本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑。
背景技術：
水性聚氨酯粘合劑是水性粘合劑中的重要一類，具有聚氨酯材料的優(yōu)良性能。水性聚氨酯粘合劑含有極性很強、化學活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基，使之具有優(yōu)良的化學粘結力，其不污染環(huán)境，應用領域、用途也愈來愈廣。但其耐高溫性能、耐水性能和耐戶外老化性能較差，從而導致使用水性聚氨酯粘合劑的產(chǎn)品出現(xiàn)脫膠情況，不能滿足提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要，因此需要對現(xiàn)有的水性聚氨酯粘合劑進行改進，以達到需要。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑，解決了現(xiàn)有技術中耐高溫性能、耐水性能和耐戶外老化性能較差的技術問題，粘結力強，滿足生產(chǎn)的需要。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑，是由耐水組合物與水性聚氨酯乳液共混制得，所述水性聚氨酯乳液的制備方法為，將羥基單體和親水擴鏈劑混合升溫至145-150℃，脫水，15-20min后，降溫至50-70℃，加入計量的異氰酸酯單體，升溫至80-90℃，保溫2-2.5h即可；所述的羥基單體為聚醚多元醇、聚酯多元醇或兩者的混合物；所述的親水擴鏈劑為含有羧基、磺酸基團或者是磺酸鹽基團的小分子多元醇，其質(zhì)量占異氰酸酯單體、羥基單體、親水擴鏈劑三者總質(zhì)量的10.5％-12.5％；所述的異氰酸酯單體為芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯，其中控制R1值為1.2-1.8；
所述耐水組合物的制備方法包括以下步驟，a、按照重量比取5-15份芋頭粉、0.5-1份二乙烯三胺五乙酸五鈉、1-2份納米氧化鐠、35-37份聚乙烯醇、0.5-1份丁酮酸鈉鹽、0.03-0.05份木質(zhì)素偶聯(lián)劑、2-4份糠醇和0.5-1份改性硅藻土作為原材料；b、從原材料中取改性芋頭粉、聚乙烯醇和糠醇混合并加熱至35-40℃，然后再依次加入改性硅藻土、丁酮酸鈉鹽和木質(zhì)素偶聯(lián)劑進行攪拌，攪拌速度為500-510r/min，升溫至45-50℃，然后加入二乙烯三胺五乙酸五鈉和納米氧化鐠，以600-610r/min速度攪拌20-30min，然后保溫2-3h即可。
所述耐水組合物的原材料中還含有0.1-0.3份氯化鈣以及0.5-1份硬脂酸鈣。
所述芋頭粉還可經(jīng)過改性處理，其改性方法為將芋頭粉加入到其重量2-4倍且濃度為0.12-0.14g/ml硝酸鈰銨水溶液中，并在30-35℃溫度下攪拌2-3h以制成芋頭粉漿，再將芋頭粉漿進行抽濾并用水洗滌直至水中不含硝酸鈰銨，得到改性芋頭粉。
所述改性硅藻土的制備方法為，取硅藻土并將其加入到為其重量3-5倍的水中混合均勻，再加入為硅藻土重量8％-10％的錫偶聯(lián)劑，用硫酸調(diào)節(jié)pH為5-6，然后加入為硅藻土重量1％-3％的桃葉珊瑚苷，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度至60-65℃并保溫2-3h，再加入為硅藻土重量4％-6％的硬脂酸攪拌均勻，然后在110-105℃條件下烘干至恒重，得到改性硅藻土。
所述制備改性硅藻土的過程中，加入錫偶聯(lián)劑后，再加入為硅藻土重量2％-3％的y-氯丙基三甲氧基硅烷，然后再用硫酸調(diào)節(jié)PH為5-6。
所述水性聚氨酯乳液的具體制備方法為，按照重量比取70-80份多異氰酸酯和15-20份聚醚多元醇并將二者混合，然后在溫度為55-60℃的條件下反應2-2.5h，再用含羧基親水性基團的多官能基小分子進行擴鏈和交聯(lián)，其中，多官能基小分子為二元醇、二元胺、三元醇、三元胺中的任意一種或任意一種以上的混合，任意一種以上混合時為任意配比；含羧基親水性基團的多官能基小分子的加入量為多異氰酸酯的10-50％；其最后的NCO/OH摩爾比為1.0-3.5，擴鏈劑中[-OH]與多元醇中[-OH]摩爾比為1.0-3.5；然后調(diào)節(jié)PH值為6.5-7.5，待5-10分鐘后冷卻至40℃以下再加冰水分散，得水性聚氨酯乳液，固含量的質(zhì)量百分數(shù)為10-25％。
本發(fā)明具有以下有益效果：
一、本發(fā)明所述的一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑，耐高溫性能、耐水性能和耐戶外老化性能強，粘結力強，使用該水性聚氨酯粘合劑的產(chǎn)品不易出現(xiàn)脫膠情況，滿足了提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要；
二、本發(fā)明中耐水組合物使用的改性芋頭粉是由芋頭粉經(jīng)硝酸鈰銨改性得到，改性后的芋頭粉，醛基量增加，但仍然保留伯醇，可以和聚乙烯醇分子間形成氫鍵，進而使本發(fā)明結構致密，粘結力更強，且耐水組合物中含有乙烯三胺五乙酸五鈉、丁酮酸鈉鹽和納米氧化鐠，能夠極大的改善混合材料的性能，使其耐水性能和耐高溫性能極佳，并進一步降低了本發(fā)明所述高粘結力的水性聚氨酯粘合劑的透濕率并且大大增強了其耐高溫性能，有效改善了因過強的界面作用導致斷裂伸長率降低的現(xiàn)象；
三、耐水組合物中的改性硅藻土是由硅藻土經(jīng)改性后得到，從而使得改性硅藻土摩擦系數(shù)、結晶成核能力和吸附能力均大大降低，使其更容易與高分子材料進行共混制備水性聚氨酯粘合劑，且加入改性硅藻土使耐水組合物共混過程更快更均勻，并使本發(fā)明所述的高粘結力的水性聚氨酯粘合劑的穩(wěn)定性更高，保持時間長，粘結性更強，改性硅藻土提高了本發(fā)明中金屬陽離子的活性，使本發(fā)明用于粘合時干燥時間更短；
四、對硅藻土進行改性時，向硅藻土中加入桃葉珊瑚苷，桃葉珊瑚苷含有多個極性官能團，性質(zhì)活潑，在錫偶聯(lián)劑和硅藻土的作用下產(chǎn)生了與戊二醛相似的雙醛結構，從而使生成的改性硅藻土更加均勻；
五、本發(fā)明安全無毒，其耐熱溫度提高了23℃，抗沖擊強度提高了55.2％，韌性提高了23.1％，膠合強度提高了45％。
具體實施方式
結合以下具體實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不局限于以下實施例。實施本發(fā)明的過程、條件、試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
實施例1
一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑，是由耐水組合物與水性聚氨酯乳液共混制得，所述水性聚氨酯乳液的制備方法為，將羥基單體和親水擴鏈劑混合升溫至145℃，脫水，15min后，降溫至50℃，加入計量的異氰酸酯單體，升溫至80℃，保溫2h即可；所述的羥基單體為聚醚多元醇、聚酯多元醇或兩者的混合物；所述的親水擴鏈劑為含有羧基、磺酸基團或者是磺酸鹽基團的小分子多元醇，其質(zhì)量占異氰酸酯單體、羥基單體、親水擴鏈劑三者總質(zhì)量的10.5％；所述的異氰酸酯單體為芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯，其中控制R1值為1.2；
所述耐水組合物的制備方法包括以下步驟，a、按照重量比取5份芋頭粉、0.5份二乙烯三胺五乙酸五鈉、1份納米氧化鐠、35份聚乙烯醇、0.5份丁酮酸鈉鹽、0.03份木質(zhì)素偶聯(lián)劑、2份糠醇和0.5份改性硅藻土作為原材料；b、從原材料中取改性芋頭粉、聚乙烯醇和糠醇混合并加熱至35℃，然后再依次加入改性硅藻土、丁酮酸鈉鹽和木質(zhì)素偶聯(lián)劑進行攪拌，攪拌速度為500r/min，升溫至45℃，然后加入二乙烯三胺五乙酸五鈉和納米氧化鐠，以600r/min速度攪拌20min，然后保溫2h即可。
所述芋頭粉還可經(jīng)過改性處理，其改性方法為將芋頭粉加入到其重量2倍且濃度為0.12g/ml硝酸鈰銨水溶液中，并在30℃溫度下攪拌2h以制成芋頭粉漿，再將芋頭粉漿進行抽濾并用水洗滌直至水中不含硝酸鈰銨，得到改性芋頭粉。
所述改性硅藻土的制備方法為，取硅藻土并將其加入到為其重量3-5倍的水中混合均勻，再加入為硅藻土重量8％的錫偶聯(lián)劑，用硫酸調(diào)節(jié)pH為5，然后加入為硅藻土重量1％的桃葉珊瑚苷，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度至60℃并保溫2h，再加入為硅藻土重量4％的硬脂酸攪拌均勻，然后在105℃條件下烘干至恒重，得到改性硅藻土。
所述水性聚氨酯乳液的具體制備方法為，按照重量比取70份多異氰酸酯和15份聚醚多元醇并將二者混合，然后在溫度為55℃的條件下反應2h，再用含羧基親水性基團的多官能基小分子進行擴鏈和交聯(lián)，其中，多官能基小分子為二元醇、二元胺、三元醇、三元胺中的任意一種或任意一種以上的混合，任意一種以上混合時為任意配比；含羧基親水性基團的多官能基小分子的加入量為多異氰酸酯的10％；其最后的NCO/OH摩爾比為1.0，擴鏈劑中[-OH]與多元醇中[-OH]摩爾比為1.0；然后調(diào)節(jié)PH值為6.5，待5分鐘后冷卻至40℃以下再加冰水分散，得水性聚氨酯乳液，固含量的質(zhì)量百分數(shù)為10％。
以上為基礎技術方案，可在以上基礎上做進一步的改進：
如，所述耐水組合物的原材料中還含有0.1份氯化鈣以及0.5份硬脂酸鈣。
又如，所述制備改性硅藻土的過程中，加入錫偶聯(lián)劑后，再加入為硅藻土重量2％的y-氯丙基三甲氧基硅烷，然后再用硫酸調(diào)節(jié)PH為5。
實施例2
一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑，是由耐水組合物與水性聚氨酯乳液共混制得，所述水性聚氨酯乳液的制備方法為，將羥基單體和親水擴鏈劑混合升溫至147℃，脫水，18min后，降溫至60℃，加入計量的異氰酸酯單體，升溫至85℃，保溫2.3h即可；所述的羥基單體為聚醚多元醇、聚酯多元醇或兩者的混合物；所述的親水擴鏈劑為含有羧基、磺酸基團或者是磺酸鹽基團的小分子多元醇，其質(zhì)量占異氰酸酯單體、羥基單體、親水擴鏈劑三者總質(zhì)量的11.5％；所述的異氰酸酯單體為芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯，其中控制R1值為1.4；
所述耐水組合物的制備方法包括以下步驟，a、按照重量比取10份芋頭粉、0.8份二乙烯三胺五乙酸五鈉、1.5份納米氧化鐠、36份聚乙烯醇、0.7份丁酮酸鈉鹽、0.04份木質(zhì)素偶聯(lián)劑、3份糠醇和0.8份改性硅藻土作為原材料；b、從原材料中取改性芋頭粉、聚乙烯醇和糠醇混合并加熱至38℃，然后再依次加入改性硅藻土、丁酮酸鈉鹽和木質(zhì)素偶聯(lián)劑進行攪拌，攪拌速度為505r/min，升溫至47℃，然后加入二乙烯三胺五乙酸五鈉和納米氧化鐠，以605r/min速度攪拌25min，然后保溫2.5h即可。
所述芋頭粉還可經(jīng)過改性處理，其改性方法為將芋頭粉加入到其重量3倍且濃度為0.13g/ml硝酸鈰銨水溶液中，并在33℃溫度下攪拌2.5h以制成芋頭粉漿，再將芋頭粉漿進行抽濾并用水洗滌直至水中不含硝酸鈰銨，得到改性芋頭粉。
所述改性硅藻土的制備方法為，取硅藻土并將其加入到為其重量4倍的水中混合均勻，再加入為硅藻土重量9％的錫偶聯(lián)劑，用硫酸調(diào)節(jié)pH為5.5，然后加入為硅藻土重量2％的桃葉珊瑚苷，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度至63℃并保溫2h，再加入為硅藻土重量5％的硬脂酸攪拌均勻，然后在108℃條件下烘干至恒重，得到改性硅藻土。
所述水性聚氨酯乳液的具體制備方法為，按照重量比取75份多異氰酸酯和17份聚醚多元醇并將二者混合，然后在溫度為58℃的條件下反應2.5h，再用含羧基親水性基團的多官能基小分子進行擴鏈和交聯(lián)，其中，多官能基小分子為二元醇、二元胺、三元醇、三元胺中的任意一種或任意一種以上的混合，任意一種以上混合時為任意配比；含羧基親水性基團的多官能基小分子的加入量為多異氰酸酯的30％；其最后的NCO/OH摩爾比為2.5，擴鏈劑中[-OH]與多元醇中[-OH]摩爾比為2.5；然后調(diào)節(jié)PH值為7，待8分鐘后冷卻至40℃以下再加冰水分散，得水性聚氨酯乳液，固含量的質(zhì)量百分數(shù)為15％。
以上為基礎技術方案，可在以上基礎上做進一步的改進：
如，所述耐水組合物的原材料中還含有0.2份氯化鈣以及0.8份硬脂酸鈣。
又如，所述制備改性硅藻土的過程中，加入錫偶聯(lián)劑后，再加入為硅藻土重量2.5％的y-氯丙基三甲氧基硅烷，然后再用硫酸調(diào)節(jié)PH為5.5。
實施例3
一種高粘結力的水性聚氨酯粘合劑，是由耐水組合物與水性聚氨酯乳液共混制得，所述水性聚氨酯乳液的制備方法為，將羥基單體和親水擴鏈劑混合升溫至150℃，脫水，20min后，降溫至70℃，加入計量的異氰酸酯單體，升溫至90℃，保溫2.5h即可；所述的羥基單體為聚醚多元醇、聚酯多元醇或兩者的混合物；所述的親水擴鏈劑為含有羧基、磺酸基團或者是磺酸鹽基團的小分子多元醇，其質(zhì)量占異氰酸酯單體、羥基單體、親水擴鏈劑三者總質(zhì)量的12.5％；所述的異氰酸酯單體為芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯，其中控制R1值為1.8；
所述耐水組合物的制備方法包括以下步驟，a、按照重量比取15份芋頭粉、1份二乙烯三胺五乙酸五鈉、2份納米氧化鐠、37份聚乙烯醇、1份丁酮酸鈉鹽、0.05份木質(zhì)素偶聯(lián)劑、4份糠醇和1份改性硅藻土作為原材料；b、從原材料中取改性芋頭粉、聚乙烯醇和糠醇混合并加熱至40℃，然后再依次加入改性硅藻土、丁酮酸鈉鹽和木質(zhì)素偶聯(lián)劑進行攪拌，攪拌速度為510r/min，升溫至50℃，然后加入二乙烯三胺五乙酸五鈉和納米氧化鐠，以610r/min速度攪拌30min，然后保溫3h即可。
所述芋頭粉還可經(jīng)過改性處理，其改性方法為將芋頭粉加入到其重量4倍且濃度為0.14g/ml硝酸鈰銨水溶液中，并在35℃溫度下攪拌3h以制成芋頭粉漿，再將芋頭粉漿進行抽濾并用水洗滌直至水中不含硝酸鈰銨，得到改性芋頭粉。
所述改性硅藻土的制備方法為，取硅藻土并將其加入到為其重量5倍的水中混合均勻，再加入為硅藻土重量10％的錫偶聯(lián)劑，用硫酸調(diào)節(jié)pH為6，然后加入為硅藻土重量3％的桃葉珊瑚苷，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度至65℃并保溫3h，再加入為硅藻土重量6％的硬脂酸攪拌均勻，然后在110℃條件下烘干至恒重，得到改性硅藻土。
所述水性聚氨酯乳液的具體制備方法為，按照重量比取80份多異氰酸酯和20份聚醚多元醇并將二者混合，然后在溫度為60℃的條件下反應2.5h，再用含羧基親水性基團的多官能基小分子進行擴鏈和交聯(lián)，其中，多官能基小分子為二元醇、二元胺、三元醇、三元胺中的任意一種或任意一種以上的混合，任意一種以上混合時為任意配比；含羧基親水性基團的多官能基小分子的加入量為多異氰酸酯的50％；其最后的NCO/OH摩爾比為3.5，擴鏈劑中[-OH]與多元醇中[-OH]摩爾比為3.5；然后調(diào)節(jié)PH值為7.5，待10分鐘后冷卻至40℃以下再加冰水分散，得水性聚氨酯乳液，固含量的質(zhì)量百分數(shù)為25％。
以上為基礎技術方案，可在以上基礎上做進一步的改進：
如，所述耐水組合物的原材料中還含有0.3份氯化鈣以及1份硬脂酸鈣。
又如，所述制備改性硅藻土的過程中，加入錫偶聯(lián)劑后，再加入為硅藻土重量3％的y-氯丙基三甲氧基硅烷，然后再用硫酸調(diào)節(jié)PH為6。