[发明专利]多重改性的自交联水性聚氨酯胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于汽车、家私、木材、包装材料、纤维、皮革等领域的一种改性水性胶粘剂的制备方法，具体涉及到一种多重改性的自交联水性聚氨酯胶粘剂的制备方法。

背景技术

溶剂型胶粘剂由于含有大量挥发性有机化合物(VOC)，对环境污染严重。保护生态环境舆论的呼声与日俱增，一些发达国家相继制定了消防法规及溶剂法规，限制了溶剂型胶粘剂的使用。随着我国环保法规的日益健全以及人们环保意识的增强，质量好、无污染、与国际标准接轨的环保型胶粘剂将取代溶剂型，成为合成胶粘剂的主流产品，因此开发环保型胶粘剂是国内外胶粘剂工业发展的趋势。

目前，我国水性胶粘剂中，还是以“三醛树脂”胶、聚醋酸乙烯胶及丙烯酸酯树脂胶等为主。“三醛树脂”胶在使用过程中会产生有刺激性气味和毒性的甲醛，对环境造成污染；醋酸乙烯树脂胶的耐水性、耐热性及粘接性能均较差；丙烯酸树脂胶的耐低温性及粘接能力不佳。水性聚氨酯胶粘剂，简称水性PU胶粘剂，它具有耐低温性能好、粘接强度较高、柔韧性好、不燃、无毒、不污染环境、节省能源等优点，且其粘度不随聚合物分子量的改变有明显差异，可将分子量调节到所希望的较高水平，提高其内聚强度，具有广阔的发展前景。

然而国产的水性聚氨酯胶粘剂性能还不能满足多种材料的需要，主要表现在内聚强度低、干燥速度慢、耐高温性较差，无论理论还是应用研究都非常滞后，且产量很小，品种单一，远远满足不了国内市场对这种高品质环保型胶粘剂日益增长的需求。因此如何提高其粘接强度、提高干燥速度、使其品种系列化，以便适合多种用途的需要，是当今学者研究聚氨酯胶粘剂要解决的课题。

为改善水性聚氨酯及其胶膜性能、扩大水性聚氨酯的应用领域，需对聚氨酯进行改性。环氧树脂具有高模量、高强度和耐化学品性能好等优点，可直接参与水性聚氨酯的反应，形成网状结构。提高了水性聚氨酯胶膜的机械性能、耐水性和耐溶剂性等。松香树脂的加入降低了胶粘剂的成本，提高了胶粘剂的初粘强。

本专利将环氧树脂和松香引入水性聚氨酯胶粘剂改性中，得到环氧树脂和松香改性的水性聚氨酯胶粘剂，大大提高了水性聚氨酯的性能，该胶粘剂以水作为溶剂，有利于环保，其性能优异，在汽车、家私、木材、包装材料、纤维、皮革等领域具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明目的在于研究出一种多重改性的自交联水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，该制备方法粘结强度高、干燥速度快、耐水性好、制备方法简单、成本低。

为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明的多重改性自交联水性聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤：

(1)聚氨酯预聚体的制备：在装有搅拌器、温度计、冷凝管的反应设备中，加入多异氰酸酯和低聚物多元醇，在60～80℃下反应2～3h，然后加入扩链剂，反应2～5h，得到聚氨酯预聚体；多异氰酸酯和低聚物多元醇物质的量的比为：3.1～1.3∶1；多异氰酸酯与扩链剂的质量比为10∶1.5～2.7

(2)改性的聚氨酯预聚体的合成：在60～80℃下将松香树脂和环氧树脂同时加到步骤(1)得到的聚氨酯预聚体反应3～5h，得到改性的聚氨酯预聚体，其中，松香树脂∶多异氰酸酯∶环氧树脂的质量比为2～4∶20∶1～2；

(3)改性水性聚氨酯分散体的合成：向步骤(2)得到的改性聚氨酯预聚体中加水，用高速分散机以2500～4000rpm/min的速度分散，加入中和剂和交联剂在35℃～40℃乳化10～30min，得到改性水性聚氨酯胶粘剂；所述中和度为85～100％，加水乳化后，使改性水性聚氨酯分散体的固含量为32～40％，所述的交联剂质量占改性聚氨酯预聚体、水和中和剂的总质量的0.1％～0.25％；

(4)改性水性聚氨酯胶粘剂配胶：向步骤(3)得到的改性水性聚氨酯分散体中加入增稠剂和消泡剂，得改性的水性聚氨酯胶粘剂；所述的增稠剂∶改性水性聚氨酯分散体∶消泡剂的质量比为0.1～0.5∶100∶0.05～0.3。

所述步骤(1)的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)。

所述步骤(1)的低聚物多元醇聚酯多元醇，如：聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、一缩二乙二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇；聚醚多元醇，如：聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇，其他低聚物多元醇，如聚丁二烯二醇。