一种水性聚氨酯胶黏剂的合成方法是将已脱水的多元醇、含离子基的二醇扩链剂、二异氰酸酯加入反应器中反应，再加入的溶剂-1和催化剂继续反应，然后加入蓖麻油或改性蓖麻油和溶剂-2反应，加中和剂中和得到中间体，将含磺酸基的二胺扩链剂加入上述中间体中并搅拌,然后去离子水加入分散均匀，再加入小分子二胺类扩链剂的水溶液反应，真空脱除溶剂，即得乳白色水性聚氨酯分散液，将乳白色水性聚氨酯分散液与增稠剂、固化剂和基材润湿剂进行配胶，得到水性聚氨酯胶黏剂。本发明专利技术具有高固含量，稳定分散性好，高初粘强度，耐湿热老化性能良好的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于。
技术介绍
水性聚氨酯（WPU)是20世纪60年代末期进入市场的。近年来随着环保法规的日 益严格和人们环保意识的增强，对环境保护的呼声越来越高，水性聚氨酯的研究与开发愈 来愈为人们所重视。到目前为止，已经发表了几千篇专利文献和研究报告，有不少水性聚氨 酯产品在木材、建筑、织物、合成革、乳胶涂层、PVC等材料黏结、玻璃纤维集束、柔性包装、印 刷材料黏结等方面得到广泛应用。 水性聚氨酯是以水代替有机溶剂为分散介质，具有无刺激性气味，无毒，不易燃， 对各种基材的粘接强度高，成膜性好等优点的环境友好材料，目前已广泛用作各种基材 (金属，非金属如塑料，橡胶，弹性体，织物，纤维，皮革等）的粘合剂和涂料。但由于水的表 面张力较大，且分子结构中含有亲水性的离子基团而在应用中发现水性聚氨酯用作涂料或 胶黏剂存在干燥速度慢，与基材的润湿性差，耐水和耐热性差等缺点。针对这些缺点，国内 外研究者已做了大量的工作，企图通过提高固含量来改善干燥速度慢的问题，通过与丙烯 酸酯、环氧树脂以及硅烷的共混与共聚改性以改善其耐水、耐热性和与基材的润湿性。但由 于用于合成水性聚氨酯分散液的原材料种类繁多，加之其应用领域广泛，特别是对于不同 的应用，对乳液性能以及可操作性能的要求均有很大的不同，因此而导致合成水性聚氨酯 分散液的方法、工艺及种类繁多。 美国 Η. B. Fuller Licensing&Financing, Inc.的 Duan Youlu(U. S. P5703158)及 其同事采用不同比例的TMXDI/HDI以及聚己二酸己二醇酯和含磺酸基的聚酯二醇合成了 一系列用于鞋材和真空吸塑的水性聚氨酯分散液，详细研究了聚酯多元醇种类，TMXDI/HDI 比例，扩链剂种类对结晶速率和初粘强度的影响。指出初粘强度与软段的结晶性，二异氰酸 酯的结构和扩链剂的结构有关，但与硬段的结晶性无关。 德国Bayer公司（U. S. P 4870129)则采用聚己二酸丁二醇酯，IPDI/HDI，含磺酸 基的二胺扩链剂（乙二胺基-2-乙磺酸钠）及不同的二醇或二胺扩链剂合成了一系列具有 低活化温度（40~45°C )，高固含量和高初粘强度的鞋材和真空吸塑用水性聚氨酯胶黏剂。 其产品牌号U-54得到了鞋材市场的一致认可。 叶家灿及其同事（叶家灿等，中国胶黏剂，16(9)，2007)采用聚己二酸丁二醇聚 酯，二氨基苯磺酸钠及IPDI/HDI合成了高固含量的鞋用水性聚氨酯胶黏剂，其性能达到或 超过了市售U-54产品。 安徽大学的包俊杰等人（包俊杰等，中国胶黏剂，17(12)，2008)分别采用含磺酸 基的二胺扩链剂（乙二胺基-2-乙磺酸钠）和含羧基的二醇扩链剂（DMPA)以及聚己二酸 丁二醇酯和IPDI合成了磺酸盐型水性聚氨酯。研究了磺酸盐含量和扩链时间对WPU乳液 性能的影响。 总之，采用含磺酸基的二醇或二胺有利于合成高固含量的WPU，而初粘强度的提高 则主要取决于软段的结晶性。耐水性则取决于软段的结构、结晶性、硬段的结构、软硬段的 比例以及交联密度，耐热性则主要取决于软、硬段的结构以及交联密度。上述各类研究中， 各有侧重点，但所合成的WPU均以线性结构为主，使得WPU的耐热和耐水性较差。而在鞋材 用WPU胶黏剂结构中引入蓖麻油或改性蓖麻油研究还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高固含量，稳定分散性好，高初粘强度，耐湿热老化 性能良好的水性聚氨酯胶黏剂的合成方法。 蓖麻油的官能度为2. 7,且含有较长的脂肪酸链，在WPU结构中引入一定量的蓖麻 油，可在一定程度上提高WPU的交联密度，侧悬的脂肪酸链还具有很好的憎水性和柔顺性， 在改善耐水、耐热性的同时，还可改善其结晶性和对基材（如皮革等）的润湿性。 本专利技术是利用蓖麻油或改性蓖麻油适度的提高交联密度，改善耐水、耐热性的同 时，还可改善其结晶性和对基材（如皮革等）的润湿性，提高初始粘接强度而达到专利技术目 的。 本专利技术合成方法包括如下步骤： (一）水性聚氨酯（WPU)分散液的制备 (1)将已脱水的多元醇（聚酯/和聚醚二醇）、含离子基的二醇扩链剂、二异氰酸 酯加入反应器中，在搅拌下加热至70~90°C并保温反应1~2小时，再加入的溶剂-1和 催化剂，再继续反应1~2h，然后加入蓖麻油或改性蓖麻油和溶剂-2,再在50~80 °C下 反应1~2小时，用二正丁胺反滴定法分析-NC0%含量达到理论值后降温至50~60°C， 加中和剂中和15~30分钟，同时降温至40~45°C，得到中间体，其中多元醇：含离子基 的二醇扩链剂、二异氰酸酯：溶剂-1 :蓖麻油或改性蓖麻油：溶剂-2:中和剂=(0. 02~ 0· 03mol) : (0· 02 ~0· 03mol) : (0· 10 ~0· 15mol) : (20 ~50g) : (0· 01 ~0· 02mol) : (20 ~ 50g) : (0. 02~0. 03mol)，催化剂的用量为反应物之和的0. 005~0. 5wt% ; (2)将含磺酸基的二胺扩链剂的50wt%水溶液加入上述中间体中并快速搅拌 5~20min，然后将按固含量为40~50wt%计量的去离子水在快速搅拌下慢慢加入分散 均匀，再加入浓度为10~20wt%的小分子二胺类扩链剂的水溶液搅拌均匀，然后升温至 50~60°C保温反应30~60min，真空脱除溶剂，即得乳白色水性聚氨酯分散液，其中含磺 酸基的二胺扩链剂：中间体：小分子扩链剂=(〇. 02~0. 03mol) : (100~200g) : (0. 02~ 0. 03mol)； (二）胶黏剂的配制 将第一步所合成的乳白色水性聚氨酯分散液与增稠剂、固化剂和基材润湿剂进行 配胶，得到水性聚氨酯胶黏剂。 如上步骤（1)所述的改性蓖麻油（MCO)的制备如下： 按蓖麻油：小分子醇摩尔比为3:1~1:3,优选2:1~1:2,将蓖麻油和小分子醇加 入反应器中，并在催化剂作用下，于180~200°C反应温度进行酯交换反应，得到改性蓖麻 油，其官能度范围为2. 7~3.0。 如上所述的改性蓖麻油（MCO)的合成中，所用小分子醇包括小分子二醇，三醇中 的一种或几种。二醇为乙二醇，1，2-丙二醇，1，4- 丁二醇，1，6-己二醇，1，5-戊二醇，新戊 二醇和二甘醇等中的一种或几种，三醇为丙三醇，三羟甲基丙烷中的一种或几种，所用小分 子醇可以是单一品种，也可以是几种二醇或三醇的混合物。优选三醇。 如上所述的改性蓖麻油（MCO)的合成中的催化剂包括碱性催化剂（如K0H、Na0H、 NaOCH3)，金属氧化物（如PbO)，酸性催化剂（如硫酸，磺酸，阳离子交换树脂，磷酸盐等）， 和钛酸酯类（如钛酸四正丁酯等），优选钛酸四正丁酯催化剂。催化剂的用量为投料量（反 应物之和）的〇· 005~0· 5wt%，优选0· 01~0· 2wt%。 如上步骤（1)所述的多元醇是聚醚二醇或/和聚酯二醇，聚醚二醇为聚四亚甲基 醚二醇（如PTMG-1000, PTMG-2000中一种或几种），聚酯二醇包括聚己二酸酯类、聚ε -己 内酯二醇、聚碳酸酯二醇等中一种或几种，聚己二酸酯类为聚己二酸乙二醇酯，聚己二酸丁 二醇酯，聚己二酸乙二醇-丙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水性聚氨酯胶黏剂的合成方法，其特征在于包括如下步骤：(一)水性聚氨酯分散液的制备(1)将已脱水的多元醇、含离子基的二醇扩链剂、二异氰酸酯加入反应器中，在搅拌下加热至70～90℃并保温反应1～2小时，再加入的溶剂‑1和催化剂，再继续反应1～2h,然后加入蓖麻油或改性蓖麻油和溶剂‑2，再在50～80℃下反应1～2小时，用二正丁胺反滴定法分析‑NCO％含量达到理论值后降温至50～60℃，加中和剂中和15～30分钟，同时降温至40～45℃，得到中间体，其中多元醇：含离子基的二醇扩链剂、二异氰酸酯：溶剂‑1：蓖麻油或改性蓖麻油：溶剂‑2:中和剂＝(0.02～0.03mol)：(0.02～0.03mol)：(0.10～0.15mol)：(20～50g)：(0.01～0.02mol)：(20～50g)：(0.02～0.03mol)，催化剂的用量为反应物之和的0.005～0.5wt％；(2)将含磺酸基的二胺扩链剂的50wt％水溶液加入上述中间体中并快速搅拌5～20min,然后将按固含量为40～50wt％计量的去离子水在快速搅拌下慢慢加入分散均匀，再加入浓度为10～20wt％的小分子二胺类扩链剂的水溶液搅拌均匀，然后升温至50～60℃保温反应30～60min，真空脱除溶剂，即得乳白色水性聚氨酯分散液，其中含磺酸基的二胺扩链剂：中间体：小分子扩链剂＝(0.02～0.03mol)：(100～200g)：(0.02～0.03mol)；(二)胶黏剂的配制将第一步所合成的乳白色水性聚氨酯分散液与增稠剂、固化剂和基材润湿剂进行配胶，得到水性聚氨酯胶黏剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雨花，王军威，亢茂青，殷宁，李其峰，冯月兰，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14
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