[发明专利]一种低游离反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法

说明书

本发明属于胶粘剂领域，涉及一种低游离反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。所述低游离反应型聚氨酯热熔胶包括聚氨酯本体和增粘树脂，所述聚氨酯本体按照以下方法制备得到：S11、将多异氰酸酯单体与过量的多元醇聚合物进行第一亲核加成反应，得到羟基双封端预聚物；S12、将羟基封双端预聚物与低游离聚氨酯预聚体进行第二亲核加成反应。采用本发明提供的方法所制备的反应型聚氨酯热熔胶具有熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且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

本发明属于胶粘剂领域，具体涉及一种低游离反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。

背景技术

传统的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。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，但这种方法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。此外，也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，但使用这种方法所得聚氨酯热熔胶的熔融粘度高、开放时间短、粘接强度低的缺陷。例如，US20170002239A中利用拜耳的低游离MDI低聚体VPLS2397替代MDI单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％。此外，还有技术采用部分异氰酸酯单体与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，该方法所得反应型聚氨酯热熔胶本体强度有所提高，但是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％，一般会增加至0.4-1％。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的低游离反应型聚氨酯热熔胶的熔融粘度高、开放时间短且粘接强度低的缺陷，而提供一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且游离异氰酸酯含量小于0.1wt％的低游离反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。

本发明提供了一种低游离反应型聚氨酯热熔胶，所述低游离反应型聚氨酯热熔胶包括聚氨酯本体和增粘树脂，所述聚氨酯本体按照以下方法制得：

S11、将多异氰酸酯单体与过量的多元醇聚合物进行第一亲核加成反应，所述多异氰酸酯单体中异氰酸酯基与多元醇聚合物中羟基的摩尔当量比为1:(2-2.2)，得到羟基双封端预聚物；

S12、将羟基封双端预聚物与低游离聚氨酯预聚体进行第二亲核加成反应，所述低游离聚氨酯预聚体中异氰酸酯基与多异氰酸酯单体中异氰酸酯基的摩尔当量比为(3-6):1，得到聚氨酯本体。

在本发明中，所述多异氰酸酯单体中异氰酸酯基、多元醇聚合物中羟基与低游离聚氨酯预聚体中异氰酸酯基的摩尔当量比为1:(2-2.2):(3-6)。所述多异氰酸酯单体以异氰酸酯基计的用量为1mol，所述多元醇聚合物以羟基计的用量为2-2.2mol，如2.0mol、2.1mol、2.2mol以及它们之间的任意值；所述低游离聚氨酯预聚体以异氰酸酯基计的用量为3-6mol，如3mol、3.5mol、4mol、4.5mol、5mol、5.5mol、6mol以及它们之间的任意值。