[发明专利]含有双吗啉聚烷氧基醚催化剂的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有双吗啉聚烷氧基醚催化剂的湿固化聚氨酯热熔胶粘剂，属胶粘剂领域。

背景技术

湿固化聚氨酯热熔胶粘剂(PURHM)组合物通常含有异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物和一种能加速聚氨酯预聚物与湿气(水)反应的催化剂。PURHM胶粘剂室温下为固体，加热至105℃熔融后涂布于基材上，然后与另外一种基材粘合到一起。待PURHM胶粘剂冷却、硬化，在两种被粘基材之间产生一定的初始强度。基材自身的水分及周围环境的湿气与异氰酸酯端基反应形成一种热固性聚合物。在周围环境的温度和湿度下，PURHM大概需要几天的时间方能完全固化。然而，在某些应用场合，要求固化时间较短，最好是几小时左右，从而产品能够更快地进行包装和运输。通常添加催化剂可以提高PURHM胶粘剂的固化速度。

如何选择PURHM胶粘剂的催化剂是一项具有挑战性的工作，这是由于PURHM胶粘剂应用温度超过105℃，这对于PURHM胶粘剂是一个具有挑战性的使用温度。首先，催化剂必须对PURHM胶粘剂没有明显不良影响。当温度超过105℃时，一般用于液体或者热熔胶粘剂的有机锡和铋类催化剂会损害PURHM胶粘剂的热稳定性，导致粘度明显增大。其次，在温度高于105℃时催化剂必须有相对低的挥发性，尤其当PURHM胶粘剂用于滚涂设备等开放环境下，这一特性尤其重要。催化剂在环境中挥发将会影响胶粘剂的质量和固化速度。最后，在周围环境温度和湿度下，催化剂必须在相对短的时间内(约3至4个小时之内)使PURHM胶粘剂固化到足够的强度。

PURHM胶粘剂的一个优点是不含有机溶剂，因此，PURHM胶粘剂能够较好的保护环境。另一个优点是易于使用，对不同基材都有较高的粘接强度和优异的耐热性。美国专利5,550,191提出使用二吗啉二乙基醚(DMDEE)作为热熔胶粘剂催化剂，该专利指出DMDEE可加速湿固化速度同时不明显影响产品的热稳定性。然而，根据ASTMD-2369标准测试，DMDEE催化剂挥发性强，相当于含有76％的VOC，DMDEE从体系中挥发将导致胶粘剂使用和固化的不稳定性。当胶粘剂被用于开放涂布环境、持续暴露在高温和工业通风系统的时候这一问题尤其严重。因为，在不同的暴露时间下，不同量的DMDEE从体系中挥发，致使胶粘剂固化时间不同，这将给生产的质量控制带来不稳定性。美国专利6,020,429提出使用一种二吗啉聚氧乙烯醚(DMPEG)催化剂制造PURHM胶粘剂。为了避免“产生气泡”，催化剂的质量分数需少于0.04％。该胶粘剂组成含有占胶粘剂质量分数“少于0.04％，最好0.005～0.04％之间”的催化剂，该胶粘剂可被用于粘接塑料、金属、木材和纸质的基材，使用温度在55℃～120℃之间，但如此低的催化剂浓度在许多场合并不能产生足够快的固化速度。美国专利6,025,029将DMPEG作为聚氨酯预聚物湿固化催化剂。该催化剂可在低温或低湿度环境下用于催化湿固化聚氨酯预聚体。例如，在温度低于5℃，湿度为80％，或室温下湿度为20％，就足以用来固化聚氨酯预聚体。而且，DMPEG催化剂具有较好的热稳定性，可容许胶粘剂组合物在高于95℃温度下使用。DMPEG聚氨酯组合物尤其适用于粘接、密封和涂层材料，但DMPEG在PURHM中的表现并没有被提及和加以研究，所使用的催化剂也仅仅局限于二吗啉基聚氧乙烯醚(DMPEG)。

发明内容

本发明目的在于对现有湿固化反应型聚氨酯热熔胶进行改进，提供一种高温下不易挥发、热稳定性好、固化速度快、不产生气泡的双吗啉基聚烷氧基醚(DMPAG)催化的湿固化聚氨酯热熔胶。

为实现本发明目的，技术方案如下：

该湿固化聚氨酯热熔胶由以下原料制备而成：各组分以重量百分比计，

由多异氰酸酯和多元醇制备的聚氨酯预聚体，在121℃的粘度约为2,000cps～100,000cps，63％～93％；

丙烯酸酯聚合物5～35％；

双吗啉基聚烷氧基醚(DMPAG，0≤PKa≤8.0)0.02～2％。

优选以下配方：

由多异氰酸酯和多元醇制备的聚氨酯预聚体，在121℃的粘度约为5,000cps～50,000cps，69.2％～85％

丙烯酸酯聚合物    14.2～30％；

双吗啉聚烷氧基醚(DMPAG，0≤PKa≤8.0)    0.1～0.8％。

本发明所述的双吗啉基聚烷氧基醚(DMPAG)催化剂的结构如式I，II，或III，