[发明专利]基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及其胶粘剂的制备方法，该方法以蓖麻油作为主要原料，通过蓖麻油与含芳香环或脂肪环的四甲酸二酐的单酯化反应，合成蓖麻油基聚酯酸，并通过马来酸酐或邻苯二甲酸酐调节其羟基官能度，再以所合成的蓖麻油基聚酯酸为软段合成水性聚氨酯乳液；然后向所合成的水性聚氨酯乳液中加入以氮丙啶作为固化基团的增稠固化剂，得到用于PVC革/玻璃钢板粘结的水性聚氨酯胶粘剂。本发明制备的水性聚氨酯乳液固含量高、存储稳定性好，其胶粘剂的粘结性能良好。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯合成技术领域，具体涉及一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯以水为分散介质，不易燃烧、低VOCs，具有较好的粘结性和成膜性，是一种广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等行业的环境友好材料。目前水性聚氨酯的制备方法通常是先将聚醚或聚酯多元醇、亲水扩链剂、醇扩链剂与多异氰酸酯反应合成预聚体，再对预聚体进行盐化、乳化分散等制备过程。常规方法制备的水性聚氨酯，存在固含量低、干燥固化慢、存储时间短、对基材的润湿性差等不足，限制了其应用范围。为了改善水性聚氨酯性能的不足，通常采用向聚氨酯分子结构中引入功能基团或分子链段，与其他聚合物进行共混或共聚，微纳米改性，以及添加助剂等方法。

蓖麻油是一种来源广泛的可再生天然脂肪酸甘油三酸酯，是唯一含有羟基的植物油，羟基平均官能度为2.7。通常蓖麻油主要作为交联剂或扩链剂，通过其分子中的羟基与异氰酸酯基的反应被引入水性聚氨酯分子结构，蓖麻油的引入不仅可以提高水性聚氨酯的交联密度，同时还向聚氨酯分子结构中引入了低极性的长碳链结构，从而可以在一定程度上改善水性聚氨酯的物理机械性能和对基材的润湿性。采用蓖麻油改性水性聚氨酯，通常其用量较少，对聚氨酯应用性能的提高有限，因为随着蓖麻油用量的提高，聚氨酯预聚体的粘度会迅速提高，一方面不利于其乳化分散，另一方面乳液的粒径会较大，存储稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液及胶粘剂的制备方法，使制备的水性聚氨酯乳液固含量高、存储稳定性好，其胶粘剂的粘结性能良好。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种基于蓖麻油的水性聚氨酯乳液的制备方法，包括：

步骤一，蓖麻油基聚酯酸的制备：将经干燥处理的6-11重量份酸酐在0-15重量份溶剂中溶解，加入100重量份蓖麻油，升温至110-140℃，在氮气保护下反应2-5小时，检测酸值达到32-40mgKOH/g，再将经干燥处理的10-38重量份四酸二酐溶解于20-50重量份溶剂中，并加入继续反应2-5小时，检测酸值达到74-100mgKOH/g，降温，生成含有羧基、羟基功能基团的蓖麻油基聚酯酸；

步骤二，水性聚氨酯乳液的制备：在步骤一获得的蓖麻油基聚酯酸中加入19-48重量份二异氰酸酯和0.01-0.04重量份催化剂，升温至60-80℃反应1-3小时，再加入0-9重量份二醇扩链剂继续反应1-3小时，得到异氰酸酯基封端的预聚体，降温至30-40℃，加入50-90重量份丙酮调节粘度，再加入5-13.5重量份中和剂盐化20-40分钟，然后在高速搅拌下加入180-245重量份去离子水乳化分散，再加入3-12重量份二胺扩链剂、0-0.3重量份分子量调节剂和6-20重量份去离子水组成的水分散液，反应2-3小时，最后真空脱除残余丙酮，制得水性聚氨酯乳液。

优选地，步骤一中，所述的酸酐为马来酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或两种；所述的四甲酸二酐为均苯四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯硫醚四甲酸二酐、三苯双醚四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐中的一种或几种。