本發(fā)明涉及膠帶技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種高密度聚氨酯泡棉及其制備方法、以及泡棉膠帶。
背景技術(shù):
聚氨酯為主鏈含-nhcoo-重復結(jié)構(gòu)單元的一類聚合物,英文縮寫pu,由異氰酸酯(單體)與羥基化合物聚合而成。聚氨酯含有強極性的氨基甲酸酯基,不溶于非極性基團,具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得適應較寬溫度范圍(-50~150℃)的材料,包括泡棉、膠粘劑、熱塑性樹脂和熱固性樹脂等。
聚氨酯泡棉又稱作聚氨酯彈性體,可以作為基材應用于泡棉膠帶,泡棉膠帶是以泡棉為基材,在其一面或兩面涂覆溶劑型(或者熱熔型)壓敏膠再復以離型紙制造而成,具有出色的密封性、抗壓縮變形性和持久的回彈性,能避免氣體外釋和霧化,可以保證配件得到長期的防震保護。泡棉膠帶可用于彎曲表面、粗糙表面和平滑表面等基材的粘結(jié),并且隨著時間的延長,泡棉膠帶與被粘基材的接觸面積會變大,粘結(jié)性能相對穩(wěn)定。泡棉膠帶還具有慢回彈特性,形變隨著時間延長而緩慢恢復,抗沖擊性能良好,可節(jié)約成本。
現(xiàn)有的泡棉膠帶采用聚氨酯泡棉作為基材時,常用密度衡量聚氨酯泡棉性能,一般情況下,密度越大的聚氨酯泡棉回彈力越大,其制備的泡棉膠帶的減震性能和緩沖性能越好,但現(xiàn)有的聚氨酯泡棉常出現(xiàn)密度低或是密度不均勻的現(xiàn)象,以致回彈性差,影響以聚氨酯泡棉為基材制備的泡棉膠帶的減震緩沖性能。
因此,故急需開發(fā)出一種新的高密度聚氨酯泡棉來制備泡棉膠帶。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種高密度聚氨酯泡棉及其制備方法,用于解決現(xiàn)有的聚氨酯泡棉密度低或是密度分布不均勻的技術(shù)問題。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種高密度聚氨酯泡棉的制備方法,包括如下步驟:
步驟一:將60~80重量份聚酯多元醇、20~40重量份淀粉、以及2~5重量份水加入到反應釜中,混合均勻;
步驟二:將15~25重量份異氰酸酯加入到步驟一中所述反應釜,在氮氣保護下加熱80~90℃反應2~4小時;
步驟三:將步驟二所述反應釜降溫至50~60℃,加入0.5~2重量份催化劑、以及4~8重量份擴鏈劑,保溫3~5小時;
步驟四:將1~3重量份穩(wěn)定劑加入到步驟三中反應釜,攪拌均勻后加熱至120℃、保溫20~30分鐘固化得到高密度聚氨酯泡棉。
優(yōu)選地,所述步驟一中聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的混合物,其中聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的質(zhì)量比為2~5:1。
優(yōu)選地,所述步驟二中異氰酸酯為1,5-萘二異氰酸酯。
優(yōu)選地,所述步驟三中催化劑為辛酸亞錫或二丁基錫二月桂酸酯。
優(yōu)選地,所述步驟三中擴鏈劑包括1,4-丁二醇、乙二醇、一縮二乙二醇、乙二胺,二乙烯二胺、三乙烯四胺中的一種或多種的組合。
優(yōu)選地,所述步驟四中穩(wěn)定劑為硅油。
進一步地,本發(fā)明還提供一種按照上述任一項制備方法制備得到的高密度聚氨酯泡棉。
進一步地,本發(fā)明還提供一種泡棉膠帶,所述泡棉膠帶包括基材層、設(shè)于所述基材層表面的粘接層及離型膜,所述粘接層夾設(shè)于所述基材層與所述離型膜之間,所述基材層為上文所述的高密度聚氨酯泡棉。
優(yōu)選地,所述粘接層由丙烯酸型膠粘劑涂覆于所述基材層制得。
優(yōu)選地,所述泡棉膠帶的厚度為0.2~0.5mm,所述基材層的厚度為0.1~0.4mm。
相比于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明所述高密度聚氨酯泡棉及其制備方法、以及泡棉膠帶具有以下優(yōu)勢:
一、本發(fā)明將淀粉與聚酯多元醇進行預先混合,淀粉作為含有大量羥基的葡萄糖聚合物,與聚酯多元醇相容性高,預先混合使得其與異氰酸酯發(fā)生親和加成反應時,反應更充分,利用聚酯多元醇和淀粉協(xié)同作用,可以提高聚氨酯的密度,并保證密度的均勻性,同時改善其回彈力;
二、本發(fā)明提供了利用混合聚酯多元醇和異氰酸酯反應,混合聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇,聚己二酸乙二醇丁二醇酯是一種混合二元醇聚酯,它的使用減小了聚氨酯的結(jié)晶性,增加聚氨酯的初黏強度,聚碳酸酯二醇具有良好的耐水解性和耐氧化性,二者混合使用時,可以提高聚氨酯泡棉的性能。
具體實施方式
本發(fā)明提供了許多可應用的創(chuàng)造性概念,該創(chuàng)造性概念可大量的體現(xiàn)于具體的上下文中。在下述本發(fā)明的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本發(fā)明的具體實施方式的示例性說明,而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
下面結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明作進一步的描述。
實施例1
本實施例提供一種高密度聚氨酯泡棉的制備方法,包括如下步驟:
步驟一:將60重量份聚酯多元醇、40重量份淀粉、以及2重量份水加入到反應釜中,混合均勻;
其中,所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的混合物,其中聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的質(zhì)量比為2:1。具體的,聚己二酸乙二醇丁二醇酯由己二酸、乙二醇和丁二醇反應合成,作為一種混合二元醇聚酯,它的使用減小了聚氨酯的結(jié)晶性;聚碳酸酯二醇為一種白色蠟狀固體,羥值為100mgkoh/g,可提供內(nèi)聚力大,粘接強度高的預聚體。
淀粉是一種多羥基葡萄糖聚合物,結(jié)構(gòu)都含有豐富的羥基,可以部分代替聚酯多元醇與異氰酸酯發(fā)生反應制備聚氨酯,淀粉與聚酯多元醇混合均勻再進行反應時,協(xié)同效應顯著。
步驟二:將15重量份異氰酸酯加入到步驟一中所述反應釜,在氮氣保護下加熱85℃反應2小時;
所述異氰酸酯為1,5-萘二異氰酸酯(1,5-naphthalenediisocyanate,簡稱ndi),ndi熔點較高,分子的剛性、規(guī)整性和對稱性高,可以從根本上提高聚氨酯的相分離程度,使得聚氨酯獲得更為優(yōu)異的機械性能和物理性能,其制品具有高強度、回彈性能優(yōu)良等特性,是最佳的減震密封材料。
聚酯多元醇和異氰酸酯反應,水作為發(fā)泡劑,反應放出二氧化碳成為泡核,使反應混合物膨脹,得到具有開孔結(jié)構(gòu)的泡沫。
另外氮氣保護使得反應過程中各原料不易被空氣氧化,可提高制得的聚氨酯材料的穩(wěn)定性。
步驟三:將步驟二所述反應釜降溫至50℃,加入0.5重量份催化劑、以及4重量份擴鏈劑,保溫5小時。
所述催化劑為辛酸亞錫,用于調(diào)節(jié)發(fā)泡反應和凝膠反應的速度,使之處于良好的平衡狀態(tài),提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率;所述擴鏈劑為1,4-丁二醇,1,4-丁二醇與預聚體中的異氰酸酯基團反應,生產(chǎn)氨基甲酸酯或脲,起擴鏈或交聯(lián)作用。辛酸亞錫和1,4-丁二醇并用可獲得最佳的泡孔結(jié)構(gòu)。
在其他實施例中,所述擴鏈劑包括乙二醇、一縮二乙二醇、乙二胺,二乙烯二胺、三乙烯四胺中的一種或多種的組合。
步驟四:將1重量份穩(wěn)定劑加入到步驟三中反應釜,攪拌均勻后加熱至120℃、保溫20分鐘固化得到高密度聚氨酯泡棉。
所述穩(wěn)定劑為硅油,可降低發(fā)泡體系混合料的表面張力,從而穩(wěn)定泡孔,防止泡沫倒塌,并控制拋空的大小和均勻度。
本發(fā)明制得的高密度聚氨酯泡棉作為基材層,厚度為0.1~0.4mm之間。將膠粘劑涂覆于所述基材層表面制得粘接層,所述粘接層上覆蓋離型膜,制得泡棉膠帶,所述泡棉膠帶的厚度為0.2~0.5mm之間。也就是說,所述泡棉膠帶包括基材層、設(shè)于所述基材層一側(cè)或兩側(cè)的粘接層以及離型膜,所述粘接層夾設(shè)于所述基材層和所述離型膜之間。
所述膠粘劑為丙烯酸型膠粘劑,粘結(jié)強度高,生產(chǎn)工藝成熟,而且丙烯酸型膠粘劑性能優(yōu)異,粘接多種材質(zhì),可耐230℃的高溫。
所述離型膜可以為淋膜紙,能夠保護所述粘接層的粘性,而且所述離型膜耐高溫、防油防潮,適合在電子行業(yè)使用。
進一步地,檢測聚氨酯泡棉的物理性能,具體的,包括聚氨酯泡棉的密度、剝離強度以及抗沖擊強度,結(jié)果如表1所示。
對比實施例1
按照實施例一中的步驟制備高密度聚氨酯泡棉,但在步驟一中僅添加相同質(zhì)量的聚己二酸乙二醇丁二醇酯;
檢測聚氨酯泡棉的物理性能,結(jié)果如表1所示。
對比實施例2
按照實施例一中的步驟制備高密度聚氨酯泡棉,但在步驟一中僅添加相同質(zhì)量的聚碳酸酯二醇;
檢測聚氨酯泡棉的物理性能,結(jié)果如表1所示。
空白實施例
按照實施例一中的步驟制備高密度聚氨酯泡棉,其厚度為0.2mm,但在步驟二中不添加淀粉;
檢測聚氨酯泡棉的物理性能,結(jié)果如表1所示。
表1
從表1可以看出,相較于現(xiàn)有的聚氨酯泡棉,通過本發(fā)明提供的方法制得的聚氨酯泡棉的密度明顯提高,抗沖擊強度高,剝離強度也有所提升,具有優(yōu)異的緩沖減震性能。
實施例2
本實施例提供一種高密度聚氨酯泡棉的制備方法,包括如下步驟:
步驟一:將75重量份聚酯多元醇、25重量份淀粉、以及3重量份水加入到反應釜中,混合均勻;
其中,所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的混合物,其中聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的質(zhì)量比為3:1。
步驟二:將18重量份異氰酸酯加入到步驟一中所述反應釜,在氮氣保護下加熱80℃反應2.5小時;
步驟三:將步驟二所述反應釜降溫至55℃,加入1重量份催化劑、以及5重量份擴鏈劑,保溫3小時。
所述催化劑為辛酸亞錫;所述擴鏈劑為乙二醇。
步驟四:將2重量份穩(wěn)定劑加入到步驟三中反應釜,攪拌均勻后加熱至120℃、保溫25分鐘固化得到0.2mm的高密度聚氨酯泡棉。所述穩(wěn)定劑為硅油。
檢測聚氨酯泡棉的物理性能,結(jié)果如表2所示。
實施例3
本實施例提供一種高密度聚氨酯泡棉的制備方法,包括如下步驟:
步驟一:將80重量份聚酯多元醇、20重量份淀粉、以及4重量份水加入到反應釜中,混合均勻;
其中,所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的混合物,其中聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的質(zhì)量比為4:1。
步驟二:將22重量份異氰酸酯加入到步驟一中所述反應釜,在氮氣保護下加熱80℃反應3小時;
步驟三:將步驟二所述反應釜降溫至60℃,加入1.5重量份催化劑、以及7重量份擴鏈劑,保溫4小時。
所述催化劑為二丁基錫二月桂酸酯;所述擴鏈劑為二乙烯二胺。
步驟四:將2.5重量份穩(wěn)定劑加入到步驟三中反應釜,攪拌均勻后加熱至120℃、保溫22分鐘固化得到0.2mm的高密度聚氨酯泡棉。所述穩(wěn)定劑為硅油。
檢測聚氨酯泡棉的物理性能,結(jié)果如表2所示。
實施例4
本實施例提供一種高密度聚氨酯泡棉的制備方法,包括如下步驟:
步驟一:將67重量份聚酯多元醇、33重量份淀粉、以及5重量份水加入到反應釜中,混合均勻;
其中,所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的混合物,其中聚己二酸乙二醇丁二醇酯和聚碳酸酯二醇的質(zhì)量比為5:1。
步驟二:將25重量份異氰酸酯加入到步驟一中所述反應釜,在氮氣保護下加熱90℃反應4小時;
步驟三:將步驟二所述反應釜降溫至52℃,加入2重量份催化劑、以及8重量份擴鏈劑,保溫5小時。
所述催化劑為辛酸亞錫;所述擴鏈劑為一縮二乙二醇。
步驟四:將3重量份穩(wěn)定劑加入到步驟三中反應釜,攪拌均勻后加熱至120℃、保溫30分鐘固化得到0.2mm的高密度聚氨酯泡棉。所述穩(wěn)定劑為硅油。
檢測聚氨酯泡棉的物理性能,結(jié)果如表2所示。
表2
從表2可以看出,通過本發(fā)明提供的方法制得的高密度聚氨酯泡棉的密度穩(wěn)定于0.4g/cm3,密度均勻性有所提高,抗沖擊強度高,剝離強度也很穩(wěn)定,說明所述高密度聚氨酯泡棉具有優(yōu)越的減震緩沖性能。
應該注意的是,上述實施例對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制,并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計出替換實施例。在權(quán)利要求中,不應將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。