本發(fā)明屬于膠黏劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性聚氨酯膠黏劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

水性聚氨酯膠黏劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(-NHCOO-)或異氰酸酯基(-NCO)的膠黏劑，水性聚氨酯膠黏劑分為多異氰酸酯和聚氨酯兩大類，多異氰酸酯分子鏈中含有異氰基(-NC)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-)，故水性聚氨酯膠黏劑表現(xiàn)出高度的活性與極性，與很有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷燈多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優(yōu)良的化學(xué)粘接力。水性聚氨酯膠黏劑具備優(yōu)異的抗剪切強(qiáng)度和抗沖擊特性，適用于各種結(jié)構(gòu)性粘合領(lǐng)域，并具備優(yōu)異的柔韌特性。水性聚氨酯膠黏劑具備優(yōu)異的橡膠特性，能適應(yīng)不同熱膨脹系數(shù)基材的粘合，在基材之間可形成軟-硬過渡層，不僅粘接力強(qiáng)，同時(shí)還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能。水性聚氨酯膠黏劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠黏劑。

水性水性聚氨酯膠黏劑以水為分散介質(zhì)，其連續(xù)相為水，相對于傳統(tǒng)溶劑型水性聚氨酯膠黏劑，其具有環(huán)保安全，易保管和貯存，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)其較好地保留了溶劑型聚氨酯的特性，特別是交聯(lián)型聚氨酯乳液。所以，近年來，水性聚氨酯的研發(fā)與生產(chǎn)越來越受到世界各國的重視，如2003年美國膠黏劑市場中，溶劑型占14％，而水性占62％，射線固化型占1％，粉末型占1％，無溶劑型占22％。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的水性聚氨酯膠黏劑存在復(fù)合強(qiáng)度低、成本高，對材料的針對性強(qiáng)，無法實(shí)現(xiàn)對各類紙、塑、布均適用，通用性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合強(qiáng)度高、成本低并對各類紙、塑、布等材料的通用性高的水性聚氨酯膠黏劑及其制備方法。本發(fā)明所述水性聚氨酯膠黏劑能夠適用于醫(yī)藥包裝技術(shù)領(lǐng)域。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種水性聚氨酯膠黏劑，原料組分包括：

脫水聚醚80-200重量份、脂肪族聚酯多元醇30-60重量份、1,4-丁二醇2-8重量份、二羥甲基丙酸5-20重量份、二甲基乙酰胺4-12重量份、異氰酸酯2-8重量份、成鹽劑5-12重量份、擴(kuò)鏈劑5-12重量份。

進(jìn)一步優(yōu)選所述水性聚氨酯膠黏劑的原料組分包括：

脫水聚醚120-180重量份、脂肪族聚酯多元醇40-50重量份、1,4-丁二醇3-7重量份、二羥甲基丙酸12-18重量份、二甲基乙酰胺6-10重量份、異氰酸酯4-6重量份、成鹽劑6-10重量份、擴(kuò)鏈劑6-10重量份。

進(jìn)一步優(yōu)選所述水性聚氨酯膠黏劑的原料組分包括：脫水聚醚150重量份、脂肪族聚酯多元醇45重量份、1,4-丁二醇5重量份、二羥甲基丙酸15重量份、二甲基乙酰胺8重量份、異氰酸酯5重量份、成鹽劑8重量份、擴(kuò)鏈劑8重量份。

所述脫水聚醚為脫水聚醚800、脫水聚醚2000、脫水聚醚4000中的一種或幾種的混合物。

所述脂肪族聚酯多元醇為聚碳酸酯二元醇。

所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、己二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物。

所述成鹽劑為三乙胺和/或氫氧化鈉。

所述擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:3-2:4組成的混合物。

一種制備所述的水性聚氨酯膠黏劑方法，包括如下步驟：

(1)分別取脫水聚醚、脂肪族聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸和二甲基乙酰胺并進(jìn)行充分混合均勻，得到混合液；

(2)向所述混合液中加入溶劑丙酮，所述混合液與所述溶劑丙酮的質(zhì)量比為4:1-5:1，充分混合均勻后，滴加異氰酸酯，并在60-100℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)3-8h，得到聚氨酯預(yù)聚體；

(3)將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至45-55℃，在攪拌條件下加入成鹽劑進(jìn)行中和反應(yīng)，之后加入水并在攪拌條件下進(jìn)行乳化，得到乳化液；添加水的質(zhì)量與所述聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量之比為0.8:1-1.2:1；

(4)向所述乳化液中加入擴(kuò)鏈劑，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)后，蒸發(fā)除去溶劑丙酮，即得所述的水性聚氨酯膠黏劑。

步驟(3)中，進(jìn)行所述中和反應(yīng)的時(shí)間為10-30min；進(jìn)行所述乳化時(shí)，攪拌速度為4500-5500rpm，進(jìn)行所述乳化的時(shí)間為15-25min；

步驟(4)中，所述擴(kuò)鏈反應(yīng)的時(shí)間為30-50min。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明所述的水性聚氨酯膠黏劑，通過采用脫水聚醚、脂肪族聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸、二甲基乙酰胺、異氰酸酯、成鹽劑和擴(kuò)鏈劑為原料并進(jìn)行適合的重量配比，制備得到水性聚氨酯膠黏劑，不僅具備優(yōu)良的耐熱、耐酸、耐堿、耐醇性能，而且復(fù)合強(qiáng)度高，固含量高達(dá)45±2％，綜合成本低，并且能夠適用于各類紙、塑、布的粘合，對各類紙、塑、布的通用性高，本發(fā)明所述水性聚氨酯膠黏劑能夠適用于醫(yī)藥包裝技術(shù)領(lǐng)域。此外，本發(fā)明所述水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，操作簡單，反應(yīng)條件溫和，符合環(huán)保需求，安全隱患小。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

下面實(shí)施例中以1重量份代表1g。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種水性聚氨酯膠黏劑，原料組分包括：

脫水聚醚800為80重量份、聚碳酸酯二元醇60重量份、1,4-丁二醇2重量份、二羥甲基丙酸20重量份、二甲基乙酰胺4重量份、甲苯二異氰酸酯8重量份、成鹽劑為三乙胺5重量份、擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:3組成的混合物12重量份。

進(jìn)一步，本實(shí)施例提供所述水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)分別取脫水聚醚800、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸和二甲基乙酰胺并進(jìn)行充分混合均勻，得到混合液；

(2)向所述混合液中加入溶劑丙酮，所述混合液與所述溶劑丙酮的質(zhì)量比為4:1，充分混合均勻后，滴加甲苯二異氰酸酯，并在60℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)8h，得到聚氨酯預(yù)聚體；

(3)將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至45℃，在攪拌條件下加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)10min，之后加入水并在4500rpm的攪拌條件下進(jìn)行乳化25min，得到乳化液；添加水的質(zhì)量與所述聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量之比為0.8:1；

(4)向所述乳化液中加入二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:3組成的混合物，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)30min后，蒸發(fā)除去溶劑丙酮，即得所述的水性聚氨酯膠黏劑。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種水性聚氨酯膠黏劑，原料組分包括：

脫水聚醚2000為200重量份、聚碳酸酯二元醇30重量份、1,4-丁二醇8重量份、二羥甲基丙酸5重量份、二甲基乙酰胺12重量份、二苯甲烷二異氰酸酯2重量份、成鹽劑為三乙胺12重量份、擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:4組成的混合物5重量份。

進(jìn)一步，本實(shí)施例提供所述水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)分別取脫水聚醚2000、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸和二甲基乙酰胺并進(jìn)行充分混合均勻，得到混合液；

(2)向所述混合液中加入溶劑丙酮，所述混合液與所述溶劑丙酮的質(zhì)量比為5:1，充分混合均勻后，滴加二苯甲烷二異氰酸酯，并在100℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)3-8h，得到聚氨酯預(yù)聚體；

(3)將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至55℃，在攪拌條件下加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)30min，之后加入水并在5500rpm的攪拌條件下進(jìn)行乳化15min，得到乳化液；添加水的質(zhì)量與所述聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量之比為1.2:1；

(4)向所述乳化液中加入二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:4組成的混合物，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)50min后，蒸發(fā)除去溶劑丙酮，即得所述的水性聚氨酯膠黏劑。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種水性聚氨酯膠黏劑，原料組分包括：

脫水聚醚4000為120重量份、聚碳酸酯二元醇50重量份、1,4-丁二醇3重量份、二羥甲基丙酸12重量份、二甲基乙酰胺6重量份、異佛爾酮二異氰酸酯6重量份、成鹽劑為三乙胺6重量份、擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:3組成的混合物10重量份。

進(jìn)一步，本實(shí)施例提供所述水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)分別取脫水聚醚4000、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸和二甲基乙酰胺并進(jìn)行充分混合均勻，得到混合液；

(2)向所述混合液中加入溶劑丙酮，所述混合液與所述溶劑丙酮的質(zhì)量比為4:1，充分混合均勻后，滴加異佛爾酮二異氰酸酯，并在80℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)5h，得到聚氨酯預(yù)聚體；

(3)將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至50℃，在攪拌條件下加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)20min，之后加入水并在5000rpm的攪拌條件下進(jìn)行乳化20min，得到乳化液；添加水的質(zhì)量與所述聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量之比為1:1；

(4)向所述乳化液中加入二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:3.5組成的混合物，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)40min后，蒸發(fā)除去溶劑丙酮，即得所述的水性聚氨酯膠黏劑。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供一種水性聚氨酯膠黏劑，原料組分包括：

脫水聚醚2000為180重量份、聚碳酸酯二元醇40重量份、1,4-丁二醇7重量份、二羥甲基丙酸12重量份、二甲基乙酰胺10重量份、己二異氰酸酯4重量份、成鹽劑為三乙胺10重量份、擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:4組成的混合物6重量份。

進(jìn)一步，本實(shí)施例提供所述水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)分別取脫水聚醚2000、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸和二甲基乙酰胺并進(jìn)行充分混合均勻，得到混合液；

(2)向所述混合液中加入溶劑丙酮，所述混合液與所述溶劑丙酮的質(zhì)量比為5:1，充分混合均勻后，滴加己二異氰酸酯，并在80℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)5h，得到聚氨酯預(yù)聚體；

(3)將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至50℃，在攪拌條件下加入所述成鹽劑進(jìn)行中和反應(yīng)20min，之后加入水并在5000rpm的攪拌條件下進(jìn)行乳化20min，得到乳化液；添加水的質(zhì)量與所述聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量之比為1:1；

(4)向所述乳化液中加入所述擴(kuò)鏈劑，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)40min后，蒸發(fā)除去溶劑丙酮，即得所述的水性聚氨酯膠黏劑。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種水性聚氨酯膠黏劑，原料組分包括：

脫水聚醚為脫水聚醚800、脫水聚醚2000和脫水聚醚4000按照質(zhì)量比1:1:1組成的混合物150重量份、聚碳酸酯二元醇45重量份、1,4-丁二醇5重量份、二羥甲基丙酸15重量份、二甲基乙酰胺8重量份、異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和己二異氰酸酯按照質(zhì)量比1:1:1:1組成的混合物5重量份、成鹽劑為三乙胺和氫氧化鈉按照質(zhì)量比1:1組成的混合物8重量份、擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺和異佛爾酮二胺按照摩爾比2:3.5組成的混合物8重量份。

進(jìn)一步，本實(shí)施例提供所述水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)分別取脫水聚醚、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇、二羥甲基丙酸和二甲基乙酰胺并進(jìn)行充分混合均勻，得到混合液；

(2)向所述混合液中加入溶劑丙酮，所述混合液與所述溶劑丙酮的質(zhì)量比為5:1，充分混合均勻后，滴加所述異氰酸酯，并在80℃進(jìn)行恒溫反應(yīng)5h，得到聚氨酯預(yù)聚體；

(3)將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至50℃，在攪拌條件下加入所述成鹽劑進(jìn)行中和反應(yīng)20min，之后加入水并在5000rpm的攪拌條件下進(jìn)行乳化20min，得到乳化液；添加水的質(zhì)量與所述聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量之比為1:1；

(4)向所述乳化液中加入所述擴(kuò)鏈劑，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)40min后，蒸發(fā)除去溶劑丙酮，即得所述的水性聚氨酯膠黏劑。

實(shí)驗(yàn)例

采用標(biāo)準(zhǔn)方法對本發(fā)明實(shí)施例5所述水性聚氨酯膠黏劑的基本性能及物理性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

表1-本發(fā)明所述水性聚氨酯膠黏劑的基本性能及物理性能

進(jìn)一步，將實(shí)施例5所述水性聚氨酯膠黏劑用于不同復(fù)合結(jié)構(gòu)之間的黏合，并測量復(fù)合強(qiáng)度，結(jié)果見表2。

表2-所述水性聚氨酯膠黏劑用于不同復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合強(qiáng)度

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。