一种热塑性聚氨酯热熔胶、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种热塑性聚氨酯热熔胶，制备方法如下：将活泼氢封端聚合物、二异氰酸酯作为反应物与催化剂以及2

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性聚氨酯热熔胶、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及聚氨酯领域，具体涉及一种热塑性聚氨酯热熔胶、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]热熔胶是一类高分子胶粘剂，在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变。热熔胶主要包括合成橡胶、热塑性聚酯、聚氨酯等类型，其中聚氨酯热熔胶又分为热固性热熔胶和热塑性热熔胶，热固性聚氨酯热熔胶发生化学交联固化，又称反应型热熔胶；热塑性热熔胶主要利用氢键作用发生物理交联。
[0003]聚氨酯热熔胶粘剂(HMA)因施胶简便、固化迅速的优点被广泛使用。现今大部分的聚氨酯热熔胶主要由不可再生的石油基多元醇制成，具有不可修复不可降解的弊端，并且聚氨酯热熔胶类型多为湿固化反应型热熔胶，不可回收重复利用，会造成极大的资源浪费和环境污染，此外，大部分的聚氨酯热熔胶初始粘合强度低，对各种基材的附着能力弱。实际应用中，多数聚氨酯热熔胶加热温度过高，固化时间较长，这些缺点极大地限制了它们的应用。
[0004]公开号为CN112745794A的中国专利文献中公开了一种湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，该专利技术采用聚酯和聚醚多元醇作为所述的湿固化聚氨酯热熔胶的基材，选用具有优良性能的增粘树脂，提高了聚氨酯的内聚力和初固强度，同时偶联剂的加入也能提高聚氨酯对于低表面能材料的附着力，剪切强度可以达到10MPa左右。但是该聚氨酯热熔胶属于热固性聚氨酯热熔胶，没有自愈合能力，且不可降解，污染环境。
[0005]公开号为CN107384293A的中国专利文献中公开了一种热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，将聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇、抗氧剂、抗水解剂置于反应釜中反应得到多元醇组分；再按照一定的操作规范混合多元醇组分、异氰酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、光引发剂、混合扩链剂制备得到预聚体；将预聚体、混合扩链剂、催化剂、光引发剂和阻聚剂混合均匀制备得到聚氨酯热熔胶。所述的制备方法繁琐、原料种类繁多，制得的热塑性聚氨酯热熔胶的拉伸强度达到15MPa附近。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种热塑性聚氨酯热熔胶及其制备方法，该热塑性聚氨酯热熔胶可一步法合成，原料易得，且具有优异的自愈合性能，粘附性能好，对不同基材都有优异的粘附能力，可降解、环境友好。
[0007]具体采用的技术方案如下：
[0008]一种热塑性聚氨酯热熔胶，所述的热塑性聚氨酯热熔胶的结构式如下：
[0009][0010]式(I)中，R1为二异氰酸酯残基；B中包含脂肪族聚碳酸酯结构；n为1～100的整数。
[0011]所述的热塑性聚氨酯热熔胶包括具有多重氢键的硬段结构以及聚碳酸酯软段结构，硬段包括2
‑
氨基
‑4‑
羟基
‑6‑
甲基嘧啶残基和异氰酸酯残基；此外，聚碳酸酯在该热塑性聚氨酯热熔胶中的引入，使得制备得到的聚氨酯材料粘附性优异，且分子量较低、可降解，此外，含有氢键的聚氨酯链可以依靠非共价键作用相互吸引，从而赋予该热塑性聚氨酯热熔胶宏观的自愈合性能，可以抵御外界伤害。
[0012]所述的热塑性聚氨酯热熔胶的粘附性优异，能够粘附不同的基材，所述的基材包括但不限于不锈钢材、铝板、木材、环氧树脂。
[0013]优选的，所述的热塑性聚氨酯热熔胶在60℃加热后冷却即可有效地粘附在不同基材上，对不锈钢材的粘附强度达到9.08MPa，对铝板的粘附强度达到5.34MPa，对木材的粘附强度达到3.55MPa，对环氧树脂的粘附强度达到2.19MPa。
[0014]温度越高，分子链的运动速度越快，越有利于氢键的解离和结合，因此，所述的热塑性聚氨酯热熔胶温度越高自愈合速度越快，优选的，所述的热塑性聚氨酯热熔胶在60℃下1h内可以完全自愈合。
[0015]优选的，15天内，所述的热塑性聚氨酯热熔胶可以在pH＝1的酸性条件、pH＝12的碱性条件或脂肪酶CALB的PBS缓冲溶液中被降解15％以上。
[0016]本专利技术还提供了一种所述的热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)在保护性气氛下，将活泼氢封端聚合物、二异氰酸酯作为反应物与催化剂以及2
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氨基
‑4‑
羟基
‑6‑
甲基嘧啶、有机溶剂混合，于无水无氧条件下70℃
‑
100℃反应6～8h，得到聚氨酯预聚物；
[0018](2)将聚氨酯预聚物洗涤、真空干燥后，得到所述的热塑性聚氨酯热熔胶。
[0019]在一步法合成热塑性聚氨酯热熔胶的过程中，2
‑
氨基
‑4‑
羟基
‑6‑
甲基嘧啶起到封端的作用、并且可以形成多重氢键，使得制备得到的热塑性聚氨酯热熔胶的分子量相对较低，较易降解、且粘附性优异。
[0020]步骤(1)中，所述的保护性气氛包括惰性气体气氛，优选为氩气或氮气气氛。
[0021]所述的活泼氢封端聚合物为羟基封端脂肪族聚碳酸酯、羟基封端脂肪族聚碳酸酯和其他羟基封端聚合物的混合物、羟基封端脂肪族聚碳酸酯和氨基封端聚合物的混合物中的一种。
[0022]所述的羟基封端脂肪族聚碳酸酯为聚碳酸亚丙酯二醇、聚六亚甲基碳酸酯二醇或聚碳酸亚乙酯二醇。
[0023]所述的其他羟基封端聚合物包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚乳酸二醇。
[0024]所述的氨基封端聚合物包括聚醚胺、聚氧乙烯二胺、氨丙基双封端聚二甲基硅氧
烷。
[0025]软段的种类与粘附性相关，聚碳酸酯类聚氨酯的性能优于聚醚和聚酯类的聚氨酯。
[0026]所述的二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3
’‑
二甲基
‑
4,4
’‑
联苯二异氰酸酯、1,3
‑
二甲基异氰酸酯环己烷或二环己甲烷4,4'
‑
二异氰酸酯中的至少一种。
[0027]所述的催化剂为双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、辛酸亚锡、二甲基环己胺、二月桂酸二丁基锡、有机铋、三嗪催化剂、三聚催化剂中的至少一种，质量浓度为0.1～1wt％。
[0028]所述的有机溶剂为四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
[0029]优选的，步骤(1)中，所述的活泼氢封端聚合物的分子量为400～4000g/mol，若分子量太低，则聚合物难以成型，若分子量太高，则聚合物的粘附性能和自愈合性能会变差。
[0030]所述的活泼氢封端聚合物的活性基团包括羟基封端脂肪族聚碳酸酯和其他羟基封端聚合物的羟基基团及氨基封端聚合物的氨基基团。
[0031]优选的，步骤(1)中，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯热熔胶的结构式如下：式(I)中，R1为二异氰酸酯残基；B中包含脂肪族聚碳酸酯结构；n为1～100的整数。2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在保护性气氛下，将活泼氢封端聚合物、二异氰酸酯作为反应物与催化剂以及2
‑
氨基
‑4‑
羟基
‑6‑
甲基嘧啶、有机溶剂混合，于无水无氧条件下70℃
‑
100℃反应6～8h，得到聚氨酯预聚物；(2)将聚氨酯预聚物洗涤、真空干燥后，得到所述的热塑性聚氨酯热熔胶。3.根据权利要求2所述的热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，所述的活泼氢封端聚合物为羟基封端脂肪族聚碳酸酯、羟基封端脂肪族聚碳酸酯和其他羟基封端聚合物的混合物、羟基封端脂肪族聚碳酸酯和氨基封端聚合物的混合物中的一种，分子量为400～4000g/mol。4.根据权利要求3所述的热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，所述的羟基封端脂肪族聚碳酸酯为聚碳酸亚丙酯二醇、聚六亚甲基碳酸酯二醇或聚碳酸亚乙酯二醇；所述的其他羟基封端聚合物为聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇或聚乳酸二醇；所述的氨基封端聚合物为聚醚胺、聚氧乙烯二胺或氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷。5.根据权利要求2所述的热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，其特征在于，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春军，张若愚，韩帅，闫晓文，吴爱国，朱锦，
申请(专利权)人：宁波慈溪生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：