一种水性聚氨酯胶粘剂及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种水性聚氨酯胶粘剂及其制造方法，属高分子材料技术领域。包括以下加工步骤：1、制备聚氨酯预聚物；2、中和反应；3、制备水性聚氨酯分散体；4、制备水性聚氨酯；5、制备水性聚氨酯胶黏剂。本发明专利技术采用聚合多元醇与异氰酸酯预聚，并用小分子多元醇进行预扩链制备预聚体，经中和后进行水中高剪切乳化、扩链增粘的工艺；所得聚氨酯乳液具有较规整的分子结构和良好的粘结工艺适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属高分子材料

技术介绍
中国是制鞋工业的大国，占全世界制鞋产量的一半以上，作为劳动密集型的制鞋产业，溶剂型鞋用胶水在国内仍占主导地位。在制鞋产业领域，女性员工承担了主要的角色，在挥发溶剂的环境下，不仅造成人员心智疲乏，更为严重的是容易导致严重的职业病发生，甚而给女工的下一代带来严重危害。此外，由于大多数有机溶剂具有可燃性，而且大多数有机混合物会造成空气污染及烟雾的生成，在空气中含量到达一定程度时，容易被引燃或导致爆炸；水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，其环保性和安全性优异，成为聚氨酯胶粘剂未来发展的方向之一。目前性能较好的工业化产品大多是以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂的阴离子乳液，其生产过程中一般都使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)做助溶剂，而NMP沸点高会残留于产品中，因此严格来说仍然不是完全无毒环保的产品；近年国外报道，NMP属有刺激性和毒性物质，针对当今市场中几乎所有的水性聚氨酯均含有NMP，欧盟监管该事项的工作组决定，今后凡NMP质量分数高于5%的配方均归入毒性类。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种安全环保的高固含、无黄变、阳离子型鞋用水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种水性聚氨酯胶粘剂的制造方法，其特殊之处在于包括以下工艺流程1、制备聚氨酯预聚物将聚己内酯-聚醚-聚己内酯嵌段聚合物与含叔胺结构的聚醚多元醇按质量比为 1 (0.1-1)的比例、温度范围100-160°C下熔融混合，在80°C-100°C下真空干燥1-5小时， 降温至60°C -70°C，再加入占上述熔融混合物质量百分比1-10%的含叔胺结构小分子多元醇，混合均勻后加入占上述熔融混合物5-30 %的异氰酸酯和占上述熔融混合物质量百分比 0. 1-0. 001%的有机锡，反应1-4小时，制得聚氨酯预聚物，反应方程式为H0-R··· R-0H+0CN... NCO — OCN..· R-R..· NCO ；所述聚己内酯-聚醚-聚己内酯嵌段聚合物，其平均分子量为1000-6000之间，其中聚己内酯与聚醚的质量比为1 (0.5-2)，聚醚为聚乙二醇(PEG)或聚环氧丙烷醚(PPG) 或聚四氢呋喃醚(PTMG)中的一种或几种混合；所述聚己内酯-聚醚-聚己内酯嵌段聚合物，平均分子量为2000-5000之间；所述聚己内酯-聚醚-聚己内酯嵌段聚合物，为聚己内酯-聚醚-聚己内酯三嵌段多元醇；所述含叔胺结构的聚醚多元醇为叔胺聚醚，其分子式为 HO-R-O-C2H4NR1C2H4-O-R-OH,其中 Ii1 为 CH3 或 C2H5 ；所述含叔胺结构小分子多元醇为N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或几种混合；所述异氰酸酯为己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4，4' -二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或几种混合；所述有机锡为二月桂酸二丁基锡；2、中和反应将上述制得的聚氨酯预聚物降温至50°C -60°C，加入中和剂进行中和反应，中和剂的加入量按与聚氨酯预聚物中的胺基等当量计算，反应2-3小时使其中的叔胺结构中和成盐；所述中和剂为盐酸HCl、乙酸CH3C00H、碘甲烷CH3I、硫酸二甲酯(CH3) 2S04中的任意一种或几种混合；3、制备水性聚氨酯分散体将上述中和后的聚氨酯预聚物用排量范围是100-120m3/h的高速剪切泵进行高速剪切，将聚氨酯预聚物均勻分散到去离子水中，聚氨酯预聚物与去离子水的质量比为 1 (0.6-1. 5)，得到水性聚氨酯分散体；4、制备水性聚氨酯在上述制得的水性聚氨酯分散体中加入脂肪族胺化合物进行扩链反应，水性聚氨酯分散体所含的氰酸根与脂肪族胺化合物的摩尔比为1 (0.6-1.0)，反应时间为0.5-2小时，反应温度为40°C -60°C，制得水性聚氨酯；所述脂肪族胺化合物是为H2N-(CH2)n-NH2Oi为1-6的整数)、2_甲基_1，5_戊二胺、二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)中任意一种或几种混合；5、制备水性聚氨酯胶黏剂将上述水性聚氨酯与抗氧剂、紫外吸收剂、润湿流平剂、消泡剂、增稠剂按质量比为 100 (0. 01 0. 05) (0. 01 0. 03) (0. 01 1. 0) (0. 01 0. 05) (0. 1 1. 5)的比例混合均勻，即制得水性聚氨酯胶粘剂；所述抗氧剂为二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉中的任意一种；所述紫外吸收剂为2，4_二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的任意一种；所述润湿流平剂为BI-333、BYK-306中的任意一种；所述消泡剂为BI-141 ；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素中的任意一种。通过上述水性聚氨酯胶粘剂的制造方法得到的水性聚氨酯胶粘剂。本专利技术的，与现有技术相比，具有以下有益效果1、采用聚合多元醇与异氰酸酯预聚，并用小分子多元醇进行预扩链制备预聚体， 经中和后进行水中高剪切乳化、扩链增粘的工艺；所得聚氨酯乳液具有较规整的分子结构和良好的粘结工艺适应性；2、采用含叔胺结构的聚合多元醇为亲水性软链段，含叔胺结构小分子多元醇为扩链剂，与脂肪族或酯环族二异氰酸酯反应，经过中和在聚氨酯软、硬链段中同时引入阳离子亲水基团，再经高速剪切乳化制备阳离子聚氨酯乳液。可以制备高固含量(最高可达60 % ) 乳液，乳液具有优异的稳定性及无黄变特性；3、采用聚己内酯-聚醚-聚己内酯三嵌段共聚物为聚合多元醇主要组分，制备的聚氨酯乳液具有很高的耐水解性能和内聚强度，粘结强度及耐久性优异；4、制备过程不使用任何溶剂及一般产品中普遍含有的N-甲基吡咯烷酮(NMP)助溶剂，可以制备完全无毒环保的产品。具体实施例方式以下给出本专利技术的具体实施方式，用来对本专利技术做进一步的说明。实施例1一种水性聚氨酯胶粘剂的制造方法，包括以下工艺流程1、制备聚氨酯预聚物将聚己内酯-聚醚-聚己内酯三嵌段多元醇与叔胺聚醚按质量比为1 0.1的比例、温度100°c下熔融混合，在80°C下真空干燥1小时，降温至60°C，再加入占上述熔融混合物质量百分比的N-甲基二乙醇胺，混合均勻后加入占上述熔融混合物5%的己二异氰酸酯(HDI)和占上述熔融混合物质量百分比0. 的二月桂酸二丁基锡，反应1小时，制得聚氨酯预聚物，反应方程式为H0-R··· R-0H+0CN... NCO — OCN..· R-R..· NCO ；聚己内酯-聚醚-聚己内酯三嵌段多元醇，其平均分子量为1000-6000之间，其中聚己内酯与聚醚的质量比为1 0.5;叔胺聚醚，其分子式为HO-R-O-C2H4NR1C2H4-O-R-OH,其中队为CH3或C2H5。2、中和反应将上述制得的聚氨酯预聚物降温至50°C，加入中和剂盐酸HCl进行中和反应，中和剂的加入量按与聚氨酯预聚物中的胺基等当量计算，反应2小时，使其中的叔胺结构中和成盐；3、制备水性聚氨酯分散体将上述中和后的聚氨酯预聚物用排量范围是100m3/h的高速剪切泵进行高速剪切，将聚氨酯预聚物均勻分散到去离子水中，聚氨酯预聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种水性聚氨酯胶粘剂的制造方法，其特征在于包括以下工艺流程：１）、制备聚氨酯预聚物将聚己内酯－聚醚－聚己内酯嵌段聚合物与含叔胺结构的聚醚多元醇按质量比为１∶（０．１－１）的比例、温度范围１００－１６０℃下熔融混合，在８０℃－１００℃下真空干燥１－５小时，降温至６０℃－７０℃，再加入占上述熔融混合物质量百分比１－１０％的含叔胺结构小分子多元醇，混合均匀后加入占上述熔融混合物５－３０％的异氰酸酯和占上述熔融混合物质量百分比０．１－０．００１％的有机锡，反应１－４小时，制得聚氨酯预聚物，反应方程式为：ＨＯ－Ｒ…Ｒ－ＯＨ＋ＯＣＮ…ＮＣＯ→ＯＣＮ…Ｒ－Ｒ…ＮＣＯ；２）、中和反应将上述制得的聚氨酯预聚物降温至５０℃－６０℃，加入中和剂进行中和反应，中和剂的加入量按与聚氨酯预聚物中的胺基等当量计算，反应２－３小时，使其中的叔胺结构中和成盐；３）、制备水性聚氨酯分散体将上述中和后的聚氨酯预聚物用排量范围是１００－１２０ｍ３／ｈ的高速剪切泵进行高速剪切，将聚氨酯预聚物均匀分散到去离子水中，聚氨酯预聚物与去离子水的质量比为１∶（０．６－１．５），得到水性聚氨酯分散体；４）、制备水性聚氨酯在上述制得的水性聚氨酯分散体中加入脂肪族胺化合物进行扩链反应，水性聚氨酯分散体所含的氰酸根与脂肪族胺化合物的摩尔比为１∶（０．６－１．０），反应时间为０．５－２小时，反应温度为４０℃－６０℃，制得水性聚氨酯；５）、制备水性聚氨酯胶黏剂将上述水性聚氨酯与抗氧剂、紫外吸收剂、润湿流平剂、消泡剂、增稠剂按质量比为１００∶（０．０１～０．０５）∶（０．０１～０．０３）∶（０．０１～１．０）∶（０．０１～０．０５）∶（０．１～１．５）的比例混合均匀，即制得水性聚氨酯胶粘剂。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕宁华，刘振波，
申请(专利权)人：烟台联成高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：37