本发明属于胶黏剂技术领域，具体涉及一种水性植绒胶及其制备方法。
背景技术：
随着社会的发展及生活水平的提高，汽车工业发展迅速，人们对汽车业中的密封材料要求越来越高，发展性能佳的密封材料成为当前业内研究的热点。汽车植绒密封条是汽车领域较常见的一种密封材料，其主要包括车窗侧密封条(水切)及车窗玻璃导槽，其功能为外部风雨的密封、防止灰尘进入、减低噪音、玻璃更容易滑动等，而在汽车植绒密封条的制作过程中必不可少的一种试剂是植绒胶，其性能的好坏直接影响汽车植绒密封条的密封效果。因此，开发性能优异的植绒胶势在必行。
植绒胶根据其使用的溶剂不同大致可分为有机溶剂型胶及水性胶，由于国家和地方日益严格的环保政策及法律法规的制订，水性植绒胶以绿色环保的优势成为植绒胶行业当前乃至今后一段时间发展的主流趋势，将得到更加普遍的使用。目前使用较多的水性植绒胶是聚丙烯酸酯类乳液胶粘剂，其价廉、制备和使用方便、耐老化和对多种纤维都有很好的粘接力系其长处，但是，在耐磨、耐水和柔软性方面还存在不足，尤其是丙烯酸酯乳液植绒胶的交联单体多为羟甲基丙烯酰胺和交联剂多为甲醚化羟甲基三聚氰胺，含有的羟甲基基团会缓慢地释放甲醛，毒性较大，不能满足对纺织品日趋严格的环保要求。
现有技术中出现了以水性聚氨酯为主要成分的水性植绒胶，这种水性植绒胶刚好避免了聚丙烯酸酯类植绒胶的缺点，但其仍然存在耐水性、耐磨性不佳的问题，往往在实际应用中给工业生产带来不便。市面上的水性植绒胶还普遍存在粘结强度不高，稳定性、抗水性能、手感和透气透湿性均较差的缺陷，还有部分胶粘剂存在使用不安全、焙烘温度太高等缺点。
因此，开发一种综合性能优异，使用安全环保的植绒胶符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进水性胶黏剂行业的发展具有非常重要的意义。
技术实现要素：
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种水性植绒胶及其制备方法，该制备方法简便易操作，制备原料环保无害，制备成本低廉，适合大规模生产；制备得到的水性植绒胶具有耐水性、耐磨性、耐候性佳，粘结强度高，稳定性、抗水性能、手感和透气透湿性优异，使用安全、绿色、环保的优点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种水性植绒胶，由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯20-30份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺5-10份、端羟基水性聚氨酯30-40份、封闭型异氰酸酯交联剂1-5份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)(cas号：61241-59-6)1-3份、含氟三羟基硅烷类化合物0.5-1份、乳化剂2-5份、引发剂0.1-0.5份、水50-60份。
进一步地，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、仲醇脂肪醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚和烷基酚醚磺基琥珀酸钠盐中的至少一种。
进一步地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
进一步地，所述3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯、超支化聚乙烯亚胺溶于n,n-二甲基乙酰胺中，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去n,n-二甲基乙酰胺，用乙醚洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重。
优选地，所述3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯、超支化聚乙烯亚胺、n,n-二甲基乙酰胺的质量比为1:1:(8-12)。
进一步地，所述含氟三羟基硅烷类化合物的制备方法，包括如下步骤：将三氟氯葡酸、3-氨丙基三羟基硅烷混合，在60-80℃下搅拌反应3-5小时，后按质量比3:1加入水和二氯甲烷，进行分液，取有机相，用无水硫酸镁除水，过滤，取滤液，旋蒸除去二氯甲烷，得到含氟羟基硅烷类化合物。
优选地，所述三氟氯葡酸、3-氨丙基三羟基硅烷的质量比为1.77:1。
进一步地，所述水性植绒胶的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水和乳化剂加入到乳化釜中，水的加入量为总量的40-50％，乳化剂的加入量为总量的80-90％，边搅拌边加入水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺、端羟基水性聚氨酯，搅拌均匀后，得到混合物a；
s2、将剩余量的水和剩余量的乳化剂加入到另一乳化釜中，边搅拌边加入封闭型异氰酸酯交联剂、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)、含氟三羟基硅烷类化合物和引发剂，搅拌均匀后，得到混合物b；
s3、将经过步骤s1制备得到的混合物a和经过步骤s2制备得到的混合物b混合，搅拌均匀后，得到所述水性植绒胶。
进一步地，所述水性植绒胶的使用方法，包括如下步骤：将水性植绒胶涂胶于60-80℃的被植物体上，固化即可。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的水性植绒胶制备方法简便易操作，制备原料环保无害，制备成本低廉，适合大规模生产；制备得到的水性植绒胶具有耐水性、耐磨性、耐候性佳，粘结强度高，稳定性、抗水性能、手感和透气透湿性优异，使用安全、绿色、环保的优点。通过引入水溶性端烯丙基酸基超支化聚酯、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)、含氟三羟基硅烷类化合物这些带有不饱和键的单体，在固化阶段会聚合形成三维网络结构，提高胶的综合性能，通过聚合固化，引入氟硅结构，能进一步提高材料的综合性能；引入的含氟三羟基硅烷类化合物固化后形成憎水基团，提高固化后胶的耐水性；引入端羟水性聚氨酯和季铵盐结构，能显著提高粘附强度；封闭型异氰酸酯交联剂在常温下稳定，不与胶内其他成分发生化学反应，固化时，由于加热使得其解封，再与其他带有羟基和氨基的物质发生交联反应，进一步提高胶的综合性能。
具体实施方式
本发明一种水性植绒胶，由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯20-30份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺5-10份、端羟基水性聚氨酯30-40份、封闭型异氰酸酯交联剂1-5份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)(cas号：61241-59-6)1-3份、含氟三羟基硅烷类化合物0.5-1份、乳化剂2-5份、引发剂0.1-0.5份、水50-60份。
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、仲醇脂肪醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚和烷基酚醚磺基琥珀酸钠盐中的至少一种。所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的至少一种。所述3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯、超支化聚乙烯亚胺溶于n,n-二甲基乙酰胺中，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去n,n-二甲基乙酰胺，用乙醚洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重。所述3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯、超支化聚乙烯亚胺、n,n-二甲基乙酰胺的质量比为1:1:(8-12)。所述含氟三羟基硅烷类化合物的制备方法，包括如下步骤：将三氟氯葡酸、3-氨丙基三羟基硅烷混合，在60-80℃下搅拌反应3-5小时，后按质量比3:1加入水和二氯甲烷，进行分液，取有机相，用无水硫酸镁除水，过滤，取滤液，旋蒸除去二氯甲烷，得到含氟羟基硅烷类化合物。所述三氟氯葡酸、3-氨丙基三羟基硅烷的质量比为1.77:1。
所述水性植绒胶的制备方法，包括如下步骤：s1、将水和乳化剂加入到乳化釜中，水的加入量为总量的40-50％，乳化剂的加入量为总量的80-90％，边搅拌边加入水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺、端羟基水性聚氨酯，搅拌均匀后，得到混合物a；s2、将剩余量的水和剩余量的乳化剂加入到另一乳化釜中，边搅拌边加入封闭型异氰酸酯交联剂、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)、含氟三羟基硅烷类化合物和引发剂，搅拌均匀后，得到混合物b；s3、将经过步骤s1制备得到的混合物a和经过步骤s2制备得到的混合物b混合，搅拌均匀后，得到所述水性植绒胶。
所述水性植绒胶的使用方法，包括如下步骤：将水性植绒胶涂胶于60-80℃的被植物体上，固化即可。所述原料均为商业购买。本发明提供的水性植绒胶制备方法简便易操作，制备原料环保无害，制备成本低廉，适合大规模生产；制备得到的水性植绒胶具有耐水性、耐磨性、耐候性佳，粘结强度高，稳定性、抗水性能、手感和透气透湿性优异，使用安全、绿色、环保的优点。通过引入水溶性端烯丙基酸基超支化聚酯、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)、含氟三羟基硅烷类化合物这些带有不饱和键的单体，在固化阶段会聚合形成三维网络结构，提高胶的综合性能，通过聚合固化，引入氟硅结构，能进一步提高材料的综合性能；引入的含氟三羟基硅烷类化合物固化后形成憎水基团，提高固化后胶的耐水性；引入端羟水性聚氨酯和季铵盐结构，能显著提高粘附强度；封闭型异氰酸酯交联剂在常温下稳定，不与胶内其他成分发生化学反应，固化时，由于加热使得其解封，再与其他带有羟基和氨基的物质发生交联反应，进一步提高胶的综合性能。
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
实施例1提供一种水性植绒胶，由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯20份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺5份、端羟基水性聚氨酯30份、封闭型异氰酸酯交联剂1份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)1份、含氟三羟基硅烷类化合物0.5份、十二烷基硫酸钠2份、过硫酸钾0.1份、水50份。
所述3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯1kg、超支化聚乙烯亚胺1kg溶于n,n-二甲基乙酰胺8kg中，在60℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去n,n-二甲基乙酰胺，用乙醚洗涤产物3次，再置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重。
所述含氟三羟基硅烷类化合物的制备方法，包括如下步骤：将三氟氯葡酸1.77kg、3-氨丙基三羟基硅烷1kg混合，在60℃下搅拌反应3小时，后按质量比3:1加入水和二氯甲烷，进行分液，取有机相，用无水硫酸镁除水，过滤，取滤液，旋蒸除去二氯甲烷，得到含氟羟基硅烷类化合物。
所述水性植绒胶的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水和乳化剂加入到乳化釜中，水的加入量为总量的40％，乳化剂的加入量为总量的80％，边搅拌边加入水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺、端羟基水性聚氨酯，搅拌均匀后，得到混合物a；
s2、将剩余量的水和剩余量的乳化剂加入到另一乳化釜中，边搅拌边加入封闭型异氰酸酯交联剂、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)、含氟三羟基硅烷类化合物和引发剂，搅拌均匀后，得到混合物b；
s3、将经过步骤s1制备得到的混合物a和经过步骤s2制备得到的混合物b混合，搅拌均匀后，得到所述水性植绒胶。
所述水性植绒胶的使用方法，包括如下步骤：将水性植绒胶涂胶于60℃的被植物体上，固化即可。
实施例2
实施例2提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述水性植绒胶由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯23份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺7份、端羟基水性聚氨酯33份、封闭型异氰酸酯交联剂2份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)1.5份、含氟三羟基硅烷类化合物0.7份、仲醇脂肪醇聚氧乙烯醚3份、过硫酸钠0.2份、水53份。
实施例3
实施例3提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，一种水性植绒胶，由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯25份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺7.5份、端羟基水性聚氨酯35份、封闭型异氰酸酯交联剂3份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)2份、含氟三羟基硅烷类化合物0.7份、蓖麻油聚氧乙烯醚3.6份、引发剂0.3份、过硫酸铵55份。
实施例4
实施例4提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，一种水性植绒胶，由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯28份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺9份、端羟基水性聚氨酯38份、封闭型异氰酸酯交联剂4份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)2.5份、含氟三羟基硅烷类化合物0.9份、乳化剂4.5份、引发剂0.45份、水59份。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、仲醇脂肪醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚醚磺基琥珀酸钠盐按质量比1:1:3:2混合而成。所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐按质量比1:3:2:2混合而成。
实施例5
实施例5提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，一种水性植绒胶，由如下重量份的各原料制成：水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯30份、3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺10份、端羟基水性聚氨酯40份、封闭型异氰酸酯交联剂5份、d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)3份、含氟三羟基硅烷类化合物1份、烷基酚醚磺基琥珀酸钠盐5份、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.5份、水60份。
对比例1
对比例1提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，配方中没有添加水溶性端丙烯酸酯基超支化聚酯。
对比例2
对比例2提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，配方中没有添加3-氯-2-羟基丙烯酸丙酯离子化改性超支化聚乙烯亚胺。
对比例3
对比例3提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，配方中没有添加d-甘露醇1,6-二(2-异氰基-3-甲基-2-丁烯酸酯)。
对比例4
对比例4提供一种水性植绒胶及其制备方法，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，配方中没有添加含氟三羟基硅烷类化合物。
对比例5
对比例5提供一种市售水性聚氨酯类植绒胶。
为了进一步说明本发明实施例所述水性植绒胶的技术效果，将上述各例中的水性植绒胶涂覆于60℃的被植物体上，固化后，至于水洗牢度、干磨牢度、耐溶剂性、柔韧性和手感进行测试，其结果列于表1中，其中，水洗牢度按照gb/t8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》进行测试，耐磨性检测按gb/t21196-2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定》进行测试。
表1基于实施例1-5、对比例1-5中水性植绒胶的性能测试表
从表1中可以看出，实施例1-5中的水性植绒胶具有明显优于现有技术(对比例5)的性能，其水洗牢度、干磨牢度、耐溶剂性、柔韧性和手感性能更加优异，这是各成分协同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。