一种水性聚氨酯热熔胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于热熔胶技术领域，公开了一种水性聚氨酯热熔胶及其制备方法与应用。所述方法为：(1)向反应釜中加入聚醚多元醇，加热升温至120～130℃，保温除水，降温；(2)在搅拌的条件下，向反应釜中滴加催化剂，随后加入多异氰酸酯，升温至80～88℃，保温反应，得到混合物；(3)向混合物中滴加羧基单体溶液，调整温度，保温反应，得到粗产物；(4)向粗产物中加入丙酮，提高搅拌机转速，降温至35～40℃，加入中和剂中和，出料，加入蒸馏水，高速剪切乳化，旋转蒸发，得到水性聚氨酯热熔胶。本发明专利技术的热熔胶熔融温度低、固含量高、剥离力高，常温下为液态；同时本发明专利技术的反应条件温和，能耗低。该热熔胶用于胶黏剂领域。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯热熔胶及其制备方法与应用
本专利技术属于热熔胶
，涉及一种聚氨酯热熔胶，特别涉及一种水性聚氨酯热熔胶及其制备方法与应用。
技术介绍
热熔胶是一种可塑性的胶黏剂，在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变，而化学性质不变，漆无毒无味，属环保型化学产品。热熔胶粘合是利用热熔胶机通过热力把热熔胶熔解，溶胶后的胶成为一种液体，通过热熔胶机的热熔胶管和热熔胶枪，送到被粘合物表面，热熔胶冷却后即完成粘合。经常使用的热熔胶是采用乙烯-醋酸乙烯(EVA)、聚酯、聚酰胺等热熔性树脂制备的，但是EVA与聚酯热熔胶的强度及弹性较差，不能承受太大的外力，而聚酰胺热熔胶的熔点与硬度又较高，因此这些热熔胶在使用方面受到一定限制。并且这种热熔胶常温下为固态，使用时需高温熔融，熔融后粘度大，流动性不好，可操作性不强，涂布厂渴望寻求一种粘度低，涂布方便，使用温度低，且环保型的热熔胶。水性热熔胶常温下为液态，粘度适中，可刷、淋、浸、喷，与固体热熔胶相比，使用温度低，大量节省电力，是新型的高科技环保产品。理想的热熔胶，应该保证足够的粘结强度的前提下，尽量降低其熔融温度，同时尽量提高其软化点。而通常热熔胶的软化点随其熔融温度的降低而降低，如何解决这一矛盾，一直是热熔胶研究领域的重要课题。对现有的EVA、PA、聚酯传统热熔胶品种进行接枝，掺混，共聚等改性，成为了近年来热熔胶的一个重要发展方向。但是也有大量文献报道，由于粉体热熔胶制备过程中采用液氮低温冷冻粉碎工艺，消耗大量的液氮和电力，能耗较高。公开号为CN103554415的中国专利技术专利申请公开了水性聚氨酯热熔胶的制备方法，但是在制备过程中同时采用了聚酯多元醇和聚醚二元醇，导致最后的熔融温度过高，固含量太低，耐热水洗时间太短，而且剥离力也比较小。因此，在固含量、熔融温度、剥离力和耐热水性等性能上与本专利技术的产品有较大差距。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种水性聚氨酯热熔胶的制备方法。本专利技术方法的反应条件温和，能耗较低，所制备的热熔胶克服熔融温度、固含量与剥离力之间的矛盾，具有低熔融温度、高固含量、高剥离力的特点。其固含量为45～55％时，剥离力大于12N，而胶膜熔点仅为130～150℃。本专利技术另一目的在于提供由上述方法制备得到的水性聚氨酯热熔胶。该热熔胶常温下为液态，具有低熔融温度、高固含量、高剥离力的特点。本专利技术的再一目的在于提供上述水性聚氨酯热熔胶的应用。在服装行业、涂料工业以及包装工程、制鞋、木材、皮革、复合板材等领域胶黏剂中的应用，属于功能性高分子材料领域的应用。本专利技术目的通过如下技术方案实现：一种水性聚氨酯热熔胶的制备方法，包括如下步骤：(1)向反应釜中加入聚醚多元醇，加热升温至120～130℃，保温除水，降温至75～85℃；(2)在搅拌的条件下，向步骤(1)的反应釜中均匀滴加催化剂，随后加入多异氰酸酯，温度稳定后升温至80～88℃，保温反应2.0～2.5h，得到混合物；(3)向步骤(2)装有混合物的反应釜中滴加羧基单体溶液，滴加完后，调整温度至80～90℃，保温反应3～4h，得到粗产物；其中所述羧基单体溶液是将羧基单体溶解于有机溶剂中得到；(4)向步骤(3)的粗产物中加入丙酮降低体系粘度，提高搅拌机转速，降温至35～40℃，加入中和剂中和，出料，加入蒸馏水，高速剪切乳化，旋转蒸发，得到水性聚氨酯热熔胶。所述聚醚多元醇：多异氰酸酯：催化剂：羧基单体的质量比为(40～50)：(30～40)：(0.02～0.04)：(6～8)。所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇或缩乙二醇中的一种以上，其分子量为1000～2000。所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种以上。所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或三乙烯二胺；所述羧基单体为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。所述有机溶剂与羧基单体质量比为(2.5～3)：1；所述有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮或碳酸二甲酯中的一种以上。所述中和剂为三乙胺或N、N-二甲基乙醇胺中的一种或两种；所述中和剂与羧基单体的质量比为(6～8)：(6～8)。所述蒸馏水的用量为聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂与羧基单体总质量的0.8～1倍。步骤(1)中所述保温除水的时间为2～2.5h。步骤(2)中所述搅拌的转速为100-200r/min。步骤(3)中所述滴加时间为20～25min。步骤(4)中所述丙酮加入后体系粘度为200～300mPa.s，中和时间为30～35min；所述搅拌机的转速为500～600r/min。步骤(4)中所述高速剪切的转速为4000～5000rpm；高速剪切乳化的时间为15～20min。一种水性聚氨酯热熔胶，由上述的制备方法制得。所述水性聚氨酯热熔胶固含量为45％～55％，粘度为200～220mPa.s，胶膜熔点为130～150℃。将此热熔胶与牛仔布和涤纶布热压粘合后性能结果为：剥离力大于12N，常温水洗2小时、可循环8次，沸水洗4小时不脱落。所述水性聚氨酯热熔胶的应用，所述热熔胶应用于胶黏剂领域，包括服装行业、涂料工业、包装工程、制鞋、木材、皮革、复合板材等领域。本专利技术将羧基单体溶液滴加入体系中，在一定温度下反应一段时间后，体系粘度会发生变化，需防止爬杆现象的发生；本专利技术通过加入丙酮降低体系粘度，严格控制体系粘度为200～300mPa.s，粘度降低后，热量就可及时移走，不会发生爆聚，可以有效防止爬杆现象，丙酮的加入量只是起到降低粘度的作用，防止粘度过大搅拌不动或者发生爬杆。所述爬杆现象是由于分子量急剧扩大、粘度过大、反应生成的热量难以立即转移而发生爆聚造成的。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：1)传统热熔胶在常温下均为固体，使用时需要高温熔融后粘合，熔融后粘度大，流动性不好，使用不方便；本专利技术制备的水性热熔胶，常温下为液态，粘度适中，可刷、淋、浸、喷，与固体热熔胶相比，使用温度低，大量节省电力，是新型的高科技环保产品；2)本专利技术制备的水性热熔胶，克服熔融温度、固含量与剥离力之间的矛盾，具有低熔融温度、高固含量、高剥离力的特点；3)本专利技术除第一步脱水外，其余的所有反应均在100℃以下进行，反应条件温和，能耗较低。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1一种水性聚氨酯热熔胶的制备方法，包括如下步骤：(1)称取40质量份的聚氧化丙烯二醇(1000)于干燥洁净的四口烧瓶中，加热升温至120℃，保温除水2.5h；(2)将除水后的聚氧化丙烯二醇降温至75℃，在搅拌的条件下(搅拌的转速为100r/min)，向步骤(1)的四口烧瓶中均匀滴加0.02质量份二月桂酸二丁基锡，后一次性加入30质量份异佛尔酮二异氰酸酯，待瓶内温度稳定，升温至80℃，保温反应2.0h；(3)称取6质量份二羟甲基丙酸，充分溶解于18质量份的N-甲基-2-吡咯烷酮中，恒流泵泵送滴加(滴加速度为20滴/min)入步骤(2)的四口烧瓶中，控制滴加时间为20min，完成后，调整瓶内温度至80℃，保温继续反应3h，得到粗产物；(4)向装有粗产物的烧瓶内加入丙酮降低体系粘度至200mPa.s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)向反应釜中加入聚醚多元醇，加热升温至120～130℃，保温除水，降温至75～85℃；(2)在搅拌的条件下，向步骤(1)的反应釜中均匀滴加催化剂，随后加入多异氰酸酯，温度稳定后升温至80～88℃，保温反应2.0～2.5h，得到混合物；(3)向步骤(2)装有混合物的反应釜中滴加羧基单体溶液，滴加完后，调整温度至80～90℃，保温反应3～4h，得到粗产物；其中所述羧基单体溶液是将羧基单体溶解于有机溶剂中得到；(4)向步骤(3)的粗产物中加入丙酮降低体系粘度，提高搅拌机转速，降温至35～40℃，加入中和剂中和，出料，加入蒸馏水，高速剪切乳化，旋转蒸发，得到水性聚氨酯热熔胶。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)向反应釜中加入聚醚多元醇，加热升温至120～130℃，保温除水，降温至75～85℃；(2)在搅拌的条件下，向步骤(1)的反应釜中均匀滴加催化剂，随后加入多异氰酸酯，温度稳定后升温至80～88℃，保温反应2.0～2.5h，得到混合物；(3)向步骤(2)装有混合物的反应釜中滴加羧基单体溶液，滴加完后，调整温度至80～90℃，保温反应3～4h，得到粗产物；其中所述羧基单体溶液是将羧基单体溶解于有机溶剂中得到；(4)向步骤(3)的粗产物中加入丙酮降低体系粘度，提高搅拌机转速，降温至35～40℃，加入中和剂中和，出料，加入蒸馏水，高速剪切乳化，旋转蒸发，得到水性聚氨酯热熔胶；所述聚醚多元醇：多异氰酸酯：催化剂：羧基单体的质量比为(40～50)：(30～40)：(0.02～0.04)：(6～8)；所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇或缩乙二醇中的一种以上；所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种以上；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或三乙烯二胺；步骤(4)中所述丙酮加入后体系粘度为200～300mPa.s，步骤(4)中所述搅拌机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂伟萍，方增滨，胡剑青，王锋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44