CN116554823B - 一种耐水聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐水聚氨酯胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂技术领域，耐水聚氨酯胶粘剂包括A组分和B组分，A组分包括如下重量份原料：150‑200份聚二元醇，10‑20份二元醇，0.001‑0.002份辛酸亚锡，1‑2份三羟甲基丙烷；B组分包括如下重量份原料：50‑80份聚醚二元醇，100‑120份4，4′‑二苯基甲烷二异氰酸酯，10‑15份4，4′‑二环己基甲烷二异氰酸酯，10‑12份抗氧剂1010；本发明在二元醇从结构中引入了氟元素，能够提高聚氨酯分子链的耐水解性，引入中间体1结构能够赋予聚氨酯优异的阻燃性能，引入三苯基甲烷三异氰酸酯的苯环结构能够赋予成碳性能，协同中间体1，提高阻燃效果。

Description

一种耐水聚氨酯胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种耐水聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

背景技术

双组份聚氨酯胶黏剂主要是由含羟基的水性多元醇组份(组份A)和含异氰酸酯基的多异氰酸酯组份(B组份)共用组成的。此外，体系中还含其他一些特殊用途的助剂。组份A和B组份分开包装，使用前要将两组份均匀混合，通过调节组份A和B组份的比例，利用多元醇中的羟基基团(-OH)与多异氰酸酯中的异氰酸酯基团(-NCO)发生交联反应形成氨基甲酸酯，便可改变聚氨酯材料的强度、固化时间等各方面性能。

但是因为聚氨酯胶粘剂具有酯基，所以具有很高的吸水性，暴露在空气中会吸收空气中的水分；聚氨酯胶粘剂吸湿后会在加工时产生汽泡，使TPU胶的拉伸强度和伸长率下降，吸湿量达0.182%时拉伸强度下降可达30%。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐水聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐水聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份原料：150-200份聚二元醇，10-20份二元醇，0.001-0.002份辛酸亚锡，1-2份三羟甲基丙烷；

所述B组分包括如下重量份原料：50-80份聚醚二元醇，100-120份4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，10-15份4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，10-12份抗氧剂1010；

进一步地，所述二元醇包括如下步骤制成：

步骤S1、将三聚氯氰加入去离子水中，升温至40-45℃，滴加2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液，滴加完全后继续搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数35%盐酸溶液调节pH，直至体系pH=5，降温至室温，继续搅拌20min，过滤、烘干，制得中间体1，控制三聚氯氰、2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水的用量比为0.1mol∶0.3mol∶100mL；

步骤S1中三聚氯氰与2，2，6，6-四甲基哌啶胺反应，制得中间体1，反应过程如下所示：

步骤S2、将六氟正丁醇加入装有丙酮的三口烧瓶中，通入氮气排出空气，升温至80℃，匀速搅拌并加入三苯基甲烷三异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温回流反应3h，反应结束后降温至室温，加入二乙醇胺，继续反应20min，加入中间体1，继续搅拌并反应1h，反应结束后旋蒸除去丙酮，制得二元醇，控制六氟正丁醇、三苯基甲烷三异氰酸酯、二乙醇胺和丙酮的用量比为0.1mol∶0.1mol∶0.1mol∶150mL，二月桂酸二丁基锡的用量为三苯基甲烷三异氰酸酯重量的3-5%，中间体1和三苯基甲烷三异氰酸酯的摩尔比为1∶1；

步骤S2中在催化剂二月桂酸二丁基锡作用下六氟正丁醇和三苯基甲烷三异氰酸酯上的一个异氰酸酯基反应，生成中间体a，之后中间体a上一个异氰酸酯基与二乙醇胺反应，生成中间体b，之后加入中间体1，中间体b上剩余异氰酸酯基与中间体1上的仲胺反应，制得二元醇，生成中间体b的反应过程如下所示：

从结构中能够看出本发明合成出的二元醇引入了氟元素，能够提高合成的聚氨酯分子链中的耐水解性，而且引入的中间体1结构能够赋予聚氨酯优异的阻燃性能，此外选用三苯基甲烷三异氰酸酯作为原料，本身的苯环结构能够赋予成碳性能，协同中间体1，提高阻燃效果。

进一步地，步骤S1中所述2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液为2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水按照0.3mol∶50mL的用量比混合而成。

进一步地，A组分和B组分的重量比为1∶1.5。

一种耐水聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、将A组分中的各原料在温度45℃、转速300-500r/min下搅拌30min，制得A组分；

第二步、将抗氧剂1010和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯在在温度45℃、转速300-500r/min下搅拌10min，加入聚醚二元醇，升温至75℃，保温反应1h，加入4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，继续反应1h，制得B组分；

第三步、在使用时将A组分和B组分按1∶1.5的重量比混合均匀，制得耐水聚氨酯胶粘剂。

本发明的有益效果：

本发明制备出一种耐水聚氨酯胶粘剂，在使用时通过A组分和B组分混合，制成胶粘剂，A组分中的二元醇由中间体1和中间体b合成，本发明合成出的二元醇引入了氟元素，能够提高合成的聚氨酯分子链中的耐水解性，而且引入的中间体1结构能够赋予聚氨酯优异的阻燃性能，此外选用三苯基甲烷三异氰酸酯作为原料，本身的苯环结构能够赋予成碳性能，协同中间体1，提高阻燃效果，一方面解决了聚氨酯胶粘剂不耐水的技术问题，另一方面赋予了其优异的阻燃性能，提高了该聚氨酯胶粘剂的应用范围。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种耐水聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份原料：150份聚己内酯二醇，10份二元醇，0.001份辛酸亚锡，1份三羟甲基丙烷；

所述B组分包括如下重量份原料：50份聚醚二元醇（绿联N220），100份4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，10份4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，10份抗氧剂1010；

该耐水聚氨酯胶粘剂包括如下步骤制成：

第一步、将A组分中的各原料在温度45℃、转速300r/min下搅拌30min，制得A组分；

第二步、将抗氧剂1010和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯在在温度45℃、转速300r/min下搅拌10min，加入聚醚二元醇，升温至75℃，保温反应1h，加入4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，继续反应1h，制得B组分。

第三步、使用时将A组分和B组分按1∶1.5的重量比混合。

所述二元醇包括如下步骤制成：

步骤S1、将三聚氯氰加入去离子水中，升温至40℃，滴加2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液，滴加完全后继续搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数35%盐酸溶液调节pH，直至体系pH=5，降温至室温，继续搅拌20min，过滤、烘干，制得中间体1，控制三聚氯氰、2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水的用量比为0.1mol∶0.3mol∶100mL；

步骤S2、将六氟正丁醇加入装有丙酮的三口烧瓶中，通入氮气排出空气，升温至80℃，匀速搅拌并加入三苯基甲烷三异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温回流反应3h，反应结束后降温至室温，加入二乙醇胺，继续反应20min，加入中间体1，继续搅拌并反应1h，反应结束后旋蒸除去丙酮，制得二元醇，控制六氟正丁醇、三苯基甲烷三异氰酸酯、二乙醇胺和丙酮的用量比为0.1mol∶0.1mol∶0.1mol∶150mL，二月桂酸二丁基锡的用量为三苯基甲烷三异氰酸酯重量的3%，中间体1和三苯基甲烷三异氰酸酯的摩尔比为1∶1；

步骤S1中所述2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液为2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水按照0.3mol∶50mL的用量比混合而成。

实施例2

一种耐水聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份原料：180份聚己内酯二醇，15份二元醇，0.001份辛酸亚锡，1.5份三羟甲基丙烷；

所述B组分包括如下重量份原料：70份聚醚二元醇（绿联N220），110份4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，12份4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，10份抗氧剂1010；

该耐水聚氨酯胶粘剂包括如下步骤制成：

第一步、将A组分中的各原料在温度45℃、转速400r/min下搅拌30min，制得A组分；

第二步、将抗氧剂1010和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯在在温度45℃、转速400r/min下搅拌10min，加入聚醚二元醇，升温至75℃，保温反应1h，加入4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，继续反应1h，制得B组分。

第三步、使用时将A组分和B组分按1∶1.5的重量比混合。

所述二元醇包括如下步骤制成：

步骤S1、将三聚氯氰加入去离子水中，升温至45℃，滴加2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液，滴加完全后继续搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数35%盐酸溶液调节pH，直至体系pH=5，降温至室温，继续搅拌20min，过滤、烘干，制得中间体1，控制三聚氯氰、2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水的用量比为0.1mol∶0.3mol∶100mL；

步骤S2、将六氟正丁醇加入装有丙酮的三口烧瓶中，通入氮气排出空气，升温至80℃，匀速搅拌并加入三苯基甲烷三异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温回流反应3h，反应结束后降温至室温，加入二乙醇胺，继续反应20min，加入中间体1，继续搅拌并反应1h，反应结束后旋蒸除去丙酮，制得二元醇，控制六氟正丁醇、三苯基甲烷三异氰酸酯、二乙醇胺和丙酮的用量比为0.1mol∶0.1mol∶0.1mol∶150mL，二月桂酸二丁基锡的用量为三苯基甲烷三异氰酸酯重量的4%，中间体1和三苯基甲烷三异氰酸酯的摩尔比为1∶1；

步骤S1中所述2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液为2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水按照0.3mol∶50mL的用量比混合而成。

实施例3

一种耐水聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份原料：200份聚己内酯二醇，20份二元醇，0.002份辛酸亚锡，2份三羟甲基丙烷；

所述B组分包括如下重量份原料：80份聚醚二元醇（绿联N220），120份4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，15份4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，12份抗氧剂1010；

该耐水聚氨酯胶粘剂包括如下步骤制成：

第一步、将A组分中的各原料在温度45℃、转速500r/min下搅拌30min，制得A组分；

第二步、将抗氧剂1010和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯在在温度45℃、转速500r/min下搅拌10min，加入聚醚二元醇，升温至75℃，保温反应1h，加入4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，继续反应1h，制得B组分。

第三步、使用时将A组分和B组分按1∶1.5的重量比混合。

所述二元醇包括如下步骤制成：

步骤S1、将三聚氯氰加入去离子水中，升温至45℃，滴加2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液，滴加完全后继续搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数35%盐酸溶液调节pH，直至体系pH=5，降温至室温，继续搅拌20min，过滤、烘干，制得中间体1，控制三聚氯氰、2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水的用量比为0.1mol∶0.3mol∶100mL；

步骤S2、将六氟正丁醇加入装有丙酮的三口烧瓶中，通入氮气排出空气，升温至80℃，匀速搅拌并加入三苯基甲烷三异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温回流反应3h，反应结束后降温至室温，加入二乙醇胺，继续反应20min，加入中间体1，继续搅拌并反应1h，反应结束后旋蒸除去丙酮，制得二元醇，控制六氟正丁醇、三苯基甲烷三异氰酸酯、二乙醇胺和丙酮的用量比为0.1mol∶0.1mol∶0.1mol∶150mL，二月桂酸二丁基锡的用量为三苯基甲烷三异氰酸酯重量的5%，中间体1和三苯基甲烷三异氰酸酯的摩尔比为1∶1；

步骤S1中所述2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液为2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水按照0.3mol∶50mL的用量比混合而成。

对比例1

本对比例与实施例1相比，用1，4-丁二醇代替二元醇。

对比例2

本对比例2为巴斯夫生产的聚氨酯胶粘剂。

将实施例1-3和对比例1-2制备出的聚氨酯胶粘剂的性能进行检测，结果如下表1所示：

黏度：GB/T 4851-84；

初粘力：按GB/T2791-1995测试，将胶粘剂涂抹于PVC/PVC薄膜复合膜之间，烘干后测试T-剥离强度；

耐水性：放入50℃水中24h后进行观察；

阻燃性能：根据标准ANSI/UL 94-1985制备样品，按照UL94垂直燃烧测试标准测试阻燃等级。

表1 实施例1-3和对比例1-2的性能测试结果

从上表1中能够看出本发明实施例1-3制备出的聚氨酯胶粘剂具有优异的耐水性能和阻燃性能。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐水聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其特征在于：所述A组分包括如下重量份原料：150-200份聚二元醇，10-20份二元醇，0.001-0.002份辛酸亚锡，1-2份三羟甲基丙烷；

所述B组分包括如下重量份原料：50-80份聚醚二元醇，100-120份4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，10-15份4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，10-12份抗氧剂1010；

所述二元醇包括如下步骤制成：

步骤S1、将三聚氯氰加入去离子水中，升温至40-45℃，滴加2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液，滴加完全后继续搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数35%盐酸溶液调节pH，直至体系pH=5，降温至室温，继续搅拌20min，过滤、烘干，制得中间体1；

步骤S2、将六氟正丁醇加入装有丙酮的三口烧瓶中，通入氮气排出空气，升温至80℃，匀速搅拌并加入三苯基甲烷三异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温回流反应3h，反应结束后降温至室温，加入二乙醇胺，继续反应20min，加入中间体1，继续搅拌并反应1h，反应结束后旋蒸除去丙酮，制得二元醇。

2.根据权利要求1所述的一种耐水聚氨酯胶粘剂，其特征在于，步骤S1中控制三聚氯氰、2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水的用量比为0.1mol∶0.3mol∶100mL，步骤S2中控制六氟正丁醇、三苯基甲烷三异氰酸酯、二乙醇胺和丙酮的用量比为0.1mol∶0.1mol∶0.1mol∶150mL，二月桂酸二丁基锡的用量为三苯基甲烷三异氰酸酯重量的3-5%，中间体1和三苯基甲烷三异氰酸酯的摩尔比为1∶1。

3.根据权利要求1所述的一种耐水聚氨酯胶粘剂，其特征在于，步骤S1中所述2，2，6，6-四甲基哌啶胺水溶液为2，2，6，6-四甲基哌啶胺和去离子水按照0.3mol∶50mL的用量比混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种耐水聚氨酯胶粘剂，其特征在于，A组分和B组分的重量比为1∶1.5。

5.一种如权利要求1所述的耐水聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、将A组分中的各原料在温度45℃、转速300-500r/min下搅拌30min，制得A组分；

第二步、将抗氧剂1010和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯在在温度45℃、转速300-500r/min下搅拌10min，加入聚醚二元醇，升温至75℃，保温反应1h，加入4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，继续反应1h，制得B组分；

第三步、在使用时将A组分和B组分按1∶1.5的重量比混合均匀，制得耐水聚氨酯胶粘剂。