CN107418497A - 一种水基聚氨酯胶粘剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水基聚氨酯胶粘剂及其制备方法，还涉及所述水基聚氨酯胶粘剂在制备汽车扶手包覆胶中的应用。该水基聚氨酯胶粘剂由以下质量百分数的组分组成：VAE乳液35％、水性聚氨酯乳液55％、分散剂5％、防腐剂0.1％、表面活性剂0.1％、增粘剂0.1％、消泡剂0.1％、蒸馏水4.6％。依照本发明所述制备方法生产出的水基聚氨酯胶粘剂，通过在VAE乳液中添加水性聚氨酯乳液和其它合适的添加剂，显著增强了胶水对基材的粘结力，同时增强了胶水的快干性能，其不添加其它任何有机溶剂，所以环保特性优异，因此，所述水基聚氨酯胶粘剂具有广阔的应用前景与市场潜力。

Description

一种水基聚氨酯胶粘剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种水基聚氨酯胶粘剂及其制备方法，并且，还涉及所述水基聚氨酯胶粘剂在制备汽车扶手包覆胶中的应用。

背景技术

目前，国内汽车内饰大部分仍然在使用易燃、有毒、污染环境的溶剂型胶粘剂，如氯丁胶胶粘剂。然而，溶剂型胶粘剂不仅造成资源严重浪费，严重污染环境，而且对施工人员、使用者的健康造成很大威胁；使用溶剂型胶粘剂装饰的汽车，随着时间的流逝，溶剂不断地缓慢释放出来，从而使得司乘人员受到伤害，同时，汽车质量也受到不良影响。

在水基胶粘剂中，水性聚氨酯胶粘剂与其它水系胶粘剂相比，具有强度高、弹性好、耐低温、抗磨性强等优异特性，并且具有胶膜物性可调节范围大等特点；尤其是，在特定条件下，水性聚氨酯大分子上所含的羧基、羟基等基团也可参与固化反应，使大分子发生交联，从而获得优良的粘结效果。然而，现有技术中，普通的水性聚氨酯胶粘剂价格较高，这是因为其生产成本居高不下；并且，水性聚氨酯胶粘剂的各项性能还有待进一步提升，以满足日益苛刻的实际需求。

发明内容

针对现有技术中存在的各项技术缺陷，发明人制备了一种全新的水基聚氨酯胶粘剂，其在显著提高水基聚氨酯胶粘剂的各项性能的同时，还成功降低了生产成本。具体地，发明人巧妙地将必需的水性聚氨酯乳液与VAE乳液进行共混，在加入适当的各种添加剂后，获得了高性能、低生产成本的水基聚氨酯胶粘剂。

因此，本发明的第一方面提供了一种水基聚氨酯胶粘剂，其由以下质量百分数的组分组成：VAE乳液35％、水性聚氨酯乳液55％、分散剂5％、防腐剂0.1％、表面活性剂0.1％、增粘剂0.1％、消泡剂0.1％、蒸馏水4.6％。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述VAE乳液的固含量为55％。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述水性聚氨酯乳液的固含量为50％。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述分散剂为N-甲基吡咯烷酮。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述防腐剂为异噻唑酮。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述表面活性剂为二异辛基琥珀磺酸钠。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素醚。

优选地，在上述水基聚氨酯胶粘剂中，所述消泡剂为矿物油类消泡剂。

此外，本发明的第二方面提供了一种本发明第一方面所述的水基聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将所述VAE乳液和所述水性聚氨酯乳液加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌10～20分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入所述分散剂；制备方法

S2：所述分散剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，搅拌15～25分钟，边搅拌边向所述反应容器内投加消泡剂、表面活性剂、增粘剂、防腐剂与蒸馏水；

S3：投加完毕后，将搅拌速度设置为30转/分钟，接着搅拌8～15分钟；

S4：取样，检测产物粘度，如果粘度合格，直接出料；如果粘度不合格，则另外添加蒸馏水以调整产物的粘度，直到产物粘度合格，出料。

进一步地，本发明的第三方面提供了第一方面所述的水基聚氨酯胶粘剂在制备汽车扶手包覆胶中的应用，其中，所述水基聚氨酯胶粘剂的粘度为1500～2000cps，其pH值为5.00～7.00，且其固含量为44～47.5％。

最后，值得说明的是，本发明所述的水基聚氨酯胶粘剂并不限于应用于汽车扶手包覆胶，该水基聚氨酯胶粘剂还可用作各种汽车内饰的胶粘剂，所以，其应用场景多种多样。

与现有的普通水基聚氨酯胶粘剂(例如，市售的水基聚氨酯胶粘剂)相比，本发明所提供的水基聚氨酯胶粘剂具有以下技术优势：本发明所提供的技术方案在显著提高水基聚氨酯胶粘剂的各项性能的同时，还成功降低了其生产成本。所述制备方法以VAE乳液为基料，通过水性聚氨酯乳液调整产品的粘性和胶水的快干性能；使用所述水基聚氨酯胶粘剂用于汽车扶手包覆胶时，在采用相同上胶量的情况下，以其胶粘的汽车扶手在72h后180°剥离强度≥10N/25mm。总之，依照本发明所述制备方法生产出的水基聚氨酯胶粘剂，通过在VAE乳液中添加水性聚氨酯乳液和其它合适的添加剂，显著增强了胶水对基材的粘结力，同时增强了胶水的快干性能，其不添加其它任何有机溶剂，所以环保特性优异，因此，所述水基聚氨酯胶粘剂具有广阔的应用前景与市场潜力。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。

根据第一方面的水基聚氨酯胶粘剂，其由以下质量百分数的组分组成：VAE乳液35％、水性聚氨酯乳液55％、分散剂5％、防腐剂0.1％、表面活性剂0.1％、增粘剂0.1％、消泡剂0.1％、蒸馏水4.6％。

在一个优选实施例中，所述VAE乳液的固含量为55％。

在一个优选实施例中，所述水性聚氨酯乳液的固含量为50％。

在一个优选实施例中，所述分散剂为N-甲基吡咯烷酮。

在一个优选实施例中，所述防腐剂为异噻唑酮。

在一个优选实施例中，所述表面活性剂为二异辛基琥珀磺酸钠。

在一个优选实施例中，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素醚。

在一个优选实施例中，所述消泡剂为矿物油类消泡剂，例如白矿油。

根据第二方面的制备方法，用于制备第一方面所述的水基聚氨酯胶粘剂，该制备方法包括以下步骤：

S1：将所述VAE乳液和所述水性聚氨酯乳液加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌10～20分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入所述分散剂；

S2：所述分散剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，搅拌15～25分钟，边搅拌边向所述反应容器内投加消泡剂、表面活性剂、增粘剂、防腐剂与蒸馏水；

S3：投加完毕后，将搅拌速度设置为30转/分钟，接着搅拌8～15分钟；

S4：取样，检测产物粘度，如果粘度合格，直接出料；如果粘度不合格，则另外添加蒸馏水以调整产物的粘度，直到产物粘度合格，出料。

根据第三方面的所述水基聚氨酯胶粘剂在制备汽车扶手包覆胶中的应用，其中，所述水基聚氨酯胶粘剂的粘度为1500～2000cps，其pH值为5.00～7.00，且其固含量为44～47.5％。

实施例1

根据此实施例的一种水基聚氨酯胶粘剂，其由以下组分组成：VAE乳液(固含量55％)7kg、水性聚氨酯乳液11kg、用作分散剂的N-甲基吡咯烷酮1kg、用作防腐剂的异噻唑酮0.02kg、用作表面活性剂的二异辛基琥珀磺酸钠0.02kg、用作增粘剂的羟丙基甲基纤维素醚0.02kg、用作消泡剂的白矿油0.02kg、以及蒸馏水0.92kg。

按照以下步骤制备该水基聚氨酯胶粘剂：

1)精确称取上述各组分；

2)将VAE乳液和水性聚氨酯乳液加入到一反应釜内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌15分钟，边搅拌边向所述反应釜内缓慢加入N-甲基吡咯烷酮；

3)N-甲基吡咯烷酮投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，搅拌20分钟，边搅拌边向所述反应釜内投加白矿油、二异辛基琥珀磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、异噻唑酮与蒸馏水；

4)投加完毕后，将搅拌速度设置为30转/分钟，接着搅拌10分钟；

5)取样，检测产物粘度，如果粘度合格，直接出料；如果粘度不合格，则另外添加蒸馏水(该步骤中另外添加的蒸馏水不包括在上述的0.92kg蒸馏水之内)以调整产物的粘度，直到产物粘度合格，出料；

6)此外，质检人员通常还需检测产物的其它各项物理指标，以确保产物合格；该检测包含观察检测和实验检测，所述物理指标包括表观粘度、固含量以及pH值。

具体地，所述观察检测包括：①使用油漆喷壶涂布ABS骨架，待胶干后放入90℃烘箱内激活胶，贴合无纺布；将制作完成的扶手养生72h后，裁成2.5cm宽2cm长，设定拉伸机夹头分离速度为300±10mm/Min，测试剥离强度≥10N/25mm；②90℃放置168h，取出冷却至室温后进行180°测试剥离强度≥7.5N/25mm。

同时，所述实验检测包括：

a.表观粘度检测

粘度是液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的一种粘性性质，粘性的大小用粘度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子，其单位为Pa·s，表征为将两块面积为1m²的板浸于液体中，两板距离为1m，若加1N的切应力，使两板之间的相对速率为1m/秒，则此液体的粘度为1Pa·s，而1Pa·s＝1000mPa·s＝1000cps。

表观粘度使用Brookfield DV-Ⅱ粘度计进行测试，具体测试方法如下：

①样品制备：直接用规定容器盛取，确保均匀无气泡，量在2/3处。

②操作步骤：

Ⅰ同种试样应该选择适宜的相同转子和转速，使读数在刻度盘的20％～80％范围内；

Ⅱ将盛有试样的容器放入恒温水浴中，使试样温度与试验温度平衡，并保持试样温度均匀；

Ⅲ将转子垂直浸入试样中心部位，并使液面达到转子液位标线(有保护架应装上)；

Ⅳ开动旋转粘度计，读数旋转时指针在圆盘上不变时的读数；

Ⅴ每个试样测定三次。

b.固含量检测

固含量是乳液在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数，即水基胶的有效成分。在胶粘剂行业，固含量的测试条件一般是130℃，30分钟，具体测试步骤如下：

①进行测试前，确保烘箱内的温度低于50℃；

②使用电子天平前，确保电子天平干净，调节电子天平以处于水平位置，调节零点；

③称量铝箔的重量，并记录数据M1；

④不要将铝箔移走，直接对电子天平进行调零；

⑤将木棒放进样品内充分润湿后，取约1g左右的样品于铝箔上，称量样品重量，记录数据M2，并将铝箔对折，确保样品均匀分布；

⑥重复步骤③～⑤，依照此再处理2个样品；

⑦将上述涂有样品的铝箔放入烘箱，并设定烘箱温度为130℃，然后开始升温加

热，待烘箱达到130℃时，恒温干燥30分钟；

⑧干燥完成后，称量铝箔及样品残余量，记录数值M3；

⑨计算：固含量％＝(M3-M1)/M2×100％；

⑩结果：用百分比(％)表示单位，最终结果取三个样品的平均值。

c.pH值的检测

pH值的具体测定步骤如下：

①确保每天使用前，pH计已被校准；

②如果仪器使用前断电，则要先预热30分钟；

③把干净的电极和温度探针浸入待测样品中，待显示屏显示读数稳定时，将该

pH数值记录下来；

④使用后，用蒸馏水将电极和温度探针清理干净；

⑤用塑料瓶装饱和氯化钾蒸馏水溶液，浸泡电极。

通过以上实验检测，此实施例中的水基聚氨酯胶粘剂的各项关键指标得到了控制，合格产品的各项关键指标如下表1所示：

表1

上表1中，4#表示粘度计的转子号码。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述水基聚氨酯胶粘剂由以下质量百分数的组分组成：VAE乳液35％、水性聚氨酯乳液55％、分散剂5％、防腐剂0.1％、表面活性剂0.1％、增粘剂0.1％、消泡剂0.1％、蒸馏水4.6％。

2.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述VAE乳液的固含量为55％。

3.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液的固含量为50％。

4.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述分散剂为N-甲基吡咯烷酮。

5.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述防腐剂为异噻唑酮。

6.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述表面活性剂为二异辛基琥珀磺酸钠。

7.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素醚。

8.根据权利要求1所述的水基聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述消泡剂为矿物油类消泡剂。

9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的水基聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将所述VAE乳液和所述水性聚氨酯乳液加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌10～20分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入所述分散剂；

S2：所述分散剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，搅拌15～25分钟，边搅拌边向所述反应容器内投加消泡剂、表面活性剂、增粘剂、防腐剂与蒸馏水；

S3：投加完毕后，将搅拌速度设置为30转/分钟，接着搅拌8～15分钟；

S4：取样，检测产物粘度，如果粘度合格，直接出料；如果粘度不合格，则另外添加蒸馏水以调整产物的粘度，直到产物粘度合格，出料。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的水基聚氨酯胶粘剂在制备汽车扶手包覆胶中的应用，其特征在于，所述水基聚氨酯胶粘剂的粘度为1500～2000cps，其pH值为5.00～7.00，且其固含量为44～47.5％。