一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有双预聚体双结构的聚氨酯水性粘胶剂，并提供具体的制备方法，该聚氨酯水性粘胶剂结构中包含由脂肪族多元醇和芳香族多元醇分别制备的预聚体，并对预聚体一、预聚体二的结构分别进行功能化设计后，再一起乳化，能够形成比较规整的嵌段共聚物，获得分子量比较大的聚合物；通过对2种预聚体配比及反应条件的大量摸索，使得最终的产品中各嵌段共聚物能够保持各自独特的性能。所制备的聚氨酯水性粘胶剂既有良好的初期定位强度，还能延长持粘时间，对低极性基材的附着力较好。

A polyurethane water-based adhesive with double prepolymer structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂及其制备方法
本专利技术属于高分子材料制备
，涉及一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂及其制备方法。
技术介绍
目前汽车内饰用聚氨酯胶粘剂有溶剂型、水基型、热熔型。其中溶剂型胶粘剂含有大量有机溶剂，如环己烷、、正己烷、丁酮、二氯甲烷、甲苯、二甲苯，在施工时会危害操作工人的身体，在干燥过程中直接排放到大气中会污染环境，若是回收则需投资回收设备且耗能，而且对于透气性不好的粘结件有VOC残留，最终会危害消费者的身体。热熔型胶粘剂不含溶剂，比较环保，但是在使用时需要高温熔融，能耗大，需投资熔胶设备，不仅增加了生产成本而且对操作工艺的要求也较苛刻。水基型胶粘剂主要以水作分散体，不含有机溶剂，无游离的异氰酸酯(-NCO)，在生产及施工过程中较环保，不会对环境及工人的身体造成伤害，操作工艺也较灵活，可刷胶、喷胶、辊胶，因此水基型胶粘剂一直是研究的热点。但水基型胶粘剂如何将分子量做的更大、更规整、更稳定，一直是水性胶粘剂开发者需要解决的难题。随着人们生活质量的提高，对生活品质的要求也越来越高，各种造型奇特的结构件、成份复杂的新型复合材料出现在市场中，有些结构件为了造型美观并节约成本，在成型时有形状各异的异形面，结构件的成分也比较复杂，粘接边角位置时还需要进行手工贴合处理，这就要求胶粘剂的可粘接基材种类多、初期定位强度高、持粘时间久，而水性聚氨酯胶粘剂是一种综合性能较优异的高分子材料，对多种合成材料尤其是极性材料、多孔性材料的粘接性能较好，在汽车内饰件的粘接应用上也越来越广泛，但其仍然存在对低极性基材附着力差、初期定位强度不够高及持粘性不够长的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种既有良好的初期定位强度，还能延长持粘时间，对低极性基材的附着力较好的双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂，还提供具有双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂，所述聚氨酯水性粘胶剂由预聚体一和预聚体二组成，预聚体一结构式如式一所示：其中，n为1～100；R1为芳香族的异氰酸酯，R3为平均分子量在2000g/mol以上的大分子多元醇；预聚体二结构式如式二所示：其中，m为1～100；R2为脂肪族的异氰酸酯，R4为平均分子量在400-800g/mol的小分子多元醇。进一步，R4为平均分子量在600g/mol的小分子多元醇。进一步，预聚体一与预聚体二按质量比为2.5-4:1。进一步，R1为芳香族的二异氰酸酯。进一步，所述R1选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯中的一种或两种以上；所述R3选自聚烯烃多元醇、聚醚多元醇、接枝有长侧链的聚醚多元醇、聚硅氧烷多元醇、接枝改性的聚硅氧烷多元醇中的至少一种。进一步，所述R2为脂肪族的二异氰酸酯。进一步，所述R2选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上；所述R4选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇、苯酐聚酯多元醇、端羟基松香树脂、聚丙烯酸酯多元醇中的至少一种。2、一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂，制备方法为以下具体步骤：a.将聚合物多元醇R3在120-125℃脱水0.5-1h，加入异氰酸酯R1，90℃搅拌反应0.5-1h，加入催化剂，80-120℃搅拌反应3-6h，得预聚体一；R1为芳香族的异氰酸酯，R3为平均分子量在2000g/mol以上的大分子多元醇；b.将聚合物多元醇R4在100-110℃脱水0.5-1h，加入异氰酸酯R2，80℃搅拌反应0.5-1h，加入催化剂，90-120℃搅拌反应3-6h，得预聚体二；R2为脂肪族的异氰酸酯，R4为平均分子量在400-800g/mol的小分子多元醇；c.将预聚体一与预聚体二按质量比2.5-4:1混合后，加入丙酮调节粘度；d.再加入亲水扩链剂，对混合后的预聚体进行扩链；e.加纯水乳化，乳化完脱除丙酮，即得聚氨酯水性粘胶剂乳液。进一步，按质量份数计，在步骤a中聚合物多元醇R3100份，异氰酸酯R18-16份，催化剂0.02-0.03份；在步骤b中聚合物多元醇R4100份，异氰酸酯R226-52份，催化剂0.02-0.03份。进一步，丙酮的加入量为预聚体一与预聚体二总质量的1.5-2倍。进一步，步骤d中，亲水扩链剂的加入量为预聚体一与预聚体二总质量的0.01-0.03倍，扩链条件为温度44-50℃，转速300r/min，扩链时间30min-60min。进一步，步骤e中，乳化温度44-50℃，转速600-800r/min，乳化时间1-1.5h。进一步，所述的催化剂为有机铋类催化剂或有机锡类催化剂。进一步，所述的亲水扩链剂选自乙二氨基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠及其衍生物中的一种。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将聚氨酯由两种不同结构的预聚体混合而成，并对预聚体一、预聚体二的结构分别进行功能化设计后，再一起乳化，能够形成比较规整的嵌段共聚物，获得分子量比较大的聚合物，而且各嵌段共聚物能够保持各自独特的性能。首先对于预聚体一，在其聚氨酯结构中，软段结构主要由主链柔软的、侧链接枝或改性的柔性大分子多元醇组成，硬段结构由有一定刚性的芳香族二异氰酸酯组成，这种结构的设计软段能够提升对低极性基材的附着力，硬段能够提升初粘强度，而且乳液的持粘时间长；继而将预聚体二的极性设计大于预聚体一，在其聚氨酯结构中，软段结构主要由内聚力较好的液态小分子多元醇组成，硬段结构由脂肪族的二异氰酸酯组成，这种结构的设计软硬段结构相对集中，能够明显的提升初粘强度，延长持粘时间，使乳液的初期定位强度高。本专利技术在各预聚体硬段和软段形成性能互补，并通过2种预聚体摸索出各组分适当的质量比以达到形成的产品能在初期定位强度与持粘时间的平衡。且本专利技术制备的聚氨酯水性粘胶剂VOC残留少，经过大量实验实践，得出最佳的聚合物多元醇及对应的异氰酸酯含量比，控制好适宜的反应条件，减少溶液中游离的-NCO，气味级别低，产品气味小。本专利技术乳液比市售进口聚氨酯乳液的持粘性好，对处理PP基材的粘接强度明显大于市售进口聚氨酯乳液，而胶层是从处理PP基材上脱离的，本专利技术乳液对低极性基材的附着力较好。具体实施方式下面对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂的制备方法：a.将聚合物多元醇R3按比例称于三口烧瓶中，120-125℃脱水0.5-1h，加入异氰酸酯R1，90℃、230r/min反应0.5-1h，加入催化剂，80-120℃、230r/min反应3-6h，得预聚体一；按质量份数计，聚合物多元醇R3100份，异氰酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂，其特征在于，所述聚氨酯水性粘胶剂由预聚体一和预聚体二组成，预聚体一结构式如式一所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂，其特征在于，所述聚氨酯水性粘胶剂由预聚体一和预聚体二组成，预聚体一结构式如式一所示：



其中，n为1～100；R1为芳香族的异氰酸酯，R3为平均分子量在2000g/mol以上的大分子多元醇；
预聚体二结构式如式二所示：



其中，m为1～100；R2为脂肪族的异氰酸酯，R4为平均分子量在400-800g/mol的小分子多元醇。


2.根据权利要求1所述的聚氨酯水性粘胶剂，其特征在于，所述R1选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯中的一种或两种以上；所述R3选自聚烯烃多元醇、聚醚多元醇、接枝有长侧链的聚醚多元醇、聚硅氧烷多元醇、接枝改性的聚硅氧烷多元醇中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的聚氨酯水性粘胶剂，其特征在于，所述R2选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上；所述R4选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇、苯酐聚酯多元醇、端羟基松香树脂、聚丙烯酸酯多元醇中的至少一种。


4.权利要求1-3任一项所述双预聚体结构的聚氨酯水性粘胶剂的制备方法，其特征在于，制备方法为以下具体步骤：
a.将聚合物多元醇R3在120-125℃脱水0.5-1h，加入异氰酸酯R1，90℃搅拌反应0.5-1h，加入催化剂，80-120℃搅拌反应3-6h，得预聚体一；R1为芳香族的异氰酸酯，R3为平均分子量在2000g/mol以上的大分子多元醇；
b.将...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽，杜泽川，何彬，冉忠祥，郭强，梁攀，刘海春，吴磊，白德忠，
申请(专利权)人：重庆中科力泰高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50