一种液体聚氨酯胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂技术领域，具体而言，涉及一种液体聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯胶黏剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶黏剂，其与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力，已在市场及各行业中存在相当广泛的应用。

目前市售常规聚氨酯胶黏剂为热熔式胶粘剂，如热熔胶粒、热熔胶块和热熔胶剂等，均需要在高温下(100℃～200℃)加热作业，使得其应用受到一定限制。同时，常规聚氨酯胶黏剂普遍存在着初粘不够强、施胶反弹、容易错位、拉丝有胶线、胶线明细、不耐温不耐水、容易结皮、稳定性不好和有气味返修难等问题。随着聚氨酯胶黏剂应用的广泛普及，这些问题都亟待解决。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种液体聚氨酯胶黏剂，用以解决常规聚氨酯胶黏剂需要在较高温度下加热使用的技术缺陷，同时兼具有良好的粘接强度和机械性能。

本发明的第二目的在于提供一种所述的液体聚氨酯胶黏剂的制备方法，该方法简单易行，易于批量化生产。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种液体聚氨酯胶黏剂，包括如下组分制备得到：聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、增粘树脂、扩链剂、催化剂、偶联剂和填料。

优选地，所述聚酯多元醇包括聚己二酸-1,5-戊二醇酯二醇；所述聚酯多元醇的数均分子量为1000～4000。

优选地，所述聚醚多元醇包括环氧丙烷醚二醇、环氧乙烷醚二醇或聚乙二醇醚中的至少一种；所述聚醚多元醇的数均分子量为1000～4000。

优选地，所述异氰酸酯包括4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯。

优选地，所述增粘树脂包括液态萜烯树脂和液态松香树脂中的至少一种。

优选地，所述扩链剂包括1,4-丁二醇。

优选地，所述催化剂包括有机锡催化剂；更优选地，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或硫醇甲基锡中的至少一种。

优选地，所述偶联剂包括硅烷类偶联剂；更优选地，所述偶联剂包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

优选地，所述填料包括炭黑、白炭黑或纳米碳酸钙中的至少一种。

优选地，所述液体聚氨酯胶黏剂的各原料组分的含水率＜1g/kg。

优选地，包括按重量份数计的如下组分制备得到：聚酯多元醇100～200份、聚醚多元醇50～100份、异氰酸酯50～100份、增粘树脂50～100份、扩链剂0.5～3份、催化剂0.5～5份、偶联剂0.5～5份和填料0.5～10份。

优选地，所述聚酯多元醇、所述聚醚多元醇、所述异氰酸酯、所述增粘树脂和所述扩链剂的摩尔比为1：(0.1～0.5)：(1～10)：(0.1～0.5)：(0.1～1)。

优选地，所述液体聚氨酯胶黏剂还包括原料组分：抗氧化剂；更优选地，所述抗氧化剂包括抗氧剂1010和抗氧剂1076中的至少一种。

所述的液体聚氨酯胶黏剂的制备方法包括如下步骤：步骤一、将聚酯多元醇和聚醚多元醇充分混合；步骤二、将异氰酸酯和催化剂加入至步骤一的反应液中进行反应；步骤三、将扩链剂和偶联剂加入至步骤二的反应液中进行反应；步骤四、将增粘树脂和异氰酸酯加入至步骤三的反应液中进行反应；步骤五、将填料加入至步骤四的反应液中进行反应，充分反应后得到所述液体聚氨酯胶黏剂。

优选地，在步骤一后还包括：进行真空脱水处理。

优选地，在步骤二、步骤三、步骤四中，加料后均保持真空状态进行反应。

优选地，在步骤二中，反应温度为60℃～80℃，反应时间为30min～60min。

优选地，在步骤三中，反应温度为80℃～90℃，反应时间为30min～60min。

优选地，在步骤四中，反应温度为80℃～90℃，反应时间为1.5h～3h。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种湿固化型液体聚氨酯胶黏剂，通过优化原料组分和合成工艺，得到了一种无需加热、常温下即可直接使用的胶黏剂，同时具有较高的粘接强度和耐候性，在25℃下的粘度更小，有利于应用。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明通过如下具体的实施方式进行：一种液体聚氨酯胶黏剂，包括有主料：聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、增粘树脂和扩链剂，以及辅料：催化剂、偶联剂、填料和可选的抗氧化剂。

作为一种优选的实施方式，各原料组分的重量份数包括但不限于：聚酯多元醇100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200(份)，聚醚多元醇50、60、70、80、90、100(份)，异氰酸酯50、60、70、80、90、100(份)，增粘树脂50、60、70、80、90、100(份)，扩链剂0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3(份)，催化剂0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3、3.5、4、4.5、5(份)，偶联剂0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3、3.5、4、4.5、5(份)，填料0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10(份)。需要注意的是，所述重量份数不仅可以选用上述列举的点值，也可以采用上述点值所组成的数值区间中的任一实数值。

作为一种优选的实施方式，所述聚酯多元醇、所述聚醚多元醇、所述异氰酸酯、所述增粘树脂和所述扩链剂的摩尔比为1：(0.1～0.5)：(1～10)：(0.1～0.5)：(0.1～1)；作为一种更优选的实施方式，该摩尔比为1：(0.1～0.5)：(2～6)：(0.2～0.4)：(0.2～0.8)。

作为一种优选的实施方式，以主料的重量份数为100份计，即聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、增粘树脂和扩链剂的重量份数共计100份时，辅料中催化剂、偶联剂、填料和抗氧化剂的重量份数独立地不超过5份；作为一种更优选的实施方式，辅料中催化剂、偶联剂、填料和抗氧化剂的重量份数独立地不超过3份。

作为一种优选的实施方式，所述聚酯多元醇包括分子量为2000的第一聚酯多元醇，以及分子量为3000的第二聚酯多元醇；且所述第一聚酯多元醇和所述第二聚酯多元醇的摩尔比为1：(0.5～1)。

作为一种优选的实施方式，所述增粘树脂同时包括液态萜烯树脂和液态松香树脂，且所述液态萜烯树脂和所述液态松香树脂的摩尔比为1：(0.1～0.5)。

作为一种优选的实施方式，所述液体聚氨酯胶黏剂的各原料组分的含水率＜1g/kg；本领域技术人员可以直接购买符合此限定条件的原料，或者，对原料进行预处理使其含水率降至此限定条件，如电加热、真空加热等。

所述的液体聚氨酯胶黏剂的制备方法包括如下步骤：步骤一、将聚酯多元醇和聚醚多元醇充分混合；步骤二、将异氰酸酯和催化剂加入至步骤一的反应液中进行反应；步骤三、将扩链剂和偶联剂加入至步骤二的反应液中进行反应；步骤四、将增粘树脂和异氰酸酯加入至步骤三的反应液中进行反应；步骤五、将填料加入至步骤四的反应液中进行反应，充分反应后得到所述液体聚氨酯胶黏剂。

所述的液体聚氨酯胶黏剂的使用方法包括如下步骤：将所述液体聚氨酯胶黏剂安装至点胶机后，在不进行加热的条件下进行作业；即本发明的所述液体聚氨酯胶黏剂在使用时不需要进行加热操作。

实施例1

(1)称取分子量为2000的聚己二酸戊二醇酯二醇125g、分子量为3000的聚己二酸戊二醇酯二醇50g、分子量为2000的低不饱和度环氧丙烷醚二醇75g加入到装有电动搅拌器和温度计的三口烧瓶中充分搅拌混合，而后在110℃下真空脱水2h。

(2)降温至50℃，加入4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯15.6g和催化剂二月桂酸二丁基锡2.5g，开启抽真空，然后反应30min。

(3)解除真空，加入扩链剂1，4-丁二醇1.4g和硅烷偶联剂KH-5603.0g，开启抽真空，然后在80℃下反应30min。

(4)解除真空，加入液态萜烯树脂50g、液态松香树脂20g和4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯59.25g，开启抽真空，然后在80℃下反应2h。

(5)解除真空，加入炭黑5g，继续搅拌30min，然后迅速出料并真空包装于铝箔袋中待用。

实施例2

与实施例1基本相同，区别仅在于：

在步骤(1)中，分子量为2000的聚己二酸戊二醇酯二醇为75g，分子量为2000的低不饱和度环氧丙烷醚二醇为125g。

实施例3

与实施例2基本相同，区别仅在于：

在步骤(4)中，液态松香树脂为50g。

实施例4

与实施例3基本相同，区别仅在于：

在步骤(2)中，4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯为30.5g。

实施例5

与实施例1基本相同，区别仅在于：

在步骤(2)中，4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯为30.5g；在步骤(4)中，液态萜烯树脂为20g。

对比例1：市售常规液态聚氨酯胶黏剂SMF6835。

对比例2：市售常规液态聚氨酯胶黏剂THK3007。

试验例

对上述实施例1～5、对比例1～2所得到的液态聚氨酯胶黏剂进行性能测试如下。

(1)熔融粘度：按照GB/T2794-1995标准测试。

(2)拉伸强度和伸长率：按照GB/T528-2009标准测试，所得拉伸强度和断裂伸长率分别记为TS0和EL0。

(3)耐候性：参照标准ATSTMD638制样；将胶样在湿度60％，温度25℃的恒温恒湿箱内放置72h，再根据ASTMD638所述方法对胶样进行拉伸强度和断裂伸长率测试，拉伸速度为100mm/min，测试温度25℃；所得拉伸强度和断裂伸长率分别记为TS1和EL1。

(4)粘接强度：按照GB/T7124-2008标准进行测试；对未经底涂及表面处理的PC板进行粘接，然后将粘接好的PC板在温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)％RH的环境下放置24h，测试其剪切强度。

表1测试结果表

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。