一种水性聚氨酯粘结剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯粘结剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的水性聚氨酯粘结剂，按重量份计，制备原料包括：芳香族二异氰酸酯100份；脂肪族二异氰酸酯70～80份；磺酸盐二元醇150～200份；多元醇4～20份；含氟单体1～5份；扩链剂15～25份；分子量调节剂0.1～3份；扩链剂包括丙烯酸单甘油酯和双羟甲基丙酸钠中的至少一种；磺酸盐二元醇的数均分子量为300～2000。本发明专利技术提供的水性聚氨酯粘结剂，优化了固化速度和耐黄变性。本发明专利技术还提供了上述水性聚氨酯粘结剂的制备方法和应用。性聚氨酯粘结剂的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯粘结剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水性聚氨酯粘结剂
，具体涉及一种水性聚氨酯粘结剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯可由异氰酸酯和多元醇的反应得到，聚氨酯粘结剂是具有粘结性能的聚氨酯，其分子链上含有氨基甲酸酯基团(
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NHCOO
‑
)或异氰酸酯基(
‑
NCO)，表现出高度的活性与极性，与泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。现已广泛应用于鞋包和塑胶跑道等的制备过程中。
[0003]根据分散体系的不同，聚氨酯粘结剂可分为水性聚氨酯粘结剂和溶剂型聚氨酯粘结剂。其中，水性聚氨酯粘结剂中可挥发有机物的含量较低，对环境的污染性更小，对生产者、使用者的危害也非常低，因此水性聚氨酯粘结剂是当下的研究、应用趋势。
[0004]但是水性聚氨酯粘结剂具有固化速度慢、耐水性差、力学性能差、不耐高温等性能问题。因此其使用范围被大大限制。
[0005]由于芳香族二异氰酸酯的反应活性显著高于脂肪族二异氰酸酯，因此，为提升水性聚氨酯粘结剂的固化速度，有研究尝试采用芳香族二异氰酸酯(例如TDI)制备水性异氰酸酯粘结剂。如此，则面临三方面的问题，其一芳香族二异氰酸酯与水的反应活性也很高，在粘结剂制备、使用过程中容易发生副反应，同时会产生的二氧化碳气体，影响水性聚氨酯粘结剂固化后的使用。其二是芳香族二异氰酸酯反应速度快，所得聚氨酯的分子量均匀性差，最重要的是，芳香族二异氰酸酯制备的水性聚氨酯粘结剂的耐黄变性能差。
[0006]综上，现有水性聚氨酯粘结剂难以均衡固化速度和耐黄变性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种水性聚氨酯粘结剂，优化了固化速度，且未损失其耐黄变性能。
[0008]本专利技术还提出一种具有上述水性聚氨酯粘结剂的制备方法。
[0009]本专利技术还提出上述水性聚氨酯粘结剂的应用。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提出了一种水性聚氨酯粘结剂，按重量份计，所述水性聚氨酯粘结剂的制备原料包括：
[0011][0012]所述扩链剂包括丙烯酸单甘油酯(CAS：5919
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74
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4)和双羟甲基丙酸钠中的至少一种；
[0013]所述磺酸盐二元醇的数均分子量为300～2000。
[0014]根据本专利技术的一种优选的水性聚氨酯粘结剂，至少具有以下有益效果：
[0015](1)本专利技术采用的制备原料中，包括了具有一定疏水性能的含氟单体，由此上述水性聚氨酯粘结剂固化后，胶膜的耐水性提升；
[0016]由本专利技术采用的制备原料可知，所得的水性聚氨酯粘结剂中至少包含丙烯酸链段(由丙烯酸单甘油酯和双羟甲基丙酸钠提供)和含氟链段(含氟单体提供)。由于这两种链段与其他链段的极性差异，在水性聚氨酯粘结剂固化过程中，丙烯酸链段和含氟链段会倾向于向表面迁移，丙烯酸链段形成的膜更致密，相当于在固化后的胶膜表面形成了致密的保护膜，阻止了水汽的进入，由此提升了所得水性聚氨酯粘结剂的耐水性。
[0017]也就是说，含氟单体以及特殊的扩链剂之间发生了协同作用，提升了所得水性聚氨酯粘结剂的耐水性。
[0018]此外，丙烯酸链段和含氟单体带来的氟碳链段具有较强的耐黄变性能。当这些链段向表面迁移后，相当于对芳香族二异氰酸酯生成的芳香族氨酯起到了保护作用，提升了耐黄变性能。
[0019](2)通过分子量调节剂和其他制备原料之间的协调作用，所得水性聚氨酯粘结剂的分子量分布更窄，分散性更好。同时，由于引入了芳香族二异氰酸酯，所得水性聚氨酯粘结剂的固化速度更快。
[0020](3)本专利技术提供的制备原料中，包括了150～200份的磺酸盐二元醇，这一方面提供了足够的磺酸根，由此所得水性聚氨酯粘结剂在水中的分散性良好。其次本专利技术采用磺酸盐二元醇，相较于传统的磺酸二元醇，降低了酸性，由此实际的使用过程中不需要额外添加中和剂，进一步的，也避免了传统技术中，中和剂(大多为胺类中和剂)与芳香族二异氰酸酯的副反应，由此所得水性聚氨酯粘结剂在制备、固化过程中副反应少。
[0021]磺酸盐二元醇的分子量，会影响所得水性聚氨酯粘结剂分子链中软段的链长，软段链长与所得水性聚氨酯粘结剂的柔韧性具有一定的正相关关系，与耐热性具有一定的反相关关系。在300～2000的数均分子量范围内，所得水性聚氨酯粘结剂具有合适的柔韧性和耐热性能。
[0022](4)芳香族二异氰酸酯和脂肪族二异氰酸酯的特定配比，平衡了水性二异氰酸酯粘结剂的固化速度。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述芳香族二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI，CAS：101
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68
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8)中的至少一种。这两类芳香族二异氰酸酯来源广泛，选用这两种制备原料，更有利于水性聚氨酯粘结剂的工业化生产。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述甲苯二异氰酸酯包括2,4
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甲苯二异氰酸酯(2,4
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TDI，CAS：584
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84
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9)和2,6
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甲苯二异氰酸酯(2,6
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TDI，CAS：91
‑
08
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7)中的至少一种。
[0025]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述芳香族二异氰酸酯中，所述2,4
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TDI和2,6
‑
TDI的重量比为75～85:20。
[0026]在本专利技术的一些进一步优选的实施方式中，所述芳香族二异氰酸酯中，所述2,4
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TDI和2,6
‑
TDI的重量比约为4:1。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述脂肪族二异氰酸酯包括异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI，CAS：4098
‑
71
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9)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI，CAS：822
‑
06
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0)中的至少一种。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述脂肪族二异氰酸酯由IPDI和HDI组成。
[0029]其中IPDI虽然反应活性较低，但是其耐黄变性能优异，和其他种类的异氰酸酯配合后，所得水性聚氨酯粘结剂的耐黄变性能更加优异。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述脂肪族二异氰酸酯中，所述IPDI和HDI的重量比为3:1～4。
[0031]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述脂肪族二异氰酸酯中，所述IPDI和HDI的重量比为3:1～2。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述磺酸盐二元醇为二元醇和二羧基磺酸盐的酯化产物。由此，可将磺酸盐基团引入所述磺酸盐二元醇中，进一步的引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯粘结剂，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：所述扩链剂包括丙烯酸单甘油酯和双羟甲基丙酸钠中的至少一种；所述磺酸盐二元醇的数均分子量为300～2000。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯粘结剂，其特征在于，所述芳香族二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯粘结剂，其特征在于，所述脂肪族二异氰酸酯包括异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯粘结剂，其特征在于，所述磺酸盐二元醇为二元醇和二羧基磺酸盐的酯化产物。5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯粘结剂，其特征在于，所述含氟单体包括2,2,3,3,4,4,5,5
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八氟
‑
1,6
‑
己二醇、2,2,3,3,4,4,4
‑
七氟
‑1‑
丁醇和1,1,2,2
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：欧华新，
申请(专利权)人：广东新辉化学有限公司，
类型：发明
国别省市：