一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚氨酯胶粘剂技术领域，具体说是一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前，聚氯乙烯防水卷材的铺设粘接多以氯丁橡胶型粘接剂进行满粘施工，由于聚氯乙烯防水卷材含有一定量增塑剂，氯丁橡胶型胶粘剂在应用一段时间后，增塑剂会由聚氯乙烯防水卷材中析出而进入胶粘剂层，从而使胶粘剂层的胶膜变软发粘，导致胶粘剂的粘接强度下降，甚至失去粘接作用，因此现有的氯丁橡胶型粘接剂的耐候性和粘接性都无法满足聚氯乙烯防水卷材的长期防水性能要求。
3.现有的溶剂型聚氨酯胶粘剂并不适合聚氯乙烯防水卷材上，一方面，现有的溶剂聚氨酯胶粘剂并非针对聚氯乙烯防水卷材及施工特点而制得，其初粘力差，耐水性能及耐候性差，不能保证聚氯乙烯防水卷材长久的粘接性能和防水性要求；另一方面，现有的溶剂型聚氨酯胶粘剂不挥发含量低，不含端-nco基团，不具备反应活性，初粘性差，与水泥、混凝土的粘接性能不佳，特别是在平整度差的水泥或混凝土表面施工时，粘结性能更差，目前国内并没有专门的适合于聚氯乙烯防水卷材与水泥、混凝土满粘所需的聚氨酯胶粘剂。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂及其制备方法。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，以重量份计，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯180～210份，改性聚酯三元醇10～40份，2-氯乙醇0.4～0.8份，第二聚酯二元醇720～850份和乙酸乙酯390～472份；
7.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
8.在反应釜中加入三羟甲基丙烷，升温至55～65℃，在搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，加入第一聚酯二元醇，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇；
9.其中三羟甲基丙烷、甲苯二异氰酸酯和第一聚酯二元醇的质量比为134：522：2700～3300。
10.所述改性聚酯三元醇的羟值为27～35mgkoh/g。
11.优选的，第一聚酯二元醇和第二聚酯二元醇均为平均分子量900～1100的聚己二酸乙二醇酯。
12.优选的，以重量份计，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯190～200份，改性聚酯三元醇20～30份，2-氯乙醇0.4～0.6份，第二聚酯二元醇780～810份和乙酸乙酯400～420份。
13.本发明公开了一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
14.①
在反应釜中加入三羟甲基丙烷，升温至55～65℃，在搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，加入第一聚酯二元醇，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇；
15.其中三羟甲基丙烷、甲苯二异氰酸酯和第一聚酯二元醇的质量比为134：522：2700～3300；
16.②
以重量份计，将0.4～0.8份2-氯乙醇和10～40份步骤
①
所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，先加入1.56～5.96份的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在78～82℃，反应2.5～3.5小时，将温度降至50℃以下，加入剩余的甲苯二异氰酸酯，然后分3～5次加入第二聚酯二元醇720～850份，将反应控制在78～82℃反应2.5～3.5小时，降温至50～60℃，加入乙酸乙酯390～472份，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂；
17.其中甲苯二异氰酸酯的总量为180～210份。
18.优选的制备方法，将反应控制在78～82℃反应2.5～3.5小时，检测nco含量为1.0％～1.5％时，停止反应。
19.本发明相比现有技术具有以下优点：
20.本发明的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，采用聚酯二元醇与自制的改性聚酯三元醇合用，制备了初粘力高，且以-nco封端的湿固化活性聚氨酯胶粘剂，另外，在胶粘剂分子结构中引入氯元素使得合成的胶粘剂极性增大，提高了对聚氯乙烯防水卷材的粘接性能，由于本发明的聚氨酯分子结构中含有大量的氨酯结构，与增塑剂不相容，因此能有效避免聚氯乙烯防水卷材中增塑剂的析出，既保证了聚氯乙烯防水卷材的性能，又保证了胶粘剂长久的粘结性能和耐候性。
21.本发明的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，可以用于聚氯乙烯防水卷材与水泥、混凝土粘接，所得的胶粘剂初粘力好，持续粘接性能优，剥离强度高，耐候性佳，适合于机场、水库、商场等各种防水工程。
具体实施方式
22.本发明的目的是提供一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂及其制备方法，以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
23.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，以重量份计，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯180～210份，改性聚酯三元醇10～40份，2-氯乙醇0.4～0.8份，第二聚酯二元醇720～850份和乙酸乙酯390～472份；
24.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
25.在反应釜中加入三羟甲基丙烷，升温至55～65℃，在搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，加入第一聚酯二元醇，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇；
26.其中三羟甲基丙烷、甲苯二异氰酸酯和第一聚酯二元醇的质量比为134：522：2700～3300。
27.本发明自制的改性聚酯三元醇是由三羟甲基丙烷、甲苯二异氰酸酯和聚酯二元醇合成而得，与常规的聚酯三元醇相比，由于结构中增加了甲苯二异氰酸酯分子，增加了改性
聚酯三元醇硬段含量，和活性，所制备的聚氨酯胶粘剂大大了提高胶粘剂的初粘力。
28.所述改性聚酯三元醇的羟值为27～35mgkoh/g。
29.优选的，第一聚酯二元醇和第二聚酯二元醇均为平均分子量900～1100的聚己二酸乙二醇酯。
30.优选的，以重量份计，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯190～200份，改性聚酯三元醇20～30份，2-氯乙醇0.4～0.6份，第二聚酯二元醇780～810份和乙酸乙酯400～420份。
31.本发明公开了一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
32.①
在反应釜中加入三羟甲基丙烷，升温至55～65℃，在搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，加入第一聚酯二元醇，控制温度在78～82℃，反应2～3小时，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇；
33.其中三羟甲基丙烷、甲苯二异氰酸酯和第一聚酯二元醇的质量比为134：522：2700～3300；
34.②
以重量份计，将0.4～0.8份2-氯乙醇和10～40份步骤
①
所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，先加入1.56～5.96份的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在78～82℃，反应2.5～3.5小时，将温度降至50℃以下，加入剩余的甲苯二异氰酸酯，然后分3～5次加入第二聚酯二元醇720～850份，将反应控制在78～82℃反应2.5～3.5小时，降温至50～60℃，加入乙酸乙酯390～472份，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂；
35.其中甲苯二异氰酸酯的总量为180～210份。
36.优选的制备方法，将反应控制在78～82℃反应2.5～3.5小时，将nco含量控制在1.0％～1.5％范围内；如果nco含量超过1.5％时，异氰酸根含量较高，胶粘剂在施工过程中会易出现气泡，造成聚氯乙烯防水卷材鼓包现象，并影响胶粘剂的粘接性能，而nco含量少于1.0％时，胶粘剂固化后交联程度低，耐温性能较差，在温度高于70℃时，固化后的胶粘剂胶膜发生软化，易造成聚氯乙烯防水卷材开胶现象。
37.实施例1
38.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯180kg，改性聚酯三元醇10kg，2-氯乙醇0.4kg，第二聚酯二元醇720kg和乙酸乙酯390kg；
39.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
40.在反应釜中加入1.34kg三羟甲基丙烷，升温至55℃，在搅拌下加入5.22kg甲苯二异氰酸酯，控制温度在78℃～82℃，反应2小时，加入27.0kg平均分子量900聚酯二元醇，控制温度在80℃，反应2小时，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇。
41.实施例2
42.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯210kg，改性聚酯三元醇40kg，2-氯乙醇0.8kg，第二聚酯二元醇850kg和乙酸乙酯472kg；
43.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
44.在反应釜中加入2.68kg三羟甲基丙烷，升温至65℃，在搅拌下加入10.44kg甲苯二异氰酸酯，控制温度在78℃～82℃，反应3小时，加入57kg平均分子量950聚酯二元醇，控制温度在78℃～82℃，反应3小时，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇。
45.实施例3
46.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯190kg，改性聚酯三元醇20kg，2-氯乙醇0.5kg，第二聚酯二元醇750kg和乙酸乙酯402kg；
47.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
48.在反应釜中加入1.34kg三羟甲基丙烷，升温至60℃，在搅拌下加入5.22kg甲苯二异氰酸酯，反应2.5小时，加入31.5kg平均分子量1050的聚己二酸乙二醇酯，升温至80℃，反应2.5小时后，检测羟值为27～35mgkoh/g时，停止反应，冷却至室温，得到改性聚酯三元醇。
49.实施例4
50.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯195kg，改性聚酯三元醇30kg，2-氯乙醇0.6kg，第二聚酯二元醇780kg和乙酸乙酯450kg；
51.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
52.在反应釜中加入1.34kg三羟甲基丙烷，升温至62℃，在搅拌下加入5.22kg甲苯二异氰酸酯，反应2小时，加入30.0kg平均分子量1000的聚己二酸乙二醇酯，升温至82℃，反应2.5小时后，检测羟值为27～35mgkoh/g时，停止反应，冷却至室温，得到改性改性聚酯三元醇。
53.实施例5
54.一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯200kg，改性聚酯三元醇35kg，2-氯乙醇0.5kg，第二聚酯二元醇800kg和乙酸乙酯443kg；
55.所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
56.在反应釜中加入1.34kg三羟甲基丙烷，升温至60℃，在搅拌下加入5.22kg甲苯二异氰酸酯，反应3小时，加入33.0kg平均分子量1100的聚己二酸乙二醇酯，升温至80℃，反应2小时，检测羟值为27～35mgkoh/g时，停止反应，冷却至室温，得到改性改性聚酯三元醇。
57.对实施例1～5中的改性聚酯三元醇的性能进行物性检测，结果如表1所示。
58.表1实施例1～5中的改性聚酯三元醇的物性指标
[0059][0060]
实施例6
[0061]
实施例1所述聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0062]
将0.4kg 2-氯乙醇和10kg实施例1所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，加入1.56kg的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在78℃，反应2.5小时，将温度降至50℃以下，加入178.44kg甲苯二异氰酸酯，然后分3次加入第二聚酯二元醇720kg，将反应控制在78℃反应3小时，降温至50℃，加入乙酸乙酯390kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂。
[0063]
实施例7
[0064]
实施例2所述聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0065]
将0.8kg 2-氯乙醇和40kg实施例2所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，加入5.96kg的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在82℃，反应3.5小时，将温度降至50℃以下，加入204.04kg甲苯二异氰酸酯，然后分5次加入第二聚酯二元醇850kg，将反应控制在82℃反应3.5小时，降温至60℃，加入乙酸乙酯472kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂。
[0066]
实施例8
[0067]
实施例3所述聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0068]
将0.5kg 2-氯乙醇和20kg实施例3所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，先加入2.75kg的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在80℃，反应3小时，将温度降至50℃以下，加入187.25kg甲苯二异氰酸酯，然后分5次加入第二聚酯二元醇750kg，将反应控制在80℃反应3.5小时，降温至55℃，加入乙酸乙酯402kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂。
[0069]
实施例9
[0070]
实施例4所述聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0071]
将0.6kg 2-氯乙醇和30kg实施例4所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，先加入4.3kg的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在80℃，反应3小时，将温度降至50℃以下，加入190.7kg甲苯二异氰酸酯，然后分4次加入第二聚酯二元醇780kg，将反应控制在80℃反应3.5小时，降温至55℃，加入乙酸乙酯450kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂。
[0072]
实施例10
[0073]
实施例5所述聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0074]
将0.5kg 2-氯乙醇和35kg实施例5所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，先加入4.62kg的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在82℃，反应3小时，将温度降至50℃以下，加入195.38kg甲苯二异氰酸酯，然后分4次加入第二聚酯二元醇800kg，将反应控制在80℃反应3.5小时，降温至54℃，加入乙酸乙酯443kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂。
[0075]
采用实施例6～10所得的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂进行性能测试，测试标准按照jc863-2011进行，结果如表2所示。
[0076]
表2实施例6～10所得的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂性能表
[0077][0078]
由表2的结果可以看出，首先，本发明的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的粘度为10pa
·
s左右，初粘力高，在与水泥、混凝土满粘后不会发生翘边现象；其次，相比固含量20％左右的现有氯丁橡胶类胶粘剂，不挥发物含量为70％以上，固含量高，尤其适用于平整度差的水泥或混凝土表面进行满粘施工；另外，本发明的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂由于含有端nco基团，初粘力优异，剪切强度高，而且耐热和耐碱性好，后期聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂中的异氰酸根能与空气或水泥、混凝土内的水分发生反应而交联氨酯键和脲键，从而持续发挥粘接作用。本发明的聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，在低温(-40℃)和高温(70℃)下处理240小时后还能保持较高的剪切强度，耐候性优异。
[0079]
对比例1
[0080]
实施例5所述聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0081]
将0.5kg 2-氯乙醇和35kg实施例5所得改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，将温度调节至45～50℃，向其中加入200kg的甲苯二异氰酸酯，反应3小时，然后分4次加入第二聚酯二元醇800kg，将反应控制在80℃反应3.5小时，降温至54℃，加入乙酸乙酯443kg，
搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氨酯胶粘剂1。
[0082]
对比例2
[0083]
一种聚氯乙烯防水卷材用胶粘剂，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯200kg，聚酯三元醇35kg，2-氯乙醇0.5kg，聚酯二元醇800kg和乙酸乙酯443kg；采用的聚酯三元醇为市场上常规的聚酯三元醇，羟基值在35～40mgkoh/g。
[0084]
将0.5kg氯乙醇和35kg聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，先加入4.62kg的甲苯二异氰酸酯，将反应温度控制在82℃，反应3小时，将温度降至50℃以下，加入195.38kg甲苯二异氰酸酯，然后分4次加入第二聚酯二元醇800kg，将反应控制在80℃反应3.5小时，降温至54℃，加入乙酸乙酯443kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氨酯胶粘剂2。
[0085]
对比例3(无氯乙醇改性)
[0086]
一种聚氨酯胶粘剂3，由以下原料组成：甲苯二异氰酸酯200kg，改性聚酯三元醇35kg，第二聚酯二元醇800kg和乙酸乙酯443kg；
[0087]
所述改性聚酯三元醇按照以下步骤制备得到：
[0088]
在反应釜中加入1.34kg三羟甲基丙烷，升温至60℃，在搅拌下加入5.22kg甲苯二异氰酸酯，反应3小时，加入33.0kg平均分子量1100的聚己二酸乙二醇酯，升温至80℃，反应2小时，检测羟值为27～35mgkoh/g时，停止反应，冷却至室温，得到改性改性聚酯三元醇。
[0089]
上述聚氨酯胶粘剂3的制备方法，包括以下步骤：
[0090]
将35kg上述改性聚酯三元醇加入反应釜中搅拌均匀，将温度控制在45～50℃，向其中加入200kg甲苯二异氰酸酯，然后分4次加入第二聚酯二元醇800kg，将反应控制在80℃反应3.5小时，降温至54℃，加入乙酸乙酯443kg，搅拌均匀，降温至35℃以下，放料，得到聚氨酯胶粘剂3。
[0091]
采用对比例1～3所得的聚氨酯胶粘剂进行性能测试，测试标准按照jc863-2011进行，结果如表3所示。
[0092]
表3对比例1～3所得的聚氨酯胶粘剂性能表
[0093][0094][0095]
由表3的结果可以看出，对比例1和实施例10的步骤相比，在制备过程中由于甲苯二异氰酸酯(tdi)没有分次加入，一次加入后，tdi直接和活性高的2-氯乙醇中的羟基反应，2-氯乙醇无法起到聚氨酯封端的作用，所制备的的聚氨酯胶粘剂的粘度较低，初粘力较差，固化后的胶膜内有大量气泡，影响胶粘剂的剪切强度和耐热、耐碱性能；而实施例10中由于采用tdi分次加入，并且第一次加入的量很少，2-氯乙醇作为封端剂，使自制的聚酯三元醇与tdi反应后的三个端-nco基其中的一个封端，而且由于氯元素的接入，整体提高胶粘剂对聚氯乙烯防水卷材的初粘力和剪切强度。
[0096]
对比例2由于没有采用自制的聚酯三元醇，虽然其中的羟基和实施例5自制的改性聚酯多元醇相差不大，但是由于结构中硬段含量低，活性差，因此制备的聚氨酯胶粘剂初粘力小，力学强度小，在使用过程，聚氯乙烯防水卷材易翘边，不能满足粘接需要。
[0097]
对比例3中由于没有采用氯乙醇，产品的分子极性小，初始粘度较低，在使用过程，聚氯乙烯防水卷材易发生翘边现象，无法满足粘结需要。