单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法及其使用方法，它属于胶黏剂领域。本发明专利技术复合胶黏剂的胶接强度提高为3.07～6.68MPa，耐水热时间延长至60～120min。复合胶黏剂的制备方法：一、将真空干燥后的聚乙二醇和DMPA和溶剂混合，搅拌，通氮气，加热，滴加异氰酸酯，加热，降温，加入封闭剂，加三乙胺，再加去离子水，乳化，降温，真空去除溶剂，即得封闭异氰酸酯胶束水分散液；二、将封闭异氰酸酯胶束水分散液加入到聚醋酸乙烯酯乳液中，在室温下搅拌，密封保存，即得到单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂。使用方法：利用高频加热进行粘接。本发明专利技术应用于木材胶接、家具制造、室内装修、纸张制造等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于胶黏剂领域；具体涉及。
技术介绍
异氰酸酯基聚合物具有很强的附着力、很高的光泽、良好的耐腐性与耐磨性，可做成各种性能优异的材料或助剂，特别是作为胶粘剂。但异氰酸基(-NC0)化学性质活泼，容易与水和含活泼氢的物质反应，特别是在水溶液体系中的稳定性极差，与水接触后很快反应并发泡而失效，适用期短，并且不能长久贮存。异氰酸酯常作为外加交联固化剂应用于双组份水性高分子-异氰酸酯胶黏剂体系，使其与含活泼氢的水性高分子及水之间发生交联固化反应，从而实现胶接。因其胶接性能优异、无甲醛释放、耐低温、耐老化，且对被胶接材料适应性强等诸多优点，得到广泛的发展与运用。但受体系限制，其胶接需现场调配，工艺性较差，胶液中加入固化交联剂异氰酸酯后，异氰酸酯快速与水反应，致使胶液黏度迅速增加而缩短其适用期，造成胶液浪费和胶接质量波动。如何将异氰酸酯在水溶液中稳定分散并保持反应活性，使其以内加交联剂形式与水性高分子稳定复合，并在应用条件下可实现交联固化反应，成为异氰酸酯胶黏剂发展和应用的关键问题。对于异氰酸酯在水溶液中的稳定性问题，多通过乳化法制备异氰酸酯预聚体水乳液或分散液来解决。水乳化法虽可将异氰酸酯制成水分散液，但由于体系中仍含有游离-NC0，致使其依然存在稳定性差、适用期短等问题。近来，结合分子设计理念，开发了一种胶束化方法来实现异氰酸 酯在水溶液中的分散。这种方法是通过在异氰酸酯预聚体骨架中引入亲水性基团，利用亲水性基团和疏水性异氰酸酯预聚体的两亲性质，通过自乳化或自发分散于水溶液中，可形成异氰酸酯胶束，实现了在水溶液中的稳定分散。稳定的异氰酸酯分散液也可直接用作单组份胶黏剂，但在胶接过程中，虽可通过范德华力和氢键作用产生一定的黏结，但由于不含-NC0，不发生交联固化反应，致使其胶接强度低、使用性能差，亦不能实现内加交联剂功能。对于异氰酸酯在水溶液中反应活性问题，常通过封闭手段调控。封闭技术可以很好地保护-NC0，并保持-NCO在水溶液中的高反应活性，使其解封闭后可重新参与反应。封闭异氰酸酯的解封闭过程多通过升高温度来实现，这就容易造成过高的解封闭温度，从而难以满足实际工艺要求。
技术实现思路
由于PVAc乳液聚合物对高温敏感，在长时间的高温条件下，PVAc链段易发生断裂、胶膜结构易破坏，进而不能实现有效的胶接，即使与-NCO反应形成交联结构也不能达到预期的胶接效果，因此在不破坏PVAc结构的前提下，有效的实现异氰酸酯基的快速释放是决定单组份PVAc-异氰酸酯复合胶黏剂性能的关键技术。本专利技术目的是提供。本专利技术中单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方式是按下述步骤进行的:一、将聚乙二醇真空干燥，然后将0.5~1.5mol真空干燥处理的聚乙二醇和0.2~0.8mol2, 2- 二羟甲基丙酸(DMPA)和10~250mL复合溶剂混合，以50~500r/min搅拌10~60分钟，以I~5mL/min的流量通氮气15~45分钟，加热至40~90°C，保温15~45分钟后，然后以I~8滴/s滴加速度滴加0.5~2mol异氰酸酯，滴加完毕后升温至50~95°C，保温反应0.5~7小时，降温至25~70°C，加入封闭剂，封闭剂的用量为游离-NCO含量的I~1.5倍，然后加入0.5~2mol三乙胺，再加10~500mL去离子水，25~30°C条件下乳化2~5小时，然后降温至20~30°C，在0.01MPa的真空条件下反应20~30min (去除反应液中的有机溶剂)，即可制得封闭异氰酸酯胶束水分散液；二、将步骤一获得的封闭异氰酸酯胶束水分散液加入到聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液中，封闭异氰酸酯胶束水分散液用量为3%~25% (质量)，在室温下搅拌30~120min，密封保存，即得到单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂；其中步骤一所述复合溶剂是由溶剂A和溶剂B按1:(3~10)的体积比混合而成，溶剂A为丙酮，溶剂B为丁酮或甲苯5。步骤一将聚乙二醇在100~120°C条件下真空干燥3~5小时。步骤一所述的聚乙二醇为PEG-400、PEG-800、PEG-1000 或 PEG-1200。异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)或者六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。`步骤二所述的封闭异氰酸酯胶束水分散液用量为5%~20% (质量)。步骤二所述的封闭异氰酸酯胶束水分散液用量为10%~15% (质量)。步骤二所述的聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液的制备方法:步骤1、按重量百分比分别称取2%~10%聚乙烯醇、0.6%~2%复合乳化剂、0.1%~0.5%pH缓冲剂、0.1%~1%引发剂、10%~20%醋酸乙烯酯和余量的蒸馏水(原料之和为100%)，所述复合乳化剂为十二烷基硫酸钠和0P-10乳化剂质量比1:3 ;步骤2、边搅拌边向蒸馏水加入步骤I称取的聚乙烯醇(PVA)，升温至85~90°C，待聚乙烯醇溶解后降温至50~60°C，加入步骤I称取的复合乳化剂和PH缓冲剂，随后加入占步骤一称取醋酸乙烯酯总量10%~20%的醋酸乙烯酯，搅拌乳化15~30min后，加入占步骤一称取引发剂总量30%~40%的引发剂，升温至65~72°C，反应30~60min，随后升温至75~82°C，在120~180min内滴完剩余的醋酸乙烯酯，同步加入配方中引发剂重量的20%~30%，在80~85°C条件下加入剩余的引发剂保温15~60min，制得聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液。其中所述pH缓冲剂为碳酸氢钠，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。所述的聚乙烯醇为PVA-1788或PVA-1799。本专利技术单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的使用方法是:用单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂粘接待粘接件，然后放入频率为1450~2450MHz的高频发射器内高频加热10~60s后迅速取出，自然冷却，施加5~20KN的压力压制12~24h，解除压力后室温环境下放置6~12h。高频加热，复合胶黏剂的胶接强度提高为3.07~6.68MPa，耐水热时间延长至60~120min。温度升高快、加热时间短，PVAc链段的高温破坏有效降低，破坏过程滞后于-NCO的释放，试件取出热源后，二者间继续发生交联反应，从而保证了胶接性能。采用本专利技术公开的方法，可成功制备高频固化单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂。采用本方法制备的高频固化单组份复合胶黏剂既可以实现异氰酸酯在水溶液中与水性高分子稳定复合，又能在高频加热条件下释放出活性-NCO发生交联固化反应，因而同时保持了异氰酸酯的分散性和反应活性，实现了内加交联剂的作用。所开发的高频固化单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂可作为水性胶黏剂使用，具备优良的胶接性能，同时克服了传统的双组份异氰酸酯胶黏剂的缺点，使用时不必现配现用。此胶粘剂可直接使用，并且体系稳定，大大简化了胶接工艺流程。本专利技术所制备的高频固化单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂可直接用做水性环保胶黏剂，应用于木材胶接、家具制造、室内装修、纸张制造等领域。【附图说明】图1封闭HDI胶束水分散液的实物图；图2是聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液的实物图；图3是HDI单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂复合胶黏剂的实物图；图4是封闭TDI胶束水分散液的实物图；图5是TDI单组份水本文档来自技高网...
【技术保护点】
单组份水性高分子?异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法，其特征在于单组份水性高分子?异氰酸酯复合胶黏剂的制备方式是按下述步骤进行的：一、将聚乙二醇真空干燥，然后将0.5～1.5mol真空干燥后的聚乙二醇和0.2～0.8mol2,2?二羟甲基丙酸和10～250mL复合溶剂混合，以50～500r/min搅拌10～60分钟，以1～5mL/min的流量通氮气15～45分钟，加热至40～90℃，保温15～45分钟后，然后以1～8滴/s滴加速度滴加0.5～2mol异氰酸酯，滴加完毕后升温至50～95℃，保温反应0.5～7小时，降温至25～70℃，加入封闭剂，封闭剂的用量为游离?NCO含量的1～1.5倍，然后加入0.5～2mol三乙胺，再加10～500mL去离子水，20～30℃条件下乳化2～5小时，然后降温至20～30℃，在0.01MPa的真空条件下反应20～30min，即可制得封闭异氰酸酯胶束水分散液；二、将步骤一获得的封闭异氰酸酯胶束水分散液加入到聚醋酸乙烯酯乳液中，封闭异氰酸酯胶束水分散液用量为3%～25%（质量），在室温下搅拌30～120min，密封保存，即得到单组份水性高分子?异氰酸酯复合胶黏剂；其中步骤一所述复合溶剂是由溶剂A和溶剂B按1：（3～10）的体积比混合而成的，溶剂A为丙酮，溶剂B为丁酮或甲苯。...
【技术特征摘要】
1.单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法，其特征在于单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方式是按下述步骤进行的: 一、将聚乙二醇真空干燥，然后将0.5~1.5mol真空干燥后的聚乙二醇和0.2~0.8mol2, 2- 二羟甲基丙酸和10~250mL复合溶剂混合，以50~500r/min搅拌10~60分钟，以I~5mL/min的流量通氮气15~45分钟，加热至40~90°C，保温15~45分钟后，然后以I~8滴/s滴加速度滴加0.5~2mol异氰酸酯，滴加完毕后升温至50~95°C，保温反应0.5~7小时，降温至25~70°C，加入封闭剂，封闭剂的用量为游离-NCO含量的I~1.5倍，然后加入0.5~2mol三乙胺，再加10~500mL去离子水，20~30°C条件下乳化2~5小时，然后降温至20~30°C，在0.01MPa的真空条件下反应20~30min，即可制得封闭异氰酸酯胶束水分散液； 二、将步骤一获得的封闭异氰酸酯胶束水分散液加入到聚醋酸乙烯酯乳液中，封闭异氰酸酯胶束水分散液用量为3%~25% (质量)，在室温下搅拌30~120min，密封保存，即得到单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂；其中步骤一所述复合溶剂是由溶剂A和溶剂B按1: (3~10)的体积比混合而成的，溶剂A为丙酮，溶剂B为丁酮或甲苯。2.根据权利要求1所述单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤一将聚乙二醇在100~120°C条件下真空干燥3~5小时。3.根据权利要求1所述单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤一所述的聚乙二醇为PEG-400、PEG-800、PEG-1000或PEG-1200。4.根据权利要 求1所述单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法，其特征在于异氰酸酯为甲苯_2，4- 二异氰酸酯或者六亚甲基二异氰酸酯。5.根据权利要求1所述单组份水性高分子-异氰酸酯复合胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤二所述的封闭异氰酸酯胶束水...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志国，白龙，邬洪川，顾继友，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：
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