双组分无溶剂粘合剂组合物和其制备方法技术

公开了一种双组分无溶剂粘合剂组合物，所述组合物包含异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含异氰酸酯预聚物，所述异氰酸酯预聚物是包含至少一种聚异氰酸酯、至少一种聚酯多元醇、至少一种聚醚多元醇和至少一种包含羟基和COOH酸官能度的多元醇的反应物的反应产物。所述粘合剂组合物还包含多元醇组分，其包含至少一种聚酯多元醇、至少一种聚醚多元醇或其组合。还公开了使用所述粘合剂组合物形成层压材料的方法和层压材料本身。所述方法包含形成无溶剂粘合剂组合物，向膜的表面上涂覆一层所述粘合剂组合物，使所述层与另一张膜的表面接触以形成层压材料，并固化所述粘合剂组合物。还公开了根据所述方法制备的层压材料。

Composition of two-component solvent-free adhesive and its preparation method

A two-component solvent-free binder composition comprising an isocyanate component comprising an isocyanate prepolymer comprising at least one polyisocyanate, at least one polyester polyol, at least one polyether polyol and at least one containing hydroxyl is disclosed. Reaction products of polyols with radical and COOH acid functionality. The adhesive composition also comprises a polyol component comprising at least one polyester polyol, at least one polyether polyol or a combination thereof. A method for forming a laminated material using the binder composition and the laminated material itself are also disclosed. The method comprises forming a solvent-free binder composition, coating a layer of the binder composition on the surface of the film, contacting the layer with the surface of another film to form a laminating material, and curing the binder composition. A laminated material prepared according to the method is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双组分无溶剂粘合剂组合物和其制备方法
本公开涉及无溶剂粘合剂组合物。更具体地，本公开涉及与层压膜一起使用的双组分无溶剂粘合剂组合物，所述组合物具有改进的粘合强度、耐化学性和热封强度，以及制备所述组合物的方法。
技术介绍
粘合剂组合物适用于广泛多种目的。例如，粘合剂组合物用于将例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、金属、纸或玻璃纸等基材粘合在一起，形成复合膜，即层压材料。粘合剂在不同的层压最终用途应用中的使用大体上是已知的。例如，粘合剂可用于制造包装工业、特别是食品包装中所用的膜/膜和膜/箔层压材料。用于层压应用的粘合剂或“层压粘合剂”通常可分为三类：溶剂型、水基型和无溶剂型。粘合剂的性能随着类别和涂覆粘合剂的应用而变化。无溶剂层压粘合剂可以涂覆高达100％的固体，不含有机溶剂或水性载体。因为在应用时不必从粘合剂干燥有机溶剂或水，所以这些粘合剂可以按高线速度运行并且在需要快速粘合剂应用的应用中是优选的。溶剂型和水基型层压粘合剂受到溶剂或水载体在应用时可被有效干燥和除去的速率的限制。出于环境、健康和安全的原因，层压粘合剂优选是水性或无溶剂的。在无溶剂层压粘合剂的类别内，有许多变体。一种特殊的变体包括基于聚氨基甲酸酯的双组分层压粘合剂。通常，基于聚氨基甲酸酯的双组分层压粘合剂包括第一组分和第二组分，第一组分包含含异氰酸酯的预聚物，第二组分包含一种或多种多元醇。第一组分通过聚异氰酸酯与聚醚多元醇和/或聚酯多元醇的反应获得。第二组分是聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。每种组分可任选地包括一种或多种添加剂。将两种组分以预定比例组合并涂覆在膜/箔基材上，然后将其层压到另一个膜/箔基材上。与传统的含溶剂粘合剂相比，基于聚氨基甲酸酯的双组分无溶剂层压粘合剂在加工层压材料之前的初始粘合弱并且粘合进展缓慢。另外，这些粘合剂往往显示出相对较差的耐化学性，特别是在酸性条件下，以及差的热封强度。在一些情况下，将硅烷助粘剂掺入粘合剂组合物中以改进初始粘合强度。然而，硅烷助粘剂无法耐热和耐酸，并且在热和/或酸处理后粘合剂组合物的粘合强度受损。此外，掺入硅烷助粘剂的层压材料需要干燥的储存环境，因为硅烷对水分敏感。因此，期望存在具有改进的粘合强度、耐化学性和热封强度的基于聚氨基甲酸酯的双组分无溶剂层压粘合剂组合物和其制备方法。
技术实现思路
公开了一种双组分无溶剂粘合剂组合物。所述粘合剂组合物包含异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含异氰酸酯预聚物，所述异氰酸酯预聚物是包含以下的反应物的反应产物：至少一种聚异氰酸酯；至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇；以及至少一种具有两个或更多个羟基(“OH”)基团和选自O＝C-O-、O＝C-C-O-、O＝C-C＝C-O-或其质子化形式的氢桥连基团的多元醇。所述粘合剂组合物还包含多元醇组分，其包含至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇。相对于现有的双组分无溶剂粘合剂组合物，在异氰酸酯预聚物反应物中混入具有两个或更多个OH基团和氢桥连基团的多元醇改进了所公开的粘合剂组合物的粘合强度和耐化学性。还公开了一种形成层压材料的方法。所述方法包含形成无溶剂粘合剂组合物，所述组合物包含至少一种包含两个或更多个OH基团和氢桥连基团的多元醇，向膜的表面上涂覆一层所述粘合剂组合物，使所述层与另一张膜的表面接触以形成层压材料，以及固化所述粘合剂组合物。还公开了通过所述方法形成的层压材料。具体实施方式根据本公开的双组分无溶剂粘合剂组合物包含异氰酸酯组分和多元醇组分。异氰酸酯组分异氰酸酯组分包含至少一种异氰酸酯预聚物，所述异氰酸酯预聚物是包含以下的反应物(“预聚物反应物”)的反应产物：至少一种聚异氰酸酯；至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇；以及至少一种具有两个或更多个与异氰酸酯基团(即R-N＝C＝O)反应的OH基团并含有氢桥连基团的多元醇，所述氢桥连基团选自O＝C-O-、O＝C-C-O-、O＝C-C＝C-O-或其质子化形式。在下文详细论述每种预聚物反应物。如本文所用，“聚异氰酸酯”为任何含有两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。“芳香族聚异氰酸酯”是含有一个或多个芳香环的聚异氰酸酯。“脂肪族聚异氰酸酯”不含芳香环。适合根据本公开使用的聚异氰酸酯可选自由芳香族聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯和其组合组成的组。适合根据本公开使用的芳香族聚异氰酸酯的实例包括但不限于亚甲基二苯基二聚异氰酸酯(“MDI”)的异构体，如4,4-MDI、2,4-MDI和2,2'-MDI；甲苯-二聚异氰酸酯(“TDI”)的异构体，如2,4-TDI、2,6-TDI；萘-二聚异氰酸酯(“NDI”)的异构体，如1,5-NDI，以及其组合。适合根据本公开使用的脂肪族聚异氰酸酯的实例包括但不限于六亚甲基二聚异氰酸酯(“HDI”)的异构体、异佛尔酮二聚异氰酸酯(“IPDI”)的异构体、二甲苯二聚异氰酸酯(“XDI”)的异构体以及其组合。以异氰酸酯组分的重量计，异氰酸酯组分中聚异氰酸酯的量按重量计为至少10重量％，或至少20重量％，或至少30重量％。以异氰酸酯组分的重量计，异氰酸酯组分中至少一种聚异氰酸酯的量按重量计为不超过80重量％，或70重量％，或65重量％。具有两个或更多个羟基的化合物是“多元醇”。具有恰好两个羟基的多元醇为“二醇”。具有恰好三个羟基的多元醇为“三醇”。在同一条直链原子链中含有两个或更多个酯键的化合物在本文中称为“聚酯”。既是聚酯又是多元醇的化合物在本文中称为“聚酯多元醇”。所公开的聚酯多元醇具有不超过4,000g/mol的分子量。此外，所公开的聚酯多元醇具有至少1.5且不超过3的羟基官能度(即，1.5≤f≤3)。适合根据本公开使用的聚酯多元醇是二醇并且任选地也是多元醇(例如，三醇、四醇)与二羧酸并且任选地也是与聚羧酸(例如，三羧酸、四羧酸)或羟基羧酸或内酯的已知缩聚物。聚酯多元醇也可以衍生自相应的聚羧酸酐或相应的低级醇的聚羧酸酯，而不是游离的聚羧酸。合适的二醇包括但不限于乙二醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚亚烷基二醇，例如聚乙二醇，以及1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和新戊二醇。为了获得大于2的聚酯多元醇官能度，可任选地在粘合剂组合物中包括官能度为3的多元醇(例如，三羟甲基丙烷、丙三醇、赤藻糖醇、季戊四醇、三羟甲基苯或三羟乙基异氰脲酸酯)。合适的二羧酸包括但不限于脂肪族酸、芳香族酸和其组合。合适的芳香族酸的实例包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和四氢邻苯二甲酸。合适的脂肪族酸的实例包括六氢邻苯二甲酸、环己烷二羧酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、戊二酸、四氯邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丙二酸、辛二酸、2-甲基琥珀酸、3,3-二乙基戊二酸、2,2-二甲基琥珀酸和偏苯三酸。如本文所用，术语“酸”还包括所述酸的任何酸酐。此外，应当从所公开的组合物中最小化或排除一元羧酸，例如苯甲酸和己烷羧酸。优选饱和脂肪族或芳香族酸，例如己二酸或间苯二甲酸。以异氰酸酯组分的重量计，异氰酸酯组分中聚酯多元醇的量按重量计为至少2重量％，或至少5重量％，或至少8重量％。以异氰酸酯组分的重量计，异氰酸酯组分中聚酯多元醇的量按重量计为不超过45重量％，或40重量％，或35本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双组分无溶剂粘合剂组合物，其包含：包含异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分，所述异氰酸酯预聚物是包含以下的反应物的反应产物：至少一种聚异氰酸酯；至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇；以及至少一种具有两个或更多个OH基团和氢桥连基团的多元醇，以及多元醇组分，其包含至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双组分无溶剂粘合剂组合物，其包含：包含异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分，所述异氰酸酯预聚物是包含以下的反应物的反应产物：至少一种聚异氰酸酯；至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇；以及至少一种具有两个或更多个OH基团和氢桥连基团的多元醇，以及多元醇组分，其包含至少一种选自由聚酯多元醇、聚醚多元醇和其组合组成的组的多元醇。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述异氰酸酯组分和所述多元醇组分中的至少一个还包含生物基多元醇。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述生物基多元醇是蓖麻油。4.根据权利要求1所述的组合物，其中异氰酸酯组分与多元醇组分的重量比为5:1至1:1。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多元醇组分还包含选自由氨基硅烷、环氧硅烷和其组合组成的组的助粘剂。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多元醇组分还包含具有两个或更多个OH基团和氢桥连基团的多元醇。7.根据权利要求1所述的组合物，其中具有所述OH基团和氢桥连基团的所述多元醇包含羟基和COOH酸官能度。8.一种双组分无溶剂粘合剂组合物，其包含：包含异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分，所述异...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晨艳，陆强，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US