一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂及包含該樹脂的聚氨酯膠黏劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂和包含該樹脂 的聚氨酯膠黏劑，屬于膠黏劑領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯膠黏劑是指基料分子中含有氨酯鍵或異氰酸酯基的膠黏劑。聚氨酯膠黏劑 中含有很強(qiáng)極性和化學(xué)活潑些的異氰酸酯基和氨酯基，與含有活潑氫的材料、木材、皮革、 紙張、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等光潔表面材料都有著優(yōu)良的化學(xué)粘合力， 粘結(jié)牢固。由于異氰酸酯基團(tuán)十分活潑，可以與含有活潑氫的化合物如醇、酸、胺和水進(jìn)行 反應(yīng)，并且按照一定的當(dāng)量進(jìn)行反應(yīng)，異氰酸酯與水的反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致異氰酸酯的 損耗，從而導(dǎo)致與基材或者膠黏劑基料中反應(yīng)的異氰酸酯減少，造成粘結(jié)性能下降甚至失 敗，所以通用聚氨酯膠黏劑的各種原料和稀釋劑中要嚴(yán)格控制水分和含有活潑氫的物質(zhì)如 醇類胺類以及酚類的含量，在高濕度天氣如南方梅雨季節(jié)往往會(huì)造成粘結(jié)性能的大幅波 動(dòng)，造成不必要的損失。
[0003] 而目前國(guó)內(nèi)在用的聚氨酯膠黏劑主要為溶劑型雙組份聚氨酯膠黏劑，含有大量的 酯類，酮類，苯類以及游離異氰酸酯，有礙人體健康，破壞生態(tài)環(huán)境。為了避免大量有機(jī)溶劑 的揮發(fā)，科研人員研發(fā)了水性聚氨酯涂料；一般水性聚氨酯極大的降低了VOC的含量，但是 由于性能的不穩(wěn)定，異氰酸酯會(huì)與水反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，施工操作不慎易引起膠化，與 基材剝離、起小泡等弊病。而水性雙組份聚氨酯膠黏劑價(jià)格較高，所以目前水性雙組份聚氨 酯膠黏劑在應(yīng)用中具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明制備了一種可用于水性雙組份聚氨酯膠黏劑的水性丙烯酸改性樹脂及聚 氨酯膠黏劑，該樹脂可將水作為稀釋劑，使用時(shí)與含異氰酸酯固化劑組分配合配制成水性 聚氨酯膠黏劑，不僅比一般溶劑型聚氨酯膠黏劑更低的VOC含量；還解決了一般水性雙組 份聚氨酯膠黏劑在粘結(jié)時(shí)易出現(xiàn)的基材剝離、起泡等弊?。欢乙步档土怂噪p組份聚氨 酯膠黏劑的成本。
[0005] 一種水性雙組份聚氨酯膠黏劑，由A、B組分構(gòu)成，A組分為丙烯酸改性樹脂，樹脂 的分子量范圍為1600-30000,優(yōu)選范圍為2000-16000,可以用水或有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋，B組 分為含有多異氰酸酯物質(zhì)，包括TDI、MDI、HDI、PAPI等異氰酸酯、其與多羥甲基丙烷（或甘 油）的反應(yīng)產(chǎn)物及其二聚體三聚體多聚體，該組分作為反應(yīng)的固化劑使用，在使用前可用 一定比例的有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋至濃度為60% -80%。
[0006] A組分為丙烯酸改性樹脂，由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料反應(yīng)合成：0-80份高分子樹 月旨、0-60份溶劑、10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類單體、0-8份引發(fā)劑、0. 1-20份有機(jī)胺、 0-20份酸類物質(zhì)。
[0007] 配方中的各種原料的優(yōu)選方案為：0-50份高分子樹脂、10-60份溶劑、20-80份乙 烯基或丙烯酸及其酯類單體、〇. 1-8份引發(fā)劑、0. 1-10份有機(jī)胺、0. 1-10份酸類物質(zhì)。
[0008] 高分子樹脂選自聚酯樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂中的一種或幾種。
[0009] 高分子樹脂選自聚酯或醇酸樹脂，其合成過(guò)程中選用的單體包括：己二酸、順丁烯 二酸酐、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、偏苯三酸酐，三羥甲基丙烷、新戊二醇、二羥甲基丙酸、蓖 麻油酸、豆油酸、椰子油酸、合成脂肪酸中的一種或幾種。
[0010] 所述溶劑選自乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇或醇酯十二、 N-甲基吡咯烷酮，二乙二醇丁醚中的一種或幾種。
[0011] 所述乙烯基或丙烯酸及其酯類單體選自苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸 丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸縮水甘油酯、1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己 烷、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯酸羥丙 酯中的一種或幾種。
[0012] 所述引發(fā)劑選自過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二異丁腈、偶氮二異 庚腈、過(guò)氧化環(huán)己酮、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化異丙苯、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸鹽、偶氮二異丁酸 二甲酯、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、2, 2'-偶氮二（2-甲基-4-羧基丁腈）、2, 2'-偶氮二（2-氰 丙烷-1-磺酸鹽）中的一種或幾種。
[0013] 所述有機(jī)胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、單甲基乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇中的一種或幾種。
[0014] 所述酸類物質(zhì)為鹽酸、硫酸、磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、乳酸中 的一種或幾種。
[0015] 雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂的制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)添加或合成高分子樹脂0-80重量份，將多元酸及多元醇加入反應(yīng)器中，升溫， 釜溫160-240°C，柱溫90-100°C，反應(yīng)出水，測(cè)出水量，控制酸值小于5mgKOH/g。
[0017] (2)將0~60重量份的溶劑，加入三口瓶中，升溫至60°C-150°C;
[0018] (3)攪拌情況下在60~150°C滴加10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類和引發(fā)劑的 混合物，2-6hr滴加完畢，滴加完畢后60-150°C保溫2-4hr。
[0019](4)降溫至50~90°C，加入0? 1-20份有機(jī)胺，在攪拌的狀態(tài)下，保溫0? 5-3hr; [0020] (5)保溫條件下加入0-20份酸類物質(zhì)，攪拌0. 5-2hr即得到雙組份聚氨酯膠黏劑 用丙烯酸改性樹脂。
[0021] 將制得的樹脂按照異氰酸酯/羥基的物質(zhì)的量取0.9-0. 99,并添加0-0. 15的丙三 醇/乙二醇，加入了01、1?1、冊(cè)1、？4?1等異氰酸酯在80-105°〇下進(jìn)行回流擴(kuò)鏈反應(yīng)3-5111'， 得到A組分，也可以用制得的丙烯酸改性樹脂直接作為A組分。
[0022] B組分是多異氰酸酯固化劑?？晒┻x擇的多異氰酸酯固化劑包括：TDI、HDI、MDI、 IPDI等多異氰酸酯單體及其二聚體、三聚體和多聚體、以及上述異氰酸酯二聚體、三聚體和 多羥甲基丙烷（如三羥甲基丙烷、甘油等）反應(yīng)生成的物質(zhì)。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：作為主要成膜物質(zhì)之一的水性丙烯酸改性樹脂可以與溶劑 型異氰酸酯配伍使用，使溶劑型異氰酸酯分散在水中，卻沒(méi)有與水大量反應(yīng)產(chǎn)生氣體形成 氣泡和降低涂膜性能，解決了在施工過(guò)程中產(chǎn)生的層間剝離，起泡等弊病；解決了雙組份聚 氨酯膠黏劑VOC含量高、組分性能不穩(wěn)定、粘結(jié)性能受外界含羥基物質(zhì)的影響；作為膠黏劑 的高分子成膜物，大大降低了膠黏劑的VOC排量和增強(qiáng)了膠黏劑穩(wěn)定性，膠層氣泡弊病將 根本解決，有效抑制了材料本身的缺陷發(fā)生，使施工難度降低，同時(shí)也降低了聚氨酯膠黏劑 的成本。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 丙烯酸改性樹脂的制備
[0025] 實(shí)施例1
[0026]表1聚酯部分合成選用多元酸及多元醇投料表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征在于：按照重量份， 配方中0-80份高分子樹脂、0-60份溶劑、10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類單體、0-8份引 發(fā)劑、0. 1-20份有機(jī)胺、0-20份酸類物質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求1所述之一新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：配方中0-50份高分子樹脂、10-60份溶劑、20-80份乙烯基或丙烯酸及其酯類單體、 〇. 1-8份引發(fā)劑、0. 1-10份有機(jī)胺、0. 1-10份酸類物質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：所述高分子樹脂選自聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，醇酸樹脂，酚醛樹脂中的一種或幾種。
4. 如權(quán)利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：高分子樹脂選自聚酯或醇酸樹脂，其合成過(guò)程中選用的單體包括：己二酸、順丁烯二 酸酐、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、偏苯三酸酐，三羥甲基丙烷、新戊二醇、二羥甲基丙酸、蓖麻 油酸、豆油酸、椰子油酸、合成脂肪酸中的一種或幾種。
5. 如權(quán)利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：所述溶劑選自乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇、醇酯十二、N-甲 基吡咯烷酮，二乙二醇丁醚中的一種或幾種。
6. 如權(quán)利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：所述乙烯基或丙烯酸及其酯類單體選自苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁 酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸縮水甘油酯、1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己 烷、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯酸羥丙 酯中的一種或幾種。
7. 如權(quán)利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：所述引發(fā)劑選自過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚 腈、過(guò)氧化環(huán)己酮、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化異丙苯、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸鹽、偶氮二異丁酸二 甲酯、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、2, 2'-偶氮二（2-甲基-4-羧基丁腈）、2, 2'-偶氮二（2-氰 丙烷-1-磺酸鹽）中的一種或幾種。
8. 如權(quán)利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂，其特征 在于：所述有機(jī)胺選自二乙烯三胺、三乙烯四胺、單甲基乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇中的一種或幾種；所述酸類物質(zhì)選自鹽酸、硫酸、磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、檸檬 酸、甲酸、乙酸、乳酸中的一種或幾種。
9. 一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑，其特征在于：由A、B組分加水稀釋構(gòu)成，A組 分為權(quán)利要求1-8得到的丙烯酸改性樹脂或其與含異氰酸酯擴(kuò)鏈得到的樹脂，樹脂的分 子量范圍為1600-30000,B組分為含有多異氰酸酯物質(zhì)，其中各組分比例為A:B:水= 100:5-50:10-120。
10. 如權(quán)利要求9所述之一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑，其特征在于：A組分的樹 脂分子量范圍為2000-16000,B組分為TDI、MDI、HDI或其與三羥甲基丙烷或甘油反應(yīng)的產(chǎn) 物。
【專利摘要】本發(fā)明是屬于膠黏劑領(lǐng)域，是一種新型水性雙組份聚氨酯膠黏劑用丙烯酸改性樹脂及包含該樹脂聚氨酯膠黏劑。樹脂配方中0-80份高分子樹脂、0-60份溶劑、10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類單體、0-8份引發(fā)劑、0.1-20份有機(jī)胺、0-20份酸類物質(zhì)。本發(fā)明配方得到丙烯酸改性樹脂，并用該樹脂與含異氰酸酯組分配合得到聚氨酯膠黏劑，該膠黏劑中含有的異氰酸酯基團(tuán)固化劑在水性環(huán)境中優(yōu)先和樹脂上活性基團(tuán)反應(yīng)，在水性環(huán)境中穩(wěn)定存在；而且比溶劑型聚氨酯膠黏劑有更低的VOC含量；也消除了一般水性聚氨酯膠黏劑在粘結(jié)后出現(xiàn)的與基材剝離、膠膜起泡、粘結(jié)不良、材料缺陷等弊??；降低了聚氨酯膠黏劑成本。
【IPC分類】C08F212-08, C08F220-18, C09J175-04, C08F220-32, C08F220-14, C08F283-01
【公開號(hào)】CN104710578
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510112612
【發(fā)明人】黃瑩瑩, 程建軍, 秦文
【申請(qǐng)人】北京金匯利應(yīng)用化工制品有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日