一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法

技术领域

本申请涉及热熔胶的技术领域，尤其是涉及一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。

背景技术

反应型聚氨酯热熔胶(PUR)具有热熔胶的初粘性高，定位速度快等特点，又具有反应型胶黏剂耐水性、耐化学性能、耐蠕变性能等特点，而且还具有操作简单、性能优异、环境友好的特性，因此反应型聚氨酯热熔胶被广泛应用汽车工业、制鞋工业、纺织行业、木材工业、电子工业、白色家电、书刊装订及食品包装等行业。

目前，聚氨酯热熔胶的开放时间与固化时间较长，使得汽车、纺织等行业的流水线型的生产设备需要降低速度，以适应反应型聚氨酯热熔胶的开放时间与固化时间，从而使得生产设备的生产效率降低。

反应型聚氨酯热熔胶的开放时间一般指聚氨酯热熔胶从涂布直到表面仍可以粘连基材的最大时间间隔，热熔胶在开放时间内才有较好的粘连效果。反应型聚氨酯热熔胶的固化时间一般指热熔胶从被压合在两基材之间，直到两基材形成牢固粘连的最短时间。

发明内容

为了缩短聚氨酯热熔胶的开放时间与固化时间，以便提高汽车等行业的生产效率，本申请提供一种反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。

本申请提供的一种反应型聚氨酯热熔胶，采用如下的技术方案：

一种反应型聚氨酯热熔胶，主要包括如下重量份的组分：多亚甲基多苯基多异氰酸酯30-45份、多元醇溶液10-15份、改性丙烯酸酯20-35份，所述改性丙烯酸酯由如下重量份的组分组成：丙烯酸酯25-40份、聚乙烯醇10-25份以及水35-55份。

通过采用上述技术方案，原料在特定范围内制得的聚氨酯热熔胶具有较短的开放时间与固化时间、粘接强度高，耐水解等性能；其中，采用丙烯酸酯与聚乙烯醇制备得到改性丙烯酸酯，其中改性丙烯酸酯不仅可以提高聚氨酯热熔胶的固化速度，从而提高汽车、纺织等行业的生产速度，还可以使得聚氨酯热熔胶具有可降解的性能，一种可降解的绿色环保的聚氨酯热熔胶可以在多个行业中得到广泛利用。

优选的，所述改性丙烯酸酯包括如下重量份的组分组成：丙烯酸酯30-40份，聚乙烯醇10-20份，水40-50份。

通过采用上述技术方案，采用改性丙烯酸酯，有助于缩短聚氨酯热熔胶的开放时间与固化时间；聚乙烯醇的成本较低，不仅可以降低聚氨酯热熔胶的成本，还可以提高聚氨酯热熔胶的可降解性能。

优选的，所述多元醇溶液为聚丙二醇、聚己内酯二醇中的一种或者两种的组合，所述聚丙二醇的分子量为1000-3000，所述聚己内酯二醇的分子量为1000-2000。

通过采用上述技术方案，聚丙二醇中制得的聚氨酯热熔胶具有耐水性较优异、耐低温性好和终粘强度高的优点；聚己内酯二醇制得的聚氨酯热熔胶初具有粘强度高、耐热性好、耐油性好的效果，采用聚丙二醇与聚己内酯二醇相复配使用，不仅可以具有两者各自的优点，还可以能缩短聚氨酯热熔胶的开放时间和固化时间。

优选的，所述多元醇溶液为聚丙二醇与聚己内酯二醇两者的组合物，所述聚己内酯二醇的重量占多元醇溶液重量的百分比为50-85%。

通过采用上述技术方案，聚己内酯二醇占多元醇溶液的重量百分比低于50%时，可以改善热熔胶的粘接强度，但是热熔胶的初粘强度较低，提高聚己内酯二醇在多元醇溶液中的占比，使得聚己内酯二醇占多元醇溶液的重量百分比位于预定的范围时，可以在提高热熔胶粘接强度的同时，还可以缩短开放时间与固化时间。

优选的，还包括重量份为0.5-1份的催化剂。

通过采用上述技术方案，催化剂不仅可以提高聚氨酯热熔胶的合成反应速度，从而可以提高聚氨酯热熔胶的生产效率、降低聚氨酯热熔胶的生产成本，还可以提高热熔胶的开放时间与固化速度，提高汽车、纺织等行业的产品生产速度，加快生产线的运转。

优选的，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡与双吗啉基二乙基醚中的一种或两种的组合。

通过采用上述技术方案，双吗啉基二乙基醚可以缩短热熔胶的开放时间和固化时间，二月桂酸二丁基锡可以提高热熔胶的终粘强度和初粘强度。

优选的，所述改性丙烯酸酯的制备方法如下：将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行搅拌10-30min，搅拌速度为80-100rpm，得到改性丙烯酸酯。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇与丙烯酸酯均溶于水中，通过搅拌可以使得丙烯酸酯与聚乙烯醇充分混合分散，使得改性丙烯酸酯可能具有较高的玻璃化转变温度，可以使得聚氨酯热熔胶在施胶后可以加快固化、增大初粘强度。

优选的，所述改性丙烯酸酯的制备方法如下：将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行磁力搅拌1-2h，温度为80-100摄氏度，得到改性丙烯酸酯。

通过采用上述技术方案，将聚乙烯醇与丙烯酸酯经过特殊处理制备的到改性丙烯酸酯，改性丙烯酸酯可能是具有高玻璃转化温度与高结晶度的聚合物，使得采用改性丙烯酸酯制备得到的聚氨酯热熔胶，可以缩短开放时间与固化时间、增强初粘强度的同时，还可以提高聚氨酯热熔胶的可降解性能。

第二方面，本申请提供一种反应型聚氨酯热熔胶的制作方法，采用如下的技术方案：

一种反应型聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量份计算，将多元醇溶液、改性丙烯酸酯共混，在温度为100-150摄氏度以及绝对真空度为0.080-0.12MPa的状态下，进行除水1.5-3h，停止加热，得到混合液A；

（2）按照重量份计算，在混合液A中加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，并搅拌，控制体系温度在70-100摄氏度，反应时间为0.5-2h，得到反应型聚氨酯热熔胶。

通过采用上述技术方案，提高混合液A的温度，使得混合液A的水分汽化，然后通过抽真空的方式将蒸汽排出混合液A，从而可以减少混合液A的含水量，其中，混合液A中的水与多亚甲基多苯基多异氰酸酯发生反应，生成不稳定的氨基甲酸，氨基甲酸不稳定容易分解成胺与二氧化碳，从而降低聚氨酯热熔胶的粘接强度。

优选的，所述绝对真空度为0.090-0.010MPa。

通过采用上述技术方案，绝对真空度越小，空气越稀薄，混合液A中的水分越少，从而可以提高聚氨酯热熔胶的终粘强度和初粘强度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.由于本申请采用多元醇组分，有助于提高聚氨酯热熔胶的耐热性，以及耐水解性，减少热熔胶在潮湿高温的情况下出现粘接强度低的情况；而且，采用改性丙烯酸酯制备热熔胶，可以缩短热熔胶的开放时间、提高固化速度，还可以增强热熔胶的可降解性能；另外，催化剂可以提高热熔胶的合成速度，以降低企业的生产成本；

2.本申请优选采用聚乙烯醇对丙烯酸酯进行改性，相比于单独添加丙烯酸酯，可以降低原材料的成本，而且改性丙烯酸酯具有可降解的性能，使得制备得到热熔胶可以达到绿色环保、对环境无害的效果；

3.本申请的聚氨酯热熔胶的制备过程中，混合液A的溶液温度可以使得混合液A中的水分汽化，然后在真空状态下有效去除混合液A中的水分，可以提高聚氨酯热熔胶的粘接强度和初粘强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

表1为本申请实施例及比较例采用市售原料来源。

表1。

实施例

实施例1：

一种反应型聚氨酯热熔胶，采用如下方法制备：

（1）配料：按照重量份，称量多亚甲基多苯基多异氰酸酯30kg、400 g/mol的聚丙二醇10kg、丙烯酸酯25kg、聚乙烯醇10kg、水35kg；

（2）将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行搅拌10min，搅拌速度为80rpm，制得改性丙烯酸酯；

（3）将多元醇溶液、改性丙烯酸酯共混，在温度为100摄氏度以及绝对真空度为0.080MPa的状态下，进行除水1.5h，停止加热，制得混合液A；

（4）在混合液A中加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，并搅拌，溶液温度控制在70摄氏度，反应时间为0.5h，得到反应型聚氨酯热熔胶。

实施例2：

一种反应型聚氨酯热熔胶，采用如下方法制备：

（1）配料：按照重量份，称量多亚甲基多苯基多异氰酸酯37kg、500 g/mol的聚己内酯二醇12kg、丙烯酸酯32kg、聚乙烯醇17kg、水45kg；

（2）将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行搅拌20min，搅拌速度为90rpm，制得改性丙烯酸酯；

（3）将多元醇溶液、改性丙烯酸酯共混，在温度为100-150摄氏度以及绝对真空度为0.010MPa的状态下，进行除水2.25h，停止加热，制得混合液A；

（4）在混合液A中加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，并搅拌，溶液温度控制在85摄氏度，反应时间为1.25h，得到反应型聚氨酯热熔胶。

实施例3：

一种反应型聚氨酯热熔胶，采用如下方法制备：

（1）配料：按照重量份，称量多亚甲基多苯基多异氰酸酯45kg、400 g/mol的聚丙二醇3.75kg、500 g/mol的聚己内酯二醇11.25、丙烯酸酯40kg，聚乙烯醇25kg，水55kg；

（2）将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行搅拌30min，搅拌速度为100rpm，制得改性丙烯酸酯；

（3）将多元醇溶液、改性丙烯酸酯共混，在温度150摄氏度以及绝对真空度为0.12MPa的状态下，进行除水3h，停止加热，制得混合液A；

（4）在混合液A中加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯，并搅拌，溶液温度控制在100摄氏度，反应时间为2h，得到反应型聚氨酯热熔胶。

实施例4：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例3的不同之处在于：丙烯酸酯的重量为30kg、聚乙烯醇的重量为10kg、水的重量为40kg。

实施例5：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例3的不同之处在于：丙烯酸酯的重量为40kg、聚乙烯醇的重量为20kg、水的重量为50kg。

实施例6：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例5的不同之处在于：聚丙二醇的分子量为1000，聚己内酯二醇的分子量为1000。

实施例7：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例5的不同之处在于：聚丙二醇的分子量为3000，聚己内酯二醇的分子量为2000。

实施例8：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例7的不同之处在于：聚丙二醇的重量为7.5kg、聚己内酯二醇的重量为7.5kg。

实施例9：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例7的不同之处在于：聚丙二醇的重量为2.25kg、聚己内酯二醇的重量为12.75kg。

实施例10：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例9的不同之处在于：

（3）将多元醇溶液、改性丙烯酸酯以及0.5kg的二月桂酸二丁基锡共混，在温度150摄氏度以及绝对真空度为0.12MPa的状态下，进行除水3h，停止加热，制得混合液A。

实施例11：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例9的不同之处在于：

（3）将多元醇溶液、改性丙烯酸酯以及1kg的双吗啉基二乙基醚共混，在温度150摄氏度以及绝对真空度为0.12MPa的状态下，进行除水3h，停止加热，制得混合液A。

实施例12：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例9的不同之处在于：

（3）将多元醇溶液、改性丙烯酸酯、0.5kg的双吗啉基二乙基醚以及0.5kg二月桂酸二丁基锡共混，在温度150摄氏度以及绝对真空度为0.12MPa的状态下，进行除水3h，停止加热，制得混合液A。

实施例13：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例12的不同之处在于：

（2）将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行磁力搅拌1h，搅拌速度为100rpm，温度为80摄氏度，制得改性丙烯酸酯。

实施例14：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与本实施例的不同之处在于：

（2）将聚乙烯醇、丙烯酸酯以及水进行磁力搅拌2h，搅拌速度为100rpm，温度为100摄氏度，制得改性丙烯酸酯。

实施例15：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例14的不同之处在于：绝对真空度为0.090MPa。

实施例16：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例14的不同之处在于：绝对真空度为0.10MPa。

对比例

对比例1：

一种反应型聚氨酯热熔胶，与实施例3的不同之处在于：将聚乙烯醇等量替换成水。

性能检测试验

失重率：将聚氨酯热熔胶涂抹在在玻璃基材上，5min后放置在压合设备上，施以0.3-0.5MPa压力压合3s，放置10min后土埋7d按照GB/T 19811-2005塑料材料堆肥中崩解程度检测，将聚氨酯热熔胶实施例与对比例进行测试；

终粘强度测试：将聚氨酯热熔胶涂抹在在基材上，5min后放置在压合设备上，施以0.3-0.5MPa压力压合3s，放置10min后，按照GB/T 39289-2020胶粘剂粘接强度的测定方法标准，采用电子拉力机，对聚氨酯热熔胶实施例与对比例进行测试；

开放时间：按照HG/T 3716-2003热熔胶粘剂开放时间的测定标准，将聚氨酯热熔胶实施例与对比例进行测试。

固化时间：按照GB/T 14074-2017木材用业胶粘剂及其数值检测方法中的3.7固化时间测定的标准，将聚氨酯热熔胶实施例与对比例进行测试；

初粘强度：将聚氨酯热熔胶涂抹在在基材上，5min后放置在压合设备上，施以0.3-0.5MPa压力压合3s，解除压力后，按照GB/T 39289-2020胶粘剂粘接强度的测定方法标准，采用电子拉力机检测聚氨酯热熔胶实施例与对比例的粘接强度；

检测结果如下表2所示：

表2 实施例1-16与对比例1的性能数据表

结合实施例1-5并结合表2可以看出，本申请采用重量在特定范围内的聚乙烯醇、丙烯酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、多元醇溶液制备得到的聚氨酯热熔胶具有较短的开放时间和固化时间、粘接强度与初粘强度较高，还具有一定的可降解性能的功效。

结合实施例3与对比例1并结合表2可以看出，本申请通过制备改性丙烯酸酯得到的热熔胶对比未添加聚乙烯醇的热熔胶而言，热熔胶的开放时间与固化时间缩短，降解性能变强，终粘强度与初粘强度变强。

结合实施例6-7并结合表2可以看出，在特定的范围中，聚丙二醇与聚己内酯二醇的分子量较大时，热熔胶可以缩短开放时间与固化时间，提高初粘强度与终粘强度。结合实施例8-9并结合表2可以看出，改变聚己内酯二醇占多元醇溶液中的重量百分比，当聚己内酯二醇占比越多时，热熔胶的综合性能越强。

结合实施例10-12并结合表2可以看出，双吗啉基二乙基醚可以缩短热熔胶的开放时间和固化时间，二月桂酸二丁基锡可以提高热熔胶的终粘强度和初粘强度，将二月桂酸二丁基锡与双吗啉基二乙基醚两种催化剂进行复配，一起制备得到的热熔胶不仅具有两者的优点，还可以提高热熔胶的可降解性能。

结合实施例13-14并结合表2可以看出，改性丙烯酸酯的制备方法不同，是可以改变聚氨酯热熔胶的相关性能，其中经过特殊处理后制备得到的聚氨酯热熔胶，具有更强的可降解性能，原因可能是，体系中的温度变化，可以使得聚乙烯醇在改性丙烯酸酯的过程中，与丙烯酸酯发生反应，从而可以提高聚氨酯热熔胶的可降解性能。此外，特殊处理的改性丙烯酸酯制备得到的热熔胶具有更短的开放时间与固化时间，以及更强的初粘强度与粘接强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。