一种在层压条件下用于pha材料粘接的水性粘合剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂及其制备方法，该粘合剂包括：二元酸为103-152重量份、二元胺为100重量份、小分子二元醇为52.8重量份、三官能团异氰酸酯3-14重量份；两官能团异氰酸酯12-38重量份；液体聚酯二元醇40-60重量份；亲水二元醇4-8重量份；溶剂10-30重量份；催化剂0.1-0.3重量份；该制备方法包括：合成酰胺类大分子二元醇；制备聚氨酯高分子预聚体；中和成盐。本发明的优越效果在于：通过本申请的制备方法，按不同配比合成的水性粘合剂应用于PHA与其本身、与PC及与PETG在热压120℃、2MPa、30min和冷压25℃、2MPa、10min条件下，全部剥离力数值均高于3.5N/cm的国家标准；拓展了PHA材料在层压制卡、制证领域的应用范围，填补了国内外空白。
【专利说明】-种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂及其制 备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于高分子材料粘结的粘合剂，涉及一种水性粘合剂及其制备方法， 具体涉及一种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚轻基脂肪酸酯（PHA, polyhydroxyalkanoates)是由很多微生物合成的一种细 胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料。当前PHA作为生物塑料、精细化学药品、可植入 的生物材料、内服药和生物燃料的应用已日趋成熟，但是国内外尚未有该种材料在层压制 卡、制证领域中应用的报道，其原因除了聚羟基脂肪酸酯生产成本较高，很难同PVC、PETG 等材料竞争外，它还很难与其他材料相互粘合，且目前并没有适合PHA使用的粘合剂，导致 其制卡产品质量难以达到相关行业标准，这也成为拓展PHA材料在上述领域应用的一个亟 待解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种在层压条件下用于PHA材 料粘接的水性粘合剂制备方法。
[0004] 一种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂，包括以下成份：二元酸为 103-152重量份、二元胺为100重量份、小分子二元醇为52. 8重量份、三官能团异氰酸酯 3- 14重量份；两官能团异氰酸酯12-38重量份；液体聚酯二元醇40-60重量份；亲水二元醇 4- 8重量份；溶剂10-30重量份；催化剂0. 1-0. 3重量份。
[0005] 进一步地，所述二元酸包括戊二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、二聚脂肪酸中的一种 或多种。
[0006] 进一步地，所述二元胺为己二胺或癸二胺；所述小分子二元醇为1，3-丙二醇。
[0007] 进一步地，所述三官能团异氰酸酯为六次甲基二异氰酸酯三聚体。
[0008] 进一步地，所述两官能团异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸 酯。
[0009] 进一步地，所述液体聚酯二元醇是数均分子量为1000-6000的二元醇，优选为，所 述数均分子量为2000-3000的二元醇。
[0010] 进一步地，所述亲水二元醇为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺。
[0011] 进一步地，所述溶剂为丁酮、乙酸丁酯或碳酸二甲酯；所述催化剂为二丁基二月桂 酸锡；所述中和剂为三乙胺或氨基磺酸。
[0012] 一种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂的制备方法，至少包括以下步 骤：
[0013] S01 :合成酰胺类大分子二元醇；
[0014] 将二元酸、二元胺加入到反应容器中，在惰性气氛下，高温高压反应1-2小时后， 降至常压，加入小分子二元醇反应3-8小时，然后减压蒸馏除去过量的小分子二元醇，得到 酰胺类大分子二元醇；
[0015] S02 :制备聚氨酯高分子预聚体；
[0016] 将上述得到的酰胺类大分子二元醇与三官能团异氰酸酯、两官能团异氰酸酯、 液体聚酯二元醇、亲水二元醇、催化剂和溶剂加入到另一反应容器中，在惰性气氛下控温 70-90°C反应3-5小时后，得到聚氨酯高分子预聚体；
[0017] 制备聚氨酯高分子预聚体的原料重量份数为：三官能团异氰酸酯3-14重量份；两 官能团异氰酸酯12-38重量份；液体聚酯二元醇40-60重量份；酰胺类大分子二醇10-20重 量份；亲水二元醇4-8重量份；溶剂10-30重量份；催化剂0. 1-0. 3重量份；
[0018] S03 :将聚氨酯高分子预聚体中和成盐，乳化分散，减压蒸馏后得到水性粘合剂；
[0019] 在上述聚氨酯高分子预聚体中加入中和剂，成盐后倒入蒸馏水中乳化分散，减压 蒸馏除去溶剂后得到水性粘合剂。
[0020] 与现有技术相比，本发明的优越效果在于：通过本申请的制备方法，按不同配比合 成的水性粘合剂应用于PHA与其本身、与PC及与PETG在热压120°C、2MPa、30min和冷压 25-C、2MPa、10min的层压条件下，粘合剂的全部剥离力数值均高于3. 5N/cm的国家标准；通 过该粘合剂与PHA粘合，拓展了 PHA材料在层压制卡、制证领域的应用范围，填补了国内外 空白。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本 发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0022] 实施例1
[0023] S01 :合成酰胺类大分子二元醇
[0024] 在氮气环境下，向装有搅拌器的耐压容器中加入130g戊二酸，564g二聚脂肪酸， 58g己二胺，86g癸二胺，控制反应器内压强10X10 5Pa，温度为200°C，反应1. 5小时后降至 常压，再加入380gl，3-丙二醇，控制压强为10X 105Pa，温度为200°C，反应4小时后，降至 常压另经减压蒸馏除去未反应的1，3-丙二醇，得到酰胺类大分子二元醇；
[0025] S02 :制备聚氨酯高分子预聚体
[0026] 在氮气环境下，向装有搅拌器和回流冷凝管的反应容器中，加入步骤S01中合成 的酰胺类大分子二元醇14重量份，数均分子量为3000的液体聚酯二元醇30重量份，二羟 甲基丁酸4重量份，六次甲基二异氰酸酯三聚体10重量份，异佛尔酮二异氰酸酯15重量 份，丁酮27重量份，二丁基二月桂酸锡0. 1重量份，混合均匀后，控制温度85°C，反应5小时 得到聚氨酯高分子预聚体。
[0027] S03 :中和成盐，乳化分散
[0028] 向聚氨酯高分子预聚体中加入三乙胺3重量份，搅拌10分钟后，倒入500重量份 蒸馏水中乳化分散，另经减压蒸馏得到水性粘合剂。
[0029] 实施例2
[0030] S01 :合成酰胺类大分子二元醇
[0031] 在氮气环境下，向装有搅拌器的耐压容器中加入1128g二聚脂肪酸，116g己二胺， 控制反应器内压强10X l〇5Pa，温度为200°C，反应1. 5小时后降至常压，再加入380gl，3-丙 二醇，控制压强为10X l〇5Pa，温度为200°C，反应4小时后，降至常压另经减压蒸馏除去未 反应的1，3-丙二醇，得到酰胺类大分子二元醇；
[0032] S02 :制备聚氨酯高分子预聚体
[0033] 在氮气环境下，向装有搅拌器和回流冷凝管的反应容器中，加入步骤S01中合成 的酰胺类大分子二元醇18重量份，数均分子量为3000的液体聚酯二元醇38重量份，N-甲 基二乙醇胺4重量份，六次甲基二异氰酸酯三聚体11重量份，异佛尔酮二异氰酸酯12重量 份，碳酸二甲酯30重量份，二丁基二月桂酸锡0. 1重量份，混合均匀后，控制温度85°C，反应 5小时得到聚氨酯高分子预聚体；
[0034] S03 :中和成盐，乳化分散
[0035] 向聚氨酯高分子预聚体中加入3重量份氨基磺酸，搅拌10分钟后，倒入500重量 份蒸馏水中乳化分散，另经减压蒸馏得到水性粘合剂。
[0036] 实施例3
[0037] S01 :合成酰胺类大分子二元醇
[0038] 在氮气环境下，向装有搅拌器的耐压容器中加入144g己二酸，158g庚二酸，58g己 二胺，86g癸二胺，控制反应器内压强10X10 5Pa，温度为200°C，反应1. 5小时后降至常压， 再加入380gl，3-丙二醇，控制压强为10 X 105Pa，温度为200°C，反应4小时后，降至常压另 经减压蒸馏除去未反应的1，3-丙二醇，得到酰胺类大分子二元醇；
[0039] S02 :制备聚氨酯高分子预聚体
[0040] 在氮气环境下，向装有搅拌器和回流冷凝管的反应容器中，加入步骤S01中合成 的酰胺类大分子二元醇18重量份，数均分子量为2000的液体聚酯二元醇40重量份，二羟 甲基丁酸4重量份，六次甲基二异氰酸酯三聚体8重量份，异佛尔酮二异氰酸酯15重量份， 乙酸丁酯27重量份，二丁基二月桂酸锡0. 1重量份，混合均匀后，控制温度85°C，反应4小 时得到聚氨酯高分子预聚体；
[0041] S03 :中和成盐，乳化分散
[0042] 向聚氨酯高分子预聚体中加入3重量份三乙胺，搅拌10分钟后，倒入500重量份 蒸馏水中乳化分散，另经减压蒸馏得到水性粘合剂。
[0043] 以上为通过本申请一种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂制备方法， 按不同配比合成的3种水性粘合剂，在常温下为白色乳浊液；所述水性粘合剂应用于PHA与 其本身、与PC及与PETG在热压120°C，2MPa，30min ;冷压（25°C )，2MPa，10min条件下层压； 复合后的剥离力数值见下表1，全部剥离力数值均高于3. 5N/cm的国家标准，即通过本申请 所述水性粘合剂制备方法得到的3种粘合剂均能实现PHA在层压条件下与PC、PETG和与其 自身复合的粘合力要求，其中实施例2中得到的粘合剂的力值最大。
[0044] 表1不同配方粘合剂在层压条件下对PHA材料的粘接强度
[0045]
【权利要求】
1. 一种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂，其特征在于，包括以下成份：二 元酸为103-152重量份、二元胺为100重量份、小分子二元醇为52. 8重量份、三官能团异氰 酸酯3-14重量份；两官能团异氰酸酯12-38重量份；液体聚酯二元醇40-60重量份；亲水 二元醇4-8重量份；溶剂10-30重量份；催化剂0. 1-0. 3重量份。
2. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述二元酸包括戊二酸、己二酸、 庚二酸、癸二酸、二聚脂肪酸中的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述二元胺为己二胺或癸二胺；所 述小分子二元醇为1，3-丙二醇。
4. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述三官能团异氰酸酯为六次甲 基二异氰酸酯三聚体。
5. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述两官能团异氰酸酯为异佛尔 酮二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸酯。
6. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述液体聚酯二元醇是数均分子 量为1000-6000的二元醇。
7. 根据权利要求6所述的水性粘合剂，其特征在于，所述液体聚酯二元醇是数均分子 量为2000-3000的二元醇。
8. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述亲水二元醇为二羟甲基丙酸、 二羟甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺。
9. 根据权利要求1所述的水性粘合剂，其特征在于，所述溶剂为丁酮、乙酸丁酯或碳酸 二甲酯；所述催化剂为二丁基二月桂酸锡；所述中和剂为三乙胺或氨基磺酸。
10. -种在层压条件下用于PHA材料粘接的水性粘合剂的制备方法，其特征在于，至少 包括以下步骤： 501 :合成酰胺类大分子二元醇； 将二元酸、二元胺加入到反应容器中，在惰性气氛下，高温高压反应1-2小时后，降至 常压，加入小分子二元醇反应3-8小时，然后减压蒸馏除去过量的小分子二元醇，得到酰胺 类大分子二元醇； 所述合成酰胺类大分子二元醇的原料重量份数为：二元酸为103-152重量份、二元胺 为100重量份、小分子二兀醇为52. 8重量份； 502 :制备聚氨酯高分子预聚体； 将上述得到的酰胺类大分子二元醇与三官能团异氰酸酯、两官能团异氰酸酯、液体聚 酯二元醇、亲水二元醇、催化剂和溶剂加入到另一反应容器中，在惰性气氛下控温70-90°C 反应3-5小时后，得到聚氨酯高分子预聚体； 制备聚氨酯高分子预聚体的原料重量份数为：三官能团异氰酸酯3-14重量份；两官能 团异氰酸酯12-38重量份；液体聚酯二元醇40-60重量份；酰胺类大分子二醇10-20重量 份；亲水二元醇4-8重量份；溶剂10-30重量份；催化剂0. 1-0. 3重量份； 503 :将聚氨酯高分子预聚体中和成盐，乳化分散，减压蒸馏后得到水性粘合剂； 在上述聚氨酯高分子预聚体中加入中和剂，成盐后倒入蒸馏水中乳化分散，减压蒸馏 除去溶剂后得到水性粘合剂。
【文档编号】C08G18/60GK104119830SQ201410332032
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】杨扬, 翁楠昌, 刘柏松, 李维, 鹿秀山, 李春刚 申请人:公安部第一研究所, 天津博苑高新材料有限公司