[发明专利]一种含纳米凹凸棒的聚氨酯乳液胶黏剂

说明书

一种含纳米凹凸棒的聚氨酯乳液胶黏剂，采用纳米凹凸棒做封端剂，一方面利用纳米凹凸棒对聚氨酯起到补强作用，另一方面，一维的纳米凹凸棒能有效诱导聚氨酯分子链在凹凸棒表面取向结晶，提高聚氨酯分子链的结晶速度和结晶率，从而提高胶黏剂的初粘力，并进一步利用苯乙酮肟封闭异氰酸酯为潜在可反应基团，可与粘接界面的活性基团进一步反应，提高胶黏剂的粘接强度。制得的聚氨酯胶黏剂具有初粘力高、结晶速度快、结晶度高、耐热性高和粘结强度高等优异性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯胶黏剂领域，特别是涉及具有高初粘力、结晶速度快和结晶度高的高性能水性聚氨酯乳液胶黏剂。

背景技术

水性聚氨酯胶黏剂因其具有无污染、易运输和工作环境友好等优点，逐渐成为了胶黏剂市场的主流。但是，水性聚氨酯胶黏剂存在干燥速度慢、初粘力小和耐水性差等缺点，特别是低的初粘力，严重影响了聚氨酯胶黏剂的施工便利性，限制了水性聚氨酯胶黏剂的进一步发展。

提高聚氨酯分子链结晶速度，是提高水性聚氨酯胶黏剂初粘力的重要手段之一。当聚氨酯的分子链结晶速度提高，在较短的时间内聚氨酯胶黏剂的内聚力急剧增大，使得初粘力得到有效提高。不仅如此，提高聚氨酯胶黏剂分子链的结晶速度，也有利于提高胶黏剂的最终粘接强度。因此如何提高聚氨酯分子链结晶速度是目前水性聚氨酯的研究重点之一。

纳米凹凸棒（AT）是一种含水镁铝的硅酸盐矿物，具有独特的层链状分子结构，长径比大，比表面积大，其表面富含羟基等活性官能团，能有效提高高分子材料的强度，是高分子领域里重要的纳米补强填料之一。不仅如此，一维的纳米凹凸棒还能诱导高分子链沿着其维度方向进行延展排布，从而实现高分子链的诱导结晶，提高结晶速度。

如果将纳米凹凸棒以填料的形式直接加入到水性聚氨酯胶黏剂中，会存在严重的团聚问题，以及随之而来的沉降，反而会降低产品的粘结强度及其施工性能。因此，如何解决纳米凹凸棒填料在水性聚氨酯中的团聚，并促使纳米凹凸棒发挥对聚氨酯分子链结晶速度的提高作用，是解决水性聚氨酯低初粘力和低粘接强度的关键之一。目前，国内外对水性聚氨酯的研究主要集中在新材料利用，如交联剂设计与选择、改性助剂选择等方面，对纳米填料促进聚氨酯结晶速度的研究鲜见报道。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种含纳米凹凸棒的高结晶速度、初粘力大和粘结强度高的水性聚氨酯乳液胶黏剂。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种含纳米凹凸棒的水性聚氨酯乳液胶黏剂，它包括以下步骤，

步骤一：在氮气保护下，加入1 mol的聚己二酸已二醇酯二元醇与2 mol的甲苯二异氰酸酯，在温度60~70℃下搅拌2~3 h，加入200g纳米凹凸棒，加入2wt%的二月桂酸二丁基锡，温度80~90℃下继续搅拌1~2 h，接着降低温度，加入1 mol封闭剂，继续搅拌2 h，得到预聚体A，其中，2wt%是以聚己二酸已二醇酯二元醇和甲苯二异氰酸酯之和为基准；

步骤二：在干燥氮气保护下，在反应釜中加入10 mol分子量为4000的聚己二酸已二醇酯二元醇和20 mol甲苯二异氰酸酯，加热60℃，搅拌2h，加入2 wt%的二月桂酸二丁基锡，继续搅拌2 h，得到预聚体B，其中，2wt%是以聚己二酸已二醇酯二元醇和甲苯二异氰酸酯之和为基准；

步骤三：在步骤二中得到的预聚体B中，加入5 mol二羟甲基丙酸，加热搅拌，最后加入2 mol三羟甲基丙烷和1 mol一缩二乙二醇，用丙酮调节体系粘度2000~4000mPa·s，以40 r/min的速率搅拌3 h，降温至50℃，按照体系与预聚体A质量比1:1加入步骤一中得到的预聚体A，40 r/min继续搅拌1 h，得到聚氨酯溶液；

步骤四：在50 r/min搅拌下，将步骤三得到的聚氨酯溶液以1:0.5质量比加入去离子水中，搅拌1 h后，减压蒸馏脱去溶剂丙酮，得到含纳米凹凸棒的水性聚氨酯乳液胶黏剂。