一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学技术领域,具体涉及一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
以往使用的胶粘剂包括溶剂型、热塑性热熔型、湿固化反应型等。
现有的热塑性热熔型胶粘剂由于未使用溶剂,所以,具有不影响环境,且冷却固化后即完成了粘合的特点,另外还具备初期粘合快的优点,所以,需求量正日益增大。
但是,现有的热塑性热熔型胶粘剂由于所用基质为热塑性树脂,所以存在耐热性、粘合强度、耐药品性差的问题。
而现有的湿固化反应型胶粘剂由于可以在粘合后再交联,所以其粘合强度较高,且耐热性良好,但反应固化需要较长时间,不能够像热熔型粘合剂那样在粘合后马上获得粘合力。
而湿固化反应型热熔胶粘剂使用的是末端具有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体,由于具备交联性,所以除了耐热性和耐药品性良好之外,还具备良好的粘合强度。
但由于储存稳定性较差,会与大气中的水分发生反应,所以,必须保存在密闭容器中,而且,使用时在操作上也存在问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述技术缺陷,本发明的目的之一是提供了一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶。
为了实现本发明的目的之一,所采用的技术方案是:
一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶,按重量份计,包括如下组分:
具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体100份;
羟值为300~800的脂肪族一元醇60~80份;
嵌段化剂40~20份。
在本发明的一个优选实施例中,所述一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶,按重量份计,还包括如下组分:
羟值超过400的低分子量二醇20~30份。
在本发明的一个优选实施例中,所述具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体为通过在异氰酸酯基对应于羟基过量的情况下,使有机二异氰酸酯和羟值为40~1000的高分子量二醇反应而获得。
在本发明的一个优选实施例中,所述具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体为通过在异氰酸酯基对应于羟基过量的情况下,使有机二异氰酸酯、羟值为40~1000的高分子量二醇和羟值超过300的低分子量二醇反应而获得。
在本发明的一个优选实施例中,所述高分子量二醇包括羟值为100~1000的高分子量二醇。
在本发明的一个优选实施例中,所述有机二异氰酸酯包括4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二甲苯二异氰酸酯(XDI)等芳香族二异氰酸酯中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述有机二异氰酸酯包括二异氰酸亚己酯等脂肪族二异氰酸酯中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述有机二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯,加氢MDI(H12MDI)等脂环族二异氰酸酯中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述高分子量二醇包括聚酯二醇、聚醚二醇、聚内酯系二醇、聚碳酸酯系二醇中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述聚酯二醇是通过二羧酸和低分子量二醇反应而获得的聚酯二醇,所述二羧酸包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、辛二酸、癸二酸中的任意一种或两种以上的混合;所述的低分子量二醇包括乙二醇、二甘醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述聚醚二醇包括聚氧乙烯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇丙二醇、聚丁二醇中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述聚内酯系二醇是通过内酯开环聚合而获得的,,所述聚内酯系二醇包括聚己内酯二醇、聚戊内酯二醇、聚丙内酯二醇中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述聚碳酸酯系二醇是通过包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇等低分子醇类和碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯等酯类进行缩合反应而获得的产物。
在本发明的一个优选实施例中,所述的低分子量二醇包括羟值范围在560-1000的低分子量二醇。
在本发明的一个优选实施例中,所述的低分子量二醇包括乙二醇、二甘醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述的脂肪族一元醇包括正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇、2-乙基-1-己醇和2-甲基-月桂醇中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述的脂肪族一元醇包括碳原子数为6~18的直链或带有支链的饱和脂肪族一元醇。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化剂包括苯酚、甲酚、硝基苯酚、氯苯酚、乙基苯酚、苯基苯酚等苯酚系嵌段化剂中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化剂包括ε-己内酰胺等内酰胺系嵌段化剂中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化剂包括乙醛肟、丙酮肟、甲基乙基酮肟、丁二酮肟、环己酮肟等肟系嵌段化剂中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化剂包括甲醇、乙醇、1-丁醇、1-丙醇、2-丙醇、1-戊醇、苯甲醇、甲氧基甲醇、2-氯乙醇、1-氯-2-丙醇、1,3-二氯-2-丙醇等醇系嵌段化剂中的任意一种或两种以上的混合;乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、马来酸二乙酯中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化剂优选为苯酚、ε-己内酰胺、甲基乙基酮肟、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等低分子量嵌段化剂中的任意一种或两种以上的混合。
为了实现本发明的目的之二,所采用的技术方案是:
一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶的制备方法,包括如下步骤:
使具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体与羟值为300~800的脂肪族一元醇及嵌段化剂反应。
一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶的制备方法,包括如下步骤:
使具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体与羟值超过400的低分子量二醇、羟值为300~800的脂肪族一元醇及嵌段化剂反应。
在本发明的一个优选实施例中,所述具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体为通过在异氰酸酯基对应于羟基过量的情况下,使有机二异氰酸酯和羟值为40~1000的高分子量二醇反应而获得。
在本发明的一个优选实施例中,所述具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体为通过在异氰酸酯基对应于羟基过量的情况下,使有机二异氰酸酯、羟值为40~1000的高分子量二醇和羟值超过300的低分子量二醇反应而获得。
在本发明的一个优选实施例中,所述的一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶的制备方法,具体是:使在对应于1摩尔羟基所用异氰酸酯基在1摩尔以上1.8摩尔以下(较好是1摩尔以上1.5摩尔以下,最好是1摩尔以上1.3摩尔以下)的状态下,使有机二异氰酸酯和羟值为100~1000的高分子量二醇反应而获得的具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体与羟值为300~800的脂肪族一元醇及嵌段化剂反应的方法。
在本发明的一个优选实施例中,所述的一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶的制备方法,具体是:
使在对应于1摩尔羟基所用异氰酸酯基在1摩尔以上2摩尔以下(较好是1摩尔以上1.5摩尔以下,最好是1摩尔以上1.3摩尔以下)的状态下,使有机二异氰酸酯和羟值为40~400的高分子量二醇及羟值超过400的低分子量二醇反应而获得的具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体与羟值为300~800的脂肪族一元醇及嵌段化剂反应的方法。
在本发明的一个优选实施例中,所述的一种湿固化反应型聚氨酯热熔胶的制备方法,更具体是:
在对应于1摩尔羟基所用异氰酸酯基在1摩尔以上4摩尔以下(较好是1.5摩尔以上2.5摩尔以下)的状态下,使有机二异氰酸酯和羟值为100~1000的高分子量二醇反应,获得具有异氰酸酯基的线状聚氨酯预聚体。然后,使所得聚氨酯预聚体同时与对应于1摩尔有机二氰酸酯的异氰酸酯基用量在0.3摩尔以上1摩尔以下(更好是0.3摩尔以上0.6摩尔以下)的羟值超过300的低分子量二醇、羟值为300~800的脂肪族一元醇及嵌段化剂反应的方法,其中,所述羟值为100~1000的高分子量二醇与所述羟值超过300的低分子量二醇的比例是:对应于1摩尔羟值为100~1000的高分子量二醇,羟值超过300的低分子量二醇的用量范围为0.6摩尔-1.6摩尔;优选为0.7摩尔-1.2摩尔;其中,所述有机二氰酸酯的异氰酸酯基与所述一元醇的比例是:对应于1摩尔有机二异氰酸酯的异氰酸酯基,一元醇的用量范围为0.01摩尔-0.6摩尔;优选为0.01摩尔-0.3摩尔;其中,所述有机二氰酸酯的异氰酸酯基与所述嵌段化剂的比例是:对应于1摩尔有机二异氰酸酯的异氰酸酯基,嵌段化剂的用量范围为0.01摩尔-1.0摩尔,优选为0.1摩尔-0.5摩尔。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化聚氨酯预聚体的数均分子量为12000以上,且120℃时的熔融粘度在2000泊以上,且常温下为固体。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化聚氨酯预聚体的数均分子量范围为15000-50000。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化聚氨酯预聚体的数均分子量范围为20000-30000。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化聚氨酯预聚体的120℃时的熔融粘度范围为5000泊-75000泊。
在本发明的一个优选实施例中,所述嵌段化聚氨酯预聚体的120℃时的熔融粘度范围为15000泊-20000泊。
本发明的有益效果在于:
在传统的热熔胶粘剂出现耐热性问题和粘合力不足问题时可显现出特别好的效果。
由于本发明的反应性热熔胶粘剂具备良好的柔软性,所以,特别适合于织物·纤维的粘合,如果用于遮蔽接缝部分的粘合力不足的胶带、粘合衬布、裤子边上的胶带、徽章等,由于不会破坏布料的手感,且能够显现出良好的粘合力。本发明的反应性热熔胶粘剂在加热熔融时,能够限制有害的聚异氰酸酯对大气的放出量,也更加对环境友好。本发明的反应性热熔胶粘剂可在嵌段解离前的状态下保管。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的说明,但这些实施例不得用于解释对本发明的限制。
实施例1
使100重量份(以下省略“重量”)由己二酸、乙二醇和1,4-丁二醇反应而得的羟值为110的聚酯二醇与45.0份4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃的温度下反应2小时,获得末端具有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。在该预聚体中加入6份1,4-丁二醇(羟值为1245)、5份作为嵌段化剂的ε-己内酰胺和3份正辛醇,在120℃反应0.5小时,获得嵌段化聚氨酯预聚体。
实施例2
使100份羟值为110的聚1,4-丁二醇和20份4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃的温度下反应2小时,获得末端具有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。然后,在其中加入8份1,4-丁二醇、7份作为嵌段化剂的ε-己内酰胺和3份正辛醇,在120℃反应0.5小时,获得嵌段化聚氨酯预聚体。
实施例3
使100份由己二酸、乙二醇和1,4-丁二醇反应而得的羟值为110的聚酯二醇和55.0份4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃的温度下反应2小时,获得末端具有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。然后,在其中加入8份1,4-丁二醇、5份作为嵌段化剂的甲基乙基酮肟和3份正辛醇,在120℃反应0.5小时,获得嵌段化聚氨酯预聚体。
实施例4
使100份由己二酸、乙二醇和1,4-丁二醇反应而得的羟值为110的聚酯二醇和45.0份4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃的温度下反应2小时,获得末端具有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。然后,在其中加入8份1,4-丁二醇、4份作为嵌段化剂的甲基乙基酮肟和5份正辛醇,在120℃反应0.5小时,获得嵌段化聚氨酯预聚体。
实施例5
使100份由己二酸和1,4-丁二醇反应而得的羟值为110的聚酯二醇和45.0份4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃的温度下反应2小时,获得末端具有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。然后,在其中加入8份1,4-丁二醇、5份作为嵌段化剂的甲基乙基酮肟和6份正辛醇,在120℃反应0.5小时,获得嵌段化聚氨酯预聚体。
本发明的湿固化反应型聚氨酯热熔胶粘剂的上述嵌段化聚氨酯预聚体中还可混入各种添加剂。所用添加剂包括硬化催化剂、增塑剂、粘合性赋予剂、各种填充剂、颜料、蜡、储存稳定剂等湿气硬化型聚氨酯系胶粘剂中常用的添加剂。
上述湿固化反应型聚氨酯热熔胶粘剂利用常用方法,通过嵌段解离可作为热熔胶粘剂使用。即通过在规定温度下进行一定时间的加热,使嵌段化剂解离,发生湿气交联,显现出粘合性。加热温度高于嵌段解离温度。加热温度根据加热时间而变,较好为80~250℃,更好为80~200℃,最好为110~130℃。
本发明的反应性热熔胶粘剂可在嵌段解离前的状态下保管,例如,保存6个月以上。
本发明的湿固化反应型聚氨酯热熔胶粘剂适用于通过一般的聚氨酯系粘合剂可粘合的所有的被粘合体。
表1-NCO含量对其性能的影响
表2实施例1-5的聚氨酯反应热熔胶的测试结果
结合表1和表2可知:
本发明的反应性热熔胶粘剂具备良好的储存稳定性、初期粘合性和粘合硬化后的耐热性。
而且,由于可控制使用时对大气的聚异氰酸酯的放出,所以,能够改善作业环境。另外,粘合剂层较为均一,根据不同用途能够比较容易地预先进行加工,简化了作业时的工序。还可用于容易使粘合剂组分过分浸入被粘合体的场合。