本发明涉及胶粘剂，具体涉及一种耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂，以及这种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法。
背景技术：
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，具有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。
由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。在人们日益重视环境保护的今天，以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制。聚氨酯树脂的水性化，使得水性聚氨酯已逐步取代溶剂型聚氨酯，成为聚氨酯工业发展的重要方向。
现有的水性聚氨酯胶粘剂的种类很多，但是大多数水性聚氨酯胶粘剂不具有高强的耐高温耐腐蚀性能，粘接强度小，防水性能较差，整体的稳定性、耐磨性和柔韧性较差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法，这种水性聚氨酯胶粘剂具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性能，且粘接强度大。采用的技术方案如下：
一种耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于由下述重量配比的原料制成：异佛尔酮二异氰酸酯25-35份，聚四氢呋喃40-50份，2,2-二羟甲基丙酸2-8份，催化剂0.05-0.15份，n-甲基吡咯烷酮5-15份，氢氧化钾2-2.4份，水110-130份，异佛尔酮二胺0.5-1.5份，阻燃剂1.3-1.8份，纳米蒙脱土3.2-3.5份，硅烷偶联剂2.3-2.8份，含氟低聚物二元醇6.5-7.8份。
优选方案中，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺中的一种或其中多种的组合。
优选方案中，所述阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、五溴乙基苯、三氯溴甲烷、羟基铝和硼酸盐中的一种或其中多种的组合。优选硼酸盐为四硼酸钠。
优选方案中，所述纳米蒙脱土的层间距为1.96nm。
优选方案中，上述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选方案中，上述含氟低聚物二元醇为十二氟二元醇。
本发明还提供上述耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：异佛尔酮二异氰酸酯25-35份，聚四氢呋喃40-50份，2,2-二羟甲基丙酸2-8份，催化剂0.05-0.15份，n-甲基吡咯烷酮5-15份，氢氧化钾2-2.4份，水110-130份，异佛尔酮二胺0.5-1.5份，阻燃剂1.3-1.8份，纳米蒙脱土3.2-3.5份，硅烷偶联剂2.3-2.8份，含氟低聚物二元醇6.5-7.8份；
（2）将氢氧化钾溶解于水中，得到氢氧化钾水溶液，备用；
（3）将聚四氢呋喃加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应容器内，并升温至115-120℃（优选120℃），然后对反应容器内部抽真空，在反应容器内保持115-120℃的情况下搅拌2-2.5小时（优选2小时）；
（4）将反应容器内的温度降温至83-87℃（优选85℃），依次加入2,2-二羟甲基丙酸和n-甲基吡咯烷酮，并搅拌25-50分钟（优选30分钟）；再依次加入阻燃剂和纳米蒙脱土，并搅拌30-50分钟（优选30分钟）；
（5）使反应容器内的温度保持在83-87℃，向反应容器内加催化剂，并按照1-1.2小时（优选1小时）滴完的速度向反应容器内滴加异佛尔酮二异氰酸酯，并搅拌2-2.5小时（优选2小时）；再依次加入硅烷偶联剂和含氟低聚物二元醇，并搅拌30-40分钟（优选40分钟）；
（6）将反应容器内的温度降温至40-50℃（优选45℃），加入氢氧化钾水溶液，并搅拌30-40分钟；然后加入异佛尔酮二胺，继续搅拌2-2.5小时（优选2小时），得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂。
通常，步骤（6）中，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂之后将其从反应容器内取出，出料过程中通过过滤滤除其中的杂质。
本发明的水性聚氨酯胶粘剂中：异佛尔酮二异氰酸酯作为聚氨酯主料；聚四氢呋喃属聚醚二元醇，与异佛尔酮二异氰酸酯反应合成聚氨酯；2,2-二羟甲基丙酸作为亲水剂；n-甲基吡咯烷酮作为溶剂；氢氧化钾作为中和剂；异佛尔酮二胺作为后扩链剂。添加的纳米蒙脱土能够提高水性聚氨酯胶粘剂的粘结性能，较好的消除了无机材料与有机聚合物间的热膨胀系数不匹配的现象，改善流动性，提高表面硬度和耐磨性；添加的硅烷偶联剂（如γ-氨丙基三乙氧基硅烷）能够降低乳胶膜吸水率，增大表面接触角，使乳胶膜的稳定性、柔韧性、耐酸碱性、耐老化性能得到了显著提高；添加的含氟低聚物二元醇（如十二氟二元醇）使水性聚氨酯胶粘剂有更强的耐热性和耐溶剂性。
本发明的水性聚氨酯胶粘剂使用的溶剂少，用于食品包装袋，通过该水性聚氨酯胶粘剂把包装袋的膜层和纸层进行粘接，节约成本还无毒，绿色环保，还具有耐低高温、耐腐蚀、柔韧性好、粘接强度大、防水性能好的性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：异佛尔酮二异氰酸酯25份，聚四氢呋喃40份，2,2-二羟甲基丙酸2份，催化剂0.05份（均为辛酸亚锡），n-甲基吡咯烷酮5份，氢氧化钾2份，水110份，异佛尔酮二胺0.5份，阻燃剂1.3份（均为磷酸三丁酯），纳米蒙脱土3.2份（纳米蒙脱土的层间距为1.96nm），硅烷偶联剂2.3份（均为γ-氨丙基三乙氧基硅烷），含氟低聚物二元醇6.5份（均为十二氟二元醇）；
（2）将氢氧化钾溶解于水中，得到氢氧化钾水溶液，备用；
（3）将聚四氢呋喃加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应容器内，并升温至115℃，然后对反应容器内部抽真空，在反应容器内保持115℃的情况下搅拌2.5小时；
（4）将反应容器内的温度降温至83℃，依次加入2,2-二羟甲基丙酸和n-甲基吡咯烷酮，并搅拌50分钟；再依次加入阻燃剂和纳米蒙脱土，并搅拌40分钟；
（5）使反应容器内的温度保持在83℃，向反应容器内加催化剂，并按照1.2小时滴完的速度向反应容器内滴加异佛尔酮二异氰酸酯，并搅拌2.5小时；再依次加入硅烷偶联剂和含氟低聚物二元醇，并搅拌30分钟；
（6）将反应容器内的温度降温至40℃，加入氢氧化钾水溶液，并搅拌30分钟；然后加入异佛尔酮二胺，继续搅拌2.5小时，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂。
步骤（6）中，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂之后将其从反应容器内取出，出料过程中通过过滤滤除其中的杂质。
实施例2
本实施例中，耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：异佛尔酮二异氰酸酯30份，聚四氢呋喃45份，2,2-二羟甲基丙酸5份，催化剂0.1份（均为二月桂酸二丁基锡），n-甲基吡咯烷酮10份，氢氧化钾2.2份，水120份，异佛尔酮二胺1份，阻燃剂1.5份（均为五溴乙基苯），纳米蒙脱土3.3份（纳米蒙脱土的层间距为1.96nm），硅烷偶联剂2.5份（均为γ-氨丙基三乙氧基硅烷），含氟低聚物二元醇7份（均为十二氟二元醇）；
（2）将氢氧化钾溶解于水中，得到氢氧化钾水溶液，备用；
（3）将聚四氢呋喃加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应容器内，并升温至120℃，然后对反应容器内部抽真空，在反应容器内保持120℃的情况下搅拌2小时；
（4）将反应容器内的温度降温至85℃，依次加入2,2-二羟甲基丙酸和n-甲基吡咯烷酮，并搅拌30分钟；再依次加入阻燃剂和纳米蒙脱土，并搅拌30分钟；
（5）使反应容器内的温度保持在85℃，向反应容器内加催化剂，并按照1小时滴完的速度向反应容器内滴加异佛尔酮二异氰酸酯，并搅拌2小时；再依次加入硅烷偶联剂和含氟低聚物二元醇，并搅拌40分钟；
（6）将反应容器内的温度降温至45℃，加入氢氧化钾水溶液，并搅拌35分钟；然后加入异佛尔酮二胺，继续搅拌2小时，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂。
步骤（6）中，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂之后将其从反应容器内取出，出料过程中通过过滤滤除其中的杂质。
实施例3
本实施例中，耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：异佛尔酮二异氰酸酯35份，聚四氢呋喃50份，2,2-二羟甲基丙酸8份，催化剂0.15份（均为三乙烯二胺），n-甲基吡咯烷酮15份，氢氧化钾2.4份，水130份，异佛尔酮二胺1.5份，阻燃剂1.8份（均为四硼酸钠），纳米蒙脱土3.5份（纳米蒙脱土的层间距为1.96nm），硅烷偶联剂2.8份（均为γ-氨丙基三乙氧基硅烷），含氟低聚物二元醇7.8份（均为十二氟二元醇）；
（2）将氢氧化钾溶解于水中，得到氢氧化钾水溶液，备用；
（3）将聚四氢呋喃加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应容器内，并升温至118℃，然后对反应容器内部抽真空，在反应容器内保持118℃的情况下搅拌2.2小时；
（4）将反应容器内的温度降温至87℃，依次加入2,2-二羟甲基丙酸和n-甲基吡咯烷酮，并搅拌40分钟；再依次加入阻燃剂和纳米蒙脱土，并搅拌40分钟；
（5）使反应容器内的温度保持在87℃，向反应容器内加催化剂，并按照1.1小时滴完的速度向反应容器内滴加异佛尔酮二异氰酸酯，并搅拌2.2小时；再依次加入硅烷偶联剂和含氟低聚物二元醇，并搅拌35分钟；
（6）将反应容器内的温度降温至50℃，加入氢氧化钾水溶液，并搅拌30分钟；然后加入异佛尔酮二胺，继续搅拌2.2小时，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂。
步骤（6）中，得到耐高温耐腐蚀的水性聚氨酯胶粘剂之后将其从反应容器内取出，出料过程中通过过滤滤除其中的杂质。
对实施例1-3的水性聚氨酯胶粘剂和对照组的水性聚氨酯胶粘剂（对照组为普通的市售水性聚氨酯胶粘剂）进行性能测试，测试方法如下：
1：抗拉强度与断裂伸长率的检测，将实施例1-3、对照组的水性聚氨酯胶粘剂分别放入烘干箱烘干凝固，采用拉力检测设备检测抗拉强度与断裂伸长率。
2：耐溶剂性检测，将实施例1-3、对照组的水性聚氨酯胶粘剂分别凝固成块状，分别浸泡在乙酸乙酯、酒精、丙酮溶剂里，10分钟后根据取出观察块状表面腐蚀，比较耐溶剂性。
3：耐老化性的检测，将实施例1-3、对照组的水性聚氨酯胶粘剂分别放置在室内室外相同环境下，观察半年后的耐老化情况。
4：附着力的检测，将实施例1-3、对照组的水性聚氨酯胶粘剂分别用于卡纸与镭射膜直接的转移，测试方法是：用水性聚氨酯胶粘剂转移后，用3m胶带反拉，观察镭射层与卡纸结合是否牢实，有无剥离点。
5：耐磨性的检测，将实施例1-3、对照组的水性聚氨酯胶粘剂分别凝固成块，使用打磨盘对其摩擦，观察其破损情况，检测其磨损的厚度。
6：耐高温的检测：用实施例1-3、对照组的水性聚氨酯胶粘剂转移好的卡纸，置于150℃的烘箱内1分钟，取出卡纸并观察其表面情况（如光泽度是否变化，是否变雾白）。
测试结果如下表所示：
注：上表耐溶剂项目中，“1、2、3、4”表示四个样品耐溶剂性能的排名，其中1最好，4最差。
从上表可以看出，本发明实施例1-3的水性聚氨酯胶粘剂的抗拉强度、断裂伸长率均明显大于对照组的水性聚氨酯胶粘剂；本发明实施例1-3的水性聚氨酯胶粘剂的耐溶剂性明显优于对照组的水性聚氨酯胶粘剂，即本发明实施例1-3的水性聚氨酯胶粘剂的耐腐蚀性能更好；耐老化性能、耐高温性能和耐磨性也均明显优于对照组的水性聚氨酯胶粘剂。