一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于胶黏剂领域，具体涉及一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶及其制备方法。所述聚氨酯热熔胶包括多元醇聚合物、低游离聚氨酯预聚体、增粘树脂以及催化剂，所述多元醇聚合物中羟基与低游离聚氨酯预聚体中异氰酸酯基的摩尔当量比为1:(3

【技术实现步骤摘要】
一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于胶黏剂领域，具体涉及一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的反应型聚氨酯热熔胶黏剂(PUR)是由过量的异氰酸酯与多元醇反应制备得到的一种聚氨酯预聚体，由于异氰酸酯过量、多元醇与过量异氰酸酯反应不充分、高粘度下反应受阻等原因，导致最终的产品中往往存在未反应的游离异氰酸酯。游离异氰酸酯单体在85
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200℃下会气化形成刺激性、过敏性或毒性物质，进而危害从业者健康。欧洲化学品管理局(ECHA)起草的游离异氰酸酯限制草案中表明：当反应型聚氨酯热熔胶中的游离异氰酸酯含量>1wt％时，存在致癌风险；若游离异氰酸酯含量在0.1
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1wt％之间，存在吸入或皮肤接触风险；游离异氰酸酯含量超过0.1wt％的产品将在工业和某些专业领域被限制使用，除非能保护使用者的安全。而游离异氰酸酯含量<0.1wt％的产品可以免除这一法规的限制。因此，急需开发粘接性能优异且游离异氰酸酯含量低的反应型聚氨酯热熔胶，以满足汽车、新能源、消费电子、木工、纺织等领域对于低游离反应型聚氨酯热熔胶的应用需求。
[0003]现有低游离反应型聚氨酯热熔胶的解决方案中，有通过减压蒸馏等物理方法去除游离异氰酸酯单体，但这种方法仅仅适用于少部分低沸点异氰酸酯单体，并且需要高昂的设备和繁琐的工艺。此外，也有技术利用游离异氰酸酯含量小于0.1％的低游离异氰酸酯低聚物代替异氰酸酯单体与多元醇反应制备低游离异氰酸酯的反应型聚氨酯热熔胶，但是现有技术制备的低游离反应型聚氨酯热熔胶是通过简单类比传统反应型聚氨酯热熔胶的设计思路，将低游离异氰酸酯低聚物中异氰酸酯基与多元醇聚合物中羟基的摩尔比控制在(1.5
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2.5):1之间。传统反应型聚氨酯热熔胶如此设计是由于传统反应型聚氨酯热熔胶添加的异氰酸酯组分是小分子单体，添加摩尔量太多(超过2.5)，会导致最终产品中有太多异氰酸酯单体剩余，过多异氰酸酯单体未与大分子多元醇扩链反应形成柔性大分子，会使最终产品固化后硬段比例过高，缺少柔韧性。而低游离聚氨酯低聚物不同于异氰酸酯单体，简单类比传统反应型聚氨酯热熔胶的设计思路，利用游离异氰酸酯含量小于0.1％的低游离异氰酸酯低聚物制备的低游离异氰酸酯的反应型聚氨酯热熔胶存在熔融粘度高、开放时间短、粘接强度低的缺陷。这些缺陷限制了低游离反应型聚氨酯热熔胶在汽车、新能源电池、消费电子、木工、纺织等领域的实际应用。如，US20170002239A中利用拜耳的低游离MDI低聚体VPLS2397等摩尔量替代MDI单体与多元醇反应制备反应型聚氨酯热熔胶，最终所得产品中游离MDI单体含量低于0.1wt％，但本体强度下降了约50％。此外，还有技术采用部分异氰酸酯单体与部分低游离聚氨酯低聚体(游离异氰酸酯含量小于0.1wt％)共同与多元醇反应，该方法所得反应型聚氨酯热熔胶本体强度有所提高，但是添加的部分异氰酸酯单体仍然有少量剩余，使最终的游离异氰酸酯含量仍然高于0.1％，一般会增加至0.4
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1％。此外，采用现有方法所得低游离反应型聚氨酯热熔胶一般抗冲击性较差，在被粘接部件跌落后存
在开胶的风险，可靠性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有的低游离反应型聚氨酯热熔胶的熔融粘度高、开放时间短、粘接强度低且抗冲击性差的缺陷，而提供一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的低游离反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。
[0005]具体地，本专利技术提供了一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶，其中，所述聚氨酯热熔胶包括多元醇聚合物、低游离聚氨酯预聚体、增粘树脂以及催化剂，所述多元醇聚合物中羟基与低游离聚氨酯预聚体中异氰酸酯基的摩尔当量比为1:(3
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5)，如1:3、1:3.2、1:3.5、1:3.8、1:4、1:4.2、1:4.5、1:4.8、1:5以及它们之间的任意值。
[0006]在一种优选实施方式中，以所述聚氨酯热熔胶的总重量为基准，所述多元醇聚合物和低游离聚氨酯预聚体的总含量为75
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90％，如75％、77％、80％、82％、85％、88％、90％以及它们之间的任意值；所述增粘树脂的含量为5
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20％，如5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％以及它们之间的任意值；所述催化剂的含量为0.1
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5％，如0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％以及它们之间的任意值。
[0007]在一种优选实施方式中，所述多元醇聚合物选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇以及聚烷撑多元醇中的至少一种。
[0008]在一种优选实施方式中，所述聚酯多元醇为将多元羧酸与多元醇经酯化反应得到的聚酯多元醇以及将ε
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己内酯经开环聚合而得到的聚
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ε
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己内酯多元醇中的至少一种。其中，所述多元羧酸的具体实例包括但不限于：对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5
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萘二甲酸、2,6
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萘二甲酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十亚甲基二羧酸、十二亚甲基二羧酸中的至少一种。所述多元醇的具体实例包括但不限于：乙二醇、丙二醇、1,3
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丙二醇、1,4
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丁二醇、新戊二醇、1,5
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戊二醇、1,6
‑
己二醇、二乙二醇以及环己二醇中的至少一种。
[0009]在一种优选实施方式中，所述聚醚多元醇选自乙二醇、丙二醇、四氢呋喃、3
‑
甲基四氢呋喃的开环聚合物、无规共聚物和嵌段共聚物以及双酚型聚氧化烯改性体中的至少一种。所述双酚型聚氧化烯改性体为将双酚型分子骨架的活性氢部分采用环氧烷进行加成反应而得到的聚醚多元醇，可以是无规共聚物，也可以是嵌段共聚物。所述环氧烷的具体实例包括但不限于：环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及环氧异丁烷中的至少一种。
[0010]在一种优选实施方式中，所述聚碳酸酯多元醇选自聚碳酸1,6
‑
己二醇酯多元醇、聚碳酸
‑
1,4
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丁二醇
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1,6己二醇酯二醇、聚碳酸
‑
1,5
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戊二醇
‑
1,6己二醇酯二醇、聚碳酸己内酯亚已酯二醇、聚碳酸
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1,4
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环己烷二甲醇
‑
1,6己二醇酯二醇、聚碳酸亚乙酯二醇、聚碳酸亚丙酯二醇、聚碳酸亚丁酯二醇以及聚碳酸亚已酯二醇中的至少一种。
[0011]在一种优选实施方式中，所述聚烷撑多元醇选自聚丁二烯多元醇、氢化聚丁二烯多元醇、氢化聚异戊二烯多元醇中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚氨酯热熔胶包括多元醇聚合物、低游离聚氨酯预聚体、增粘树脂以及催化剂，所述多元醇聚合物中羟基与低游离聚氨酯预聚体中异氰酸酯基的摩尔当量比为1:(3
‑
5)。2.根据权利要求1所述的熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶，其特征在于，以所述聚氨酯热熔胶的总重量为基准，所述多元醇聚合物和低游离聚氨酯预聚体的总含量为75
‑
90％，所述增粘树脂的含量为5
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20％，所述催化剂的含量为0.1
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5％。3.根据权利要求1所述的熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述多元醇聚合物选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇以及聚烷撑多元醇中的至少一种。4.根据权利要求3所述的熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇为将多元羧酸与多元醇经酯化反应得到的聚酯多元醇以及将ε
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己内酯经开环聚合而得到的聚
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ε
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己内酯多元醇中的至少一种；所述多元羧酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5
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萘二甲酸、2,6
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萘二甲酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十亚甲基二羧酸、十二亚甲基二羧酸中的至少一种；所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、1,3
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丙二醇、1,4
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丁二醇、新戊二醇、1,5
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戊二醇、1,6
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己二醇、二乙二醇以及环己二醇中的至少一种；所述聚醚多元醇选自乙二醇、丙二醇、四氢呋喃、3
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甲基四氢呋喃的开环聚合物、无规共聚物和嵌段共聚物以及双酚型聚氧化烯改性体中的至少一种；所述双酚型聚氧化烯改性体为将双酚型分子骨架的活性氢部分采用环氧烷进行加成反应而得到的聚醚多元醇，所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及环氧异丁烷中的至少一种；所述聚碳酸酯多元醇选自聚碳酸1,6
‑
己二醇酯多元醇、聚碳酸
‑
1,4
‑
丁二醇
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1,6己二醇酯二醇、聚碳酸
‑
1,5
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戊二醇
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1,6己二醇酯二醇、聚碳酸己内酯亚已酯二醇、聚碳酸
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1,4
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环己烷二甲醇
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1,6己二醇酯二醇、聚碳酸亚乙酯二醇、聚碳酸亚丙酯二醇、聚碳酸亚丁酯二醇以及聚碳酸亚已酯二醇中的至少一种；所述聚烷撑多元醇选自聚丁二烯多元醇、氢化聚丁二烯多元醇、氢化聚异戊二烯多元醇中的至少一种。5.根据权利要求1所述的熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲击性好的聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述低游离聚氨酯预聚体为低游离聚醚多元醇基聚氨酯预聚体和/或低游离聚酯多元醇基聚氨酯预聚体，所述低游离聚氨酯预聚体中所含游离异氰酸酯的含量低于0.1wt％。6.根据权利要求5所述的熔融粘度低、开放时间长、粘接强度高且抗冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王署亮，赵凤艳，曹阳，
申请(专利权)人：韦尔通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：