[发明专利]一种反应型单组份聚氨酯热熔胶及其制备方法和应用

说明书

本发明属于聚氨酯胶粘剂领域，涉及一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且游离异氰酸酯含量低的反应型单组份聚氨酯热熔胶，该反应型单组份聚氨酯热熔胶包含以下重量份数的组分：低游离聚醚多元醇基聚氨酯预聚体20‑60份；低游离聚酯多元醇基聚氨酯预聚体15‑60份；增粘树脂10‑25份；催化剂0.1‑2份；吸水剂0.2‑3份。本发明的反应型聚氨酯热熔胶具有熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高、耐高温高湿老化性优异、游离异氰酸酯含量低(0.1wt％)的特点，综合性能优于现有技术制备的低游离反应型聚氨酯热熔胶。

技术领域

本发明属于聚氨酯胶粘剂领域，特别涉及一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且游离异氰酸酯含量低的反应型单组份聚氨酯热熔胶。

背景技术

传统的反应型聚氨酯热熔胶是由过量的异氰酸酯与多元醇反应制备得到的一种聚氨酯预聚体，由于异氰酸酯过量，多元醇与过量异氰酸酯反应不充分，高粘度下反应受阻等原因，导致最终的产品中往往存在未反应的游离异氰酸酯。游离异氰酸酯单体在85-200℃下会气化形成刺激性、过敏性或毒性物质，进而危害从业者健康。欧洲化学品管理局(ECHA)起草的游离异氰酸酯限制草案中表明：当反应型聚氨酯热熔胶中的游离异氰酸酯含量1wt％时，存在致癌风险；若游离异氰酸酯含量在0.1-1wt％之间，存在吸入或皮肤接触风险；游离异氰酸酯含量超过0.1wt％的产品将在工业和某些专业领域被限制使用，除非能保护使用者的安全。而游离异氰酸酯含量0.1wt％的产品可以免除这一法规的限制。因此，急需开发一款粘接性能优异且游离异氰酸酯含量低的反应型聚氨酯热熔胶，以满足汽车、新能源、消费电子、木工、纺织等领域对于低游离反应型聚氨酯热熔胶的应用需求。

现有低游离反应型聚氨酯热熔胶的解决方案中，有通过减压蒸馏等物理方法去除游离异氰酸酯单体，缺点是仅仅适用于少部分低沸点异氰酸酯单体，并且需要高昂的设备和繁琐的工艺。有技术利用游离异氰酸酯含量小于0.1％的低游离异氰酸酯低聚物代替异氰酸酯单体与多元醇反应制备低游离异氰酸酯的反应型聚氨酯热熔胶，缺点是使用低聚体与多元醇反应制备聚氨酯热熔胶熔融粘度大，粘接强度低。如专利US20170002239A中利用拜耳的低游离MDI低聚体VPLS2397替代MDI单体，由低游离MDI低聚体与多元醇反应制备了反应型聚氨酯热熔胶，最终产品的游离MDI单体0.1wt％，但本体强度下降了约50％；当用部分MDI单体与低游离MDI低聚体VPLS2397共同与多元醇反应时，得到的反应型聚氨酯热熔胶本体强度有所提高，但游离MDI单体的含量增加至0.4-1％。

综上述所，现有技术存在以下缺陷：

(1)由于反应型聚氨酯热熔胶黏剂(PUR)是由过量的异氰酸酯与多元醇反应制备得到的一种聚氨酯预聚体，由于异氰酸酯过量，多元醇与过量异氰酸酯反应不充分，高粘度下反应受阻等原因，导致最终的产品中往往存在未反应的游离异氰酸酯剩余。

(2)现有的低游离反应型聚氨酯热熔胶是利用部分异氰酸酯单体和部分低游离聚氨酯低聚体(游离异氰酸酯含量小于0.1wt％)共同与多元醇反应得到的，虽然使用了游离异氰酸酯含量小于0.1wt％的聚氨酯低聚体，但添加的部分异氰酸酯单体仍然有少量剩余，使最终的游离异氰酸酯含量仍然高于0.1％。

(3)现有的使用低游离聚氨酯低聚体(游离异氰酸酯含量小于0.1wt％)完全替代异氰酸酯单体与多元醇反应制备的低游离反应型聚氨酯热熔胶，最终产品的游离异氰酸酯含量可以做到0.1wt％以下。但由于聚氨酯预聚体比异氰酸酯单体多了一些柔性链段的组分，聚氨酯预聚体的分子量更大，相同质量份数的聚氨酯预聚体与异氰酸酯单体，聚氨酯预聚体中异氰酸酯基的摩尔数更低。当使用聚氨酯预聚体完全代替异氰酸酯单体与多元醇反应形成的聚氨酯热熔胶中硬段组分会偏少，软段组分会偏高，最终产品的异氰酸酯含量会偏低，分子量会偏大。因此，使用这种方法制备的低游离聚氨酯热熔胶存在熔融粘度高、开放时间短、粘接强度低的缺陷。