一種新型水性單組分聚氨酯膠粘劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于膠粘劑領域，涉及鋼木門及家電行業鋼板覆膜用膠，特別涉及一種新 型水性單組分聚氨酯膠粘劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 水性聚氨酯是以水為分散介質的新型聚氨酯體系，它不僅具有不燃、無毒、不污染 環境、節省能源和易加工等優點，并具有優良的粘接性能、力學性能、耐磨損和耐老化性能 等，因此應用越來越廣泛。
[0003] 目前鋼板覆膜用膠主要是油溶性膠粘劑和反應型熱熔膠，用于粘接PVC膜與鋼板、 PVC膜與冷乳板、PVC膜與鐵板等基材。油溶性膠粘劑，具有操作方法簡單，粘接強度高等優 點，但存在氣味大，毒性大，污染環境，安全隱患大等不足。反應型熱熔膠具有粘接強度高， 效率快等優點，但設備昂貴，操作復雜，工藝不易控制，成本高。
[0004] 目前市場急需一種環保安全無污染，方便施工，粘接性能好，初期粘接強度和最終 粘接強度均強，耐熱及耐水性能好的膠粘劑以彌補現有鋼板覆膜用膠的不足。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明的目的之一是克服現有技術的不足，提供一種新型水性單組分 聚氨酯膠粘劑，該水性單組分聚氨酯膠粘劑環保安全無污染，方便施工，粘接性能好，初期 粘接強度和最終粘接強度均強，耐熱及耐水性能好，80°C條件下不開膠，不脫層。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案為：
[0007] -種新型水性單組分聚氨酯膠粘劑，由聚氨酯乳液、水性氯醋樹脂乳液及助劑復 配而成，所述聚氨酯乳液由苯酐聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇、二苯基甲烷二異氰酸酯 (MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)及配合助劑制備而成，所述助劑主要為流平劑和增稠 劑。
[0008] 氯醋樹脂為氯乙烯與醋酸乙烯的共聚物，由氯乙烯單體跟醋酸乙烯在引發劑的作 用下共聚而得，簡稱氯醋共聚物，也叫氯醋樹脂，通過逐步加入醋酸乙烯單體來控制共聚物 中醋酸乙烯脂的百分含量來達到不同的性能要求。所述水性氯醋樹脂是指以水為分散介質 的氯醋樹脂體系。
[0009]二苯基甲燒二異氰酸酯（Methylenediphenyl Diisocyanate)簡稱MDI，常溫下為 白色固體，加熱時有刺激臭味，沸點196°C，主要用于聚氨酯硬泡沫塑料、合成纖維、合成橡 膠、合成革、粘合劑等。根據其成分，二苯基甲烷二異氰酸酯也屬含氮基的有機化合物。 [0010] 異佛爾酮二異氰酸酯（Isophorone Diisocyanate)簡稱IPDI，是一種性能優良的 合成聚氨酯的原材料，在塑料、膠粘劑、醫藥和香料等行業中應用廣泛。
[0011] 進一步，所述水性氯醋樹脂乳液為聚氨酯乳液重量的5%-20%。
[0012] 進一步，所述苯酐聚酯多元醇及脂肪族聚酯多元醇，分子量為1000-4000。
[0013] 進一步，所述苯酐聚酯多元醇與脂肪族聚酯多元醇的重量比為0.1:1-10:1。
[0014] 進一步，所述苯酐聚酯多元醇為鄰苯二甲酸、間苯二甲酸或對苯二甲酸與丁二醇、 新戊二醇、一縮二乙二醇或己二醇形成的苯酐聚酯多元醇。
[0015] 進一步，所述脂肪族聚酯多元醇為丁二酸或己二酸與乙二醇、丁二醇、新戊二醇或 己二醇形成的脂肪族聚酯多元醇。
[0016] 進一步，所述二苯基甲烷二異氰酸酯與異佛爾酮二異氰酸酯的物質的量之比為 0.25：1~5：1〇
[0017] 進一步，所述配合助劑為催化劑、稀釋劑、擴鏈劑、交聯劑和乳化劑中的一種或多 種。
[0018] 本發明的目的之二在于提供所述新型水性單組分聚氨酯膠粘劑的制備方法，該方 法適用于工業化生產，其包括以下步驟：
[0019] ⑴聚氨酯乳液的制備
[0020] 將苯酐聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇投入反應釜中，升溫至110-130°C，真空脫 水l-3h，冷卻至70-80°C，加入二苯基甲烷二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯，在80±5°C條 件下預聚l_2h，降溫至60-70°C，再加入稀釋劑、擴鏈劑和有機錫類催化劑，繼續反應3-5h， 冷卻至30-40°C，加入稀釋劑升溫至40-50°C，加入內乳化劑反應10_20min，加水分散后脫溶 劑即得；
[0021] (2)水性單組分聚氨酯膠粘劑的制備
[0022] 將聚氨酯乳液投入分散缸中，加入水性氯醋樹脂乳液及流平劑，攪拌均勻，加入增 稠劑調節粘度至1500_5000mPa.s/25°C即可。
[0023]本發明的有益效果在于：
[0024] (1)本發明的水性單組分膠粘劑以水為分散介質，對環境無污染;不易燃不易爆， 無消防安全隱患。（2)方便施工，對施工人員健康無害，無需口罩、防毒面具等防護措施，也 無需排風機等溶劑處理裝置。（3)粘接性能好，初期粘接強度和最終粘接強度均強，耐熱及 耐水性能好，80°C條件下不開膠，不脫層。（4)本發明的水性單組分膠粘劑無異味，后期不影 響制品的氣味。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會 理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限定本發明的范圍。優選實施例中未注明 具體條件的實驗方法，通常按照常規條件。以下實施例中所用的試劑均來自商業購買。 [0026]下述實施例中所用的部分試劑：
[0027] 異佛爾酮二異氰酸酯（iroi);
[0028] 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI);
[0029] 苯酐聚酯多元醇 PD-56、7810、PS-2412、PN-110、PS-400、PH-56;
[0030] 脂肪族聚酯多元醇PEA1000、2000、3000，PBA1000、2000、3000、4000，PHA1000、 2000、3000，NPGA1000、2000、4000;
[0031] 1，4-丁二醇(BD0)、1，6-己二醇(HD0)、三羥甲基丙烷(TMP)、乙二胺基乙磺酸鈉、二 羥甲基丙酸；
[0032] 氯醋乳液：DA-903、603、690、985。
[0033]第一部分聚氨酯乳液的制備
[0034]實施例1聚氨酯乳液的制備
[0035]聚氨酯乳液按重量份由以下成分制備而成：
[0036] 苯酐聚酯多元醇:PS-400:600g;
[0037] 脂肪族聚酯多元醇:PBA4000:60g;
[0038] 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI):127g;
[0039] 異佛爾酮二異氰酸酯（iroi):ii3g
[0040] 擴鏈劑:BD0:20g;
[0041 ] 催化劑：辛酸亞錫0.4g;
[0042] 內乳化劑：乙二胺基乙磺酸鈉:58g;
[0043] 稀釋劑：丙酮：3200g;
[0044] 分散劑:水：1660g。
[0045] 將苯酐聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇投入反應釜中，升溫至110-130°C，真空脫 水l-3h，冷卻至70-80°C，加入二苯基甲烷二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯，在80±5°C條 件下預聚l_2h，降溫至60-70°C，再加入稀釋劑、擴鏈劑和有機錫類催化劑，繼續反應3-5h， 冷卻至30-40°C，加入稀釋劑升溫至40-50°C，加入內乳化劑反應10_20min，加水分散后脫溶 劑即得。
[0046] 實施例2聚氨酯乳液的制備
[0047] 聚氨酯乳液按重量份由以下成分制備而成：
[0048] 苯酐聚酯多元醇:PD-56:200g;
[0049] 脂肪族聚酯多元醇:NPGA1000:2000g;
[0050] 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI):120g;
[00511異佛爾酮二異氰酸酯（iroi):480g;
[0052] 擴鏈劑:BD0:16g;
[0053] 催化劑：辛酸亞錫0.4g;
[0054] 內乳化劑：乙二胺基乙磺酸鈉:57g;
[0055] 稀釋劑：丙酮：3300g;
[0056] 分散劑:水：1670g。
[0057] 將苯酐聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇投入反應釜中，升溫至110-130°C，真空脫 水l-3h，冷卻至70-80°C，加入二苯基甲烷二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯，在80±5°C條 件下預聚l_2h，降溫至60-70°C，再加入稀釋劑、擴鏈劑和有機錫類催化劑，繼續反應3-5h， 冷卻至30-40°C，加入稀釋劑升溫至40-50°C，加入內乳化劑反應10_20min，加水分散后脫溶 劑即得。
[0058]實施例3聚氨酯乳液的制備
[0059] 聚氨酯乳液按重量份由以下成分制備而成：
[0060] 苯酐聚酯多元醇：7810:400g;
[00611 脂肪族聚酯多元醇:NPGA4000:900g;
[0062] 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI):125g;
[0063] 異佛爾酮二異氰酸酯（iroi):25g;
[0064] 催化劑：辛酸亞錫0.4g;
[0065] 內乳化劑：乙二胺基乙磺酸鈉 :76g;
[0066] 稀釋劑：丙酮：3250g;
[0067] 分散劑:水：1770g。
[0068] 將苯酐聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇投入反應釜中，升溫至110-130°C，真空脫 水l-3h，冷卻至70-80°C，加入二苯基甲烷二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯，在80±5°C條 件下預聚l_2h，降溫至60-70°C，再加入稀釋劑、擴鏈劑和有機錫類催化劑，繼續反應3-5h， 冷卻至30-40°C，加入稀釋劑升溫至40-50°C，加入內乳化劑反應10_20min，加水分散后脫溶 劑即得。
[0069] 第二部分水性單組分聚氨酯膠粘劑的制備
[0070] 實施例4水性單組分聚氨酯膠粘劑的制備