一种磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，属于胶黏剂技术领域。其是先将木质素磺酸钠、二乙烯三胺和甲醛通过曼尼希反应得到木质素磺酸钠胺，再将聚酯多元醇或聚醚多元醇与二异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂反应得到聚氨酯预聚物，然后投入磺酸型亲水扩链剂、单胺扩链剂和木质素磺酸钠胺进行扩链反应，反应完成后再高速剪切分散，脱除丙酮得到水性聚氨酯乳液，最后加入消泡剂、增稠剂和固化剂，制得所述磺酸型水性聚氨酯胶黏剂。本发明专利技术将木质素磺酸钠引入到水性聚氨酯的制备中，不但制得了储存稳定的高固含量水性聚氨酯，而且提高了水性聚氨酯胶黏剂的剥离强度和耐水解性能，同时实现了木质素磺酸钠的高值化利用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法


[0001]本专利技术属于胶黏剂
，具体涉及一种新型磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯胶黏剂根据使用体系不同分为溶剂型、无溶剂型和水性聚氨酯胶黏剂。溶剂型聚氨酯胶黏剂由于含有易燃、易爆、易挥发、气味大、有毒的有机溶剂，使用时会造成污染，带来很大危害。随着人们生活水平的提高和环保法规的进一步完善，水性聚氨酯胶黏剂成为国内外的发展重点。
[0003]目前水性聚氨酯胶黏剂存在固含量较低、耐水解性能差、剥离强度差等缺点，而且市场上是以羧酸型水性聚氨酯胶黏剂为主，羧酸盐为弱酸弱碱盐，羧酸盐的自催化降解导致聚氨酯胶黏剂分子的降解，降低了储存稳定性。磺酸盐是强酸强碱性盐，其电离度更高，能形成更稳定的双电子层结构，不容易使乳液粒子发生聚集沉淀，能有效提高水性聚氨酯的固含量，使水性聚氨酯在弱酸情况下也有很好的稳定性。但磺酸盐成本较高，特别是聚醚或聚酯型磺酸盐的制备工艺复杂，限制了磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的广泛应用。因此，开发一种工艺简单、稳定性较好、综合性能优异且成本较为低廉的磺酸型水性聚氨酯胶黏剂成为胶黏剂行业的迫切需要。
[0004]木质素作为第二大植物生物质资源，因其来源广泛、成本低廉而受到越来越多的关注。木质素具有刚性苯环结构和较多的官能团，将其引入聚氨酯中，利用木质素与聚氨酯基体之间的交联网络和界面氢键作用，可以提高聚氨酯材料的强度和韧性。木质素磺酸盐（SL）是木质素的一种衍生物，其既含有亲水基团（磺酸基、羧基和酚羟基），又含有疏水基团（芳香族和脂肪族），属于刚性阴离子表面活性剂，并对铁、亚锡离子有较好的螯合能力。但木质素磺酸钠结构复杂、空间位阻大、反应活性低，还存在与水性聚氨酯相容性差的问题，如何有效利用木质素磺酸钠增强水性聚氨酯的性能还需深入探索。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述现有技术存在的问题，提供一种新型磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法。该制备方法首先对木质素磺酸钠进行胺化改性，然后将改性所得木质素磺酸钠胺与胺类磺酸盐共同作为亲水扩链剂，制备了储存稳定的高固含量磺酸型水性聚氨酯，提高了水性聚氨酯胶黏剂的剥离强度和耐水解性能。所得产品基本不含有机溶剂，环保、安全，并实现了木质素磺酸钠的高值化利用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其包括以下步骤：（1）将20质量份木质素磺酸钠、10
‑
16质量份二乙烯三胺、4
‑
6质量份甲醛溶液（36 wt%）溶解在100质量份的去离子水中，并添加NaOH溶液（10 wt%）调节pH至10
‑
12，再在60
‑
80℃下反应4
‑
6 h；然后将混合物冷却至室温，再缓慢倒入大量无水乙醇中以沉淀产物，将产
物离心分离并用无水乙醇洗涤3次，然后在50℃下真空干燥24 h，得到木质素磺酸钠胺；（2）将87质量份的聚酯多元醇或聚醚多元醇在100
‑
120℃下脱水后加入反应器中，并加入10
‑
12质量份的二异氰酸酯、0.03质量份的小分子多元醇扩链剂、0.01
‑
0.02质量份的有机金属催化剂，70
‑
85℃下反应2
‑
4小时，至残余NCO基团占预聚物的质量低于0.96
‑
1.72%；然后加入30
‑
80质量份丙酮降粘，并加入将0.05
‑
3质量份的木质素磺酸钠胺、0.5
‑
2质量份的磺酸盐型亲水扩链剂、0.1
‑
1质量份的单胺类扩链剂溶解在5质量份去离子水中形成的混合液，在40
‑
60℃下扩链反应0.5
‑
1 h，得到聚氨酯预聚体；（3）将90
‑
150质量份的去离子水加入132
‑
190质量份聚氨酯预聚体中，在20
‑
30℃下高速剪切分散0.5
‑
1小时，然后抽真空除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液；（4）将0.01
‑
0.1质量份的消泡剂、0.01
‑
0.2质量份的增稠剂和0.1
‑
1质量份的固化剂加入40质量份的水性聚氨酯乳液中混合均匀，制得所述磺酸型水性聚氨酯胶黏剂。
[0007]步骤（2）中所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己二酸酯多元醇中的任意一种或几种，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃多元醇、乙氧基封端聚合物二醇、环氧丙烷聚醚多元醇中的任意一种或几种，优选聚己二酸酯多元醇。
[0008]步骤（2）中所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的任意一种或几种，优选异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯组合，其摩尔比优选为1:1。
[0009]步骤（2）中所述小分子多元醇扩链剂为乙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇、新戊二醇、1,5
‑
戊二醇中的任意一种或几种，优选1,4
‑
丁二醇。
[0010]步骤（2）中所述有机金属催化剂为有机铋、有机锡、有机锆、铋锌合金催化剂中的任意一种或几种，具体如氧化二丁锡、二辛酸锡、二月桂酸二丁锡、双
‑
(2
‑
乙基己酸)锡、新癸酸铋、2
‑
乙基己酸铋，优选二月桂酸二丁锡。
[0011]步骤（2）中所述磺酸盐型亲水扩链剂为乙二胺基乙磺酸钠、乙二胺基丙磺酸钠中的任意一种或几种，优选乙二胺基乙磺酸钠。
[0012]步骤（2）中所述单胺类扩链剂为甲胺、乙胺、丙胺、正丁胺、二丁胺、2
‑
氨基丁烷、1
‑
氨基戊烷、2
‑
氨基戊烷、1
‑
氨基
‑2‑
丙醇、3
‑
氨基
‑1‑
丙醇、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或几种，优选二乙醇胺。
[0013]步骤（3）所得水性聚氨酯乳液的固体含量为30wt%
‑
60wt%，优选40wt%
‑
55wt%。
[0014]本专利技术提供的磺酸型水性聚氨酯胶黏剂，其亲水性主要通过含有活泼氢的胺类磺酸型亲水扩链剂和木质素磺酸钠胺实现，且无需中和，避免了三乙胺等低沸点中和剂带来的气味及VOC，环保性能好。胺类磺酸钠盐属于强酸强碱盐，不易水解，使得产品有更好的耐水性，同时加入的木质素磺酸钠胺既可以提供部分磺酸盐，降低胺类磺酸钠盐的含量，也可以与异氰酸酯反应交联，保护酯键不被水解。此外，木质素磺酸钠胺对铁、亚锡离子有较好的螯合能力，能螯合有机锡催化剂中的金属离子，提高水性聚氨酯的乳液稳定性。
[0015]相对于现有的技术，本专利技术制备方法的有益效果在于：（1）本专利技术通过曼尼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将20质量份木质素磺酸钠、10
‑
16质量份二乙烯三胺、4
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6质量份36 wt%的甲醛溶液溶解在100质量份的去离子水中，并添加10 wt%的NaOH溶液调节pH至10
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12，再在60
‑
80℃下反应4
‑
6 h；然后将混合物冷却至室温，再缓慢倒入大量无水乙醇中以沉淀产物，将产物离心分离并用无水乙醇洗涤3次，然后在50℃下真空干燥24 h，得到木质素磺酸钠胺；（2）将87质量份的聚酯多元醇或聚醚多元醇在100
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120℃下脱水后加入反应器中，并加入10
‑
12质量份的二异氰酸酯、0.03质量份的小分子多元醇扩链剂、0.01
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0.02质量份的有机金属催化剂，70
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85℃下反应2
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4小时，至残余NCO基团占预聚物的质量低于0.96
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1.72%；然后加入30
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80质量份丙酮降粘，并加入将0.05
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3质量份的木质素磺酸钠胺、0.5
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2质量份的磺酸盐型亲水扩链剂、0.1
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1质量份的单胺类扩链剂溶解在5质量份去离子水中形成的混合液，在40
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60℃下扩链反应0.5
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1 h，得到聚氨酯预聚体；（3）将90
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150质量份的去离子水加入132
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190质量份聚氨酯预聚体中，在20
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30℃下高速剪切分散0.5
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1小时，然后抽真空除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液；（4）将0.01
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0.1质量份的消泡剂、0.01
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【专利技术属性】
技术研发人员：李晓，陈赛平，张卫英，叶一鸣，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：