三醇(分子量3000-5000)或聚二元酸二元醇酯(分子量1000-2000)。
所述的催化剂为有机金属盐类，包括蓖麻酸锌、蓖麻酸铅或蓖麻酸锡。
所述的络合剂包括乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯。
本发明属湿固化型，用于和多元醇予聚的异氰酸酯分子上最好带有常温状态下具有不同反应活性的NCO基团，如TDI、 2， 4'-MDI ，高活性NCO基在予聚时被羟基消耗，留下常温下反应活性低、高温下反应活性增大的NCO基；用于作为活性稀释剂的异氰酸酯，最好在常温下粘度较低，如PAPI 、液化MDI等；所用催化剂被助剂络合，常温下失活，高温遇水重现催化活性。
与现有技术相比，本发明无溶剂单组分聚氨酯粘合剂具有储存期和开放时间长、固化期时间短等优点，在温度小于5(TC，相对湿度小于60%的环境中，开放时间大于120分钟，而在130-14(TC条件下，遇水能在30秒内迅速固化，可应用于汽车内饰顶棚制造。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1
本实施例中，多异氰酸酯采用日本三井武田公司生产的2， 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)(牌号T-IOO)、拜尔公司生产的多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)(牌号Desmodur 44V20L)，多元醇釆用上海高桥石油化工有限公司生产的聚乙二醇-800，催化剂采用自制的蓖麻酸锌，络合剂釆用上海化学试剂公司的乙酰丙酮(A.R)。
一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，该方法包括以下步骤(1)蓖麻酸锌的制备将81.4g氧化锌与768g蓖麻酸混合，升温至22(TC时全溶，在23(TC保温反应30分钟，冷却得蓖麻酸锌，反应式如下；C17H32(OH)COO \2C17H32(OH)COOH+ ZnO - C17H32(OH)COOz Zn
(2) 将4g蓖麻酸锌与1650g稀释剂异氰酸酯PAPI反应，得到蓖麻酸锌接枝的PAPI，反应式如下
IjJCO 义CO 义CO Ci7h32(oh)coo\ , IJJCOIJICO ，COOY(C17H32COO)2-Zn
(3) 予聚物制备称取lmol (800g)聚乙二醇-800，逐渐加到2mol (350g)的TDI中，在30-40"C的条件下反应2小时，得到予聚物；
(4) 混合将上述步骤中得到的蓖麻酸锌接枝的PAPI、予聚物和54g络合剂乙酰丙酮混合均匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂。
上述制备的粘合剂具有120分钟以上的开放时间(在完全开放的情况下，温度<50°(3，相对湿度<60% )，且能在130-14(TC条件下，遇水迅速固化。实施例2
一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，该方法包括以下步骤
(1) 按以下组分及含量(重量％)备料
2， 4'-二苯基甲垸二异氰酸酯(2， 4'-MDI) 1144g多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI) 1398g聚乙二醇-1000 1000g蓖麻酸锌 6g乙酰乙酸乙酯 30g
(2) 将2， 4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(2， 4'-MDI)与聚乙二醇-1000在20~30。C反应，得到予聚物；
(3) 将多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)加到予聚物中，稀释该予聚物；
(4) 加入蓖麻酸锌和乙酰乙酸乙酯，混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂。实施例3
一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，该方法包括以下步骤(1)按以下组分及含量(重量％)备料
六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 3000g碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI (液化MDI) 6000g聚环氧丙烷三醇(分子量3000 ) 800g蓖麻酸铅 12.5g乙酰乙酸乙酯 187.5g
(2) 将六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与聚环氧丙烷三醇(分子量3000)在40~50'C反应，得到予聚物；
(3) 将碳化二亚胺-脲酮亚胺改性MDI (液化MDI)加到予聚物中，稀释该予聚物；
(4) 加入蓖麻酸铅和乙酰乙酸乙酯，混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂。实施例4
一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，该方法包括以下步骤
(1)按以下组分及含量(重量％)备料
多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI) 8300g
聚环氧丙垸二醇(分子量IOOO) 1550g
蓖麻酸锌 15g
乙酰乙酸乙酯 135g
(2) 将3300g多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)与聚环氧丙烷二醇(分子量IOOO)在30 4(TC反应，得到予聚物；
(3) 将剩余的多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)加到予聚物中，稀释该予聚物；
(4) 加入蓖麻酸锌和乙酰乙酸乙酯，混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂。
权利要求
1.一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂，其特征在于，该粘合剂包括以下组分及含量(重量％)异氰酸酯70～90；多元醇 8～28；助剂1～2；所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1∶5～15。
2. 根据权利要求1所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂，其特征在于，所 述的异氰酸酯选自多官能度异氰酸酯化合物，包括2， 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、 2， 4，-二苯基甲垸二异氰酸酯(2， 4'-MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 、 二 亚甲基苯二异氰酸酯(XDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、碳化二亚胺 -脲酮亚胺改性MDI (液化MDI)中的一种或几种。
3. 根据权利要求1所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂，其特征在于，所 述的多元醇选自官能度为2或3、分子量为800-5000的聚醚多元醇及聚酯多元醇， 包括聚乙二醇-800、聚乙二醇-1000、聚环氧丙垸二醇(分子量1000-2000)、聚环 氧丙垸三醇(分子量3000-5000)或聚二元酸二元醇酯(分子量1000-2000)。
4. 根据权利要求1所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂，其特征在于，所 述的催化剂为有机金属盐类，包括蓖麻酸锌、蓖麻酸铅或蓖麻酸锡。
5. 根据权利要求1所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂，其特征在于，所 述的络合剂包括乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯。
6. —种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤(1) 按以下组分及含量(重量％)备料异氰酸酯 70~90 多元醇 8~28 助剂 1~2 所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1:5 15;(2) 将异氰酸酯的17.5% 45%与多元醇在20~50°(:反应，得到予聚物；(3) 将剩余的异氰酸酯加到予聚物中，稀释该予聚物；(4) 加入助剂，混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂； 或者，该方法包括以下步骤(1) 按以下组分及含量(重量％)备料异氰酸酯 70-90多元醇 8~28 助剂 1~2 所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1:5 15;(2) 将异氰酸酯的17.5%~45%与多元醇在20~50"反应，得到予聚物；(3) 将剩余的异氰酸酯与催化剂反应，得到催化剂接枝的异氰酸酯；(4) 将予聚物、接枝的异氰酸酯、络合剂混匀，得到无溶剂单组分聚氨酯粘合剂。
7. 根据权利要求6所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，其特 征在于，所述的异氰酸酯选自多官能度异氰酸酯化合物，包括2， 4-甲苯二异氰酸 酯(TDI)、2，4，-二苯基甲烷二异氰酸酯(2，4，-MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、 二亚甲基苯二异氰酸酯(XDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、碳化二亚 胺-脲酮亚胺改性MDI (液化MDI)中的一种或几种。
8. 根据权利要求6所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，其特 征在于，所述的多元醇选自官能度为2或3、分子量为800-5000的聚醚多元醇及 聚酯多元醇，包括聚乙二醇-800、聚乙二醇-1000、聚环氧丙烷二醇(分子量 1000-2000)、聚环氧丙烷三醇(分子量3000-5000)或聚二元酸二元醇酯(分子量 1000-2000)。
9. 根据权利要求6所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，其特 征在于，所述的催化剂为有机金属盐类，包括蓖麻酸锌、蓖麻酸铅或蓖麻酸锡。
10. 根据权利要求6所述的一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂的制备方法，其特 征在于，所述的络合剂包括乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯。
全文摘要
本发明涉及一种无溶剂单组分聚氨酯粘合剂及其制备方法，所述的粘合剂包括以下组分及含量(重量％)异氰酸酯70～90；多元醇8～28；助剂1～2；所述的助剂包括催化剂和络合剂，催化剂与络合剂的重量比为1∶5～15。与现有技术相比，本发明无溶剂单组分聚氨酯粘合剂具有储存期和开放时间长、固化期时间短等优点，在温度小于50℃，相对湿度小于60％的环境中，开放时间大于120分钟，而在130-140℃条件下，遇水能在30秒内迅速固化，可应用于汽车内饰顶棚制造。
文档编号C09D175/04GK101597458SQ20081003849
公开日2009年12月9日 申请日期2008年6月3日 优先权日2008年6月3日
发明者徐师兵, 郑福安 申请人:上海巨安科技有限公司