一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液、地毯胶及制备方法与流程

本发明涉及一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液、地毯胶及制备方法，属于胶粘剂。

背景技术：

1、随着人们环保意识的增强，节约石化资源成为发展趋势，环境友好型、毒性低、易降解、可再生资源衍生的产品，特别是植物源的蓖麻油、大豆油、椰子油、玉米油、棉籽油、米糠油、木质素等及其衍生物的一类原料替代石化类产品或其衍生物已成为重要趋势。

2、我国大豆油的产量也处于世界前列，其衍生品环氧化大豆油也是非常突出的产品。环氧大豆油因其耐抽出，价廉，挥发度低，稳定性好等优点发展成为最常用的石化原料替代品。环氧化大豆油作为辅助添加剂尤其是在蔬菜、水果、油料作物、茶叶、中药材上的使用，倍受青睐，但作为原料用在产品中还需要继续研究。

3、水性聚氨酯树脂作为一种水溶性的树脂，成为地毯用胶的主要品种之一。传统型的水性聚氨酯主要原料均来自于天然石化资源，但是，石化资源不可再生，同时在生产的过程中不可避免的释放有毒物质及气体，对大气产生不可逆的影响。发展环保型的可降解的生物基聚氨酯树脂成为市场的迫切需求。作为纺织行业的重要支柱，地毯产品厂商也一直在寻求可以让地毯胶黏剂包含更多的可再生成分。一种地毯用生物基聚氨酯树脂将很好的解决问题。

4、随着现代工业的逐渐发展，水性聚氨酯的应用越来越广泛，使用量也越来越多，但其生产原料也出现了一定的危机。不可再生的石化资源制备的多元醇，提取的小分子醇，扩链剂等等，大都不可再生。石化资源开采的越来越多，也就越来越珍贵，各行各业的人们开始考虑用可再生成分代替，以减少石化资源的利用。纺织领域的地毯行业同样如此，地毯用胶作为水性聚氨酯树脂的重要应用板块，更加趋向可再生化。普通的水性聚氨酯乳液在生产时存在着的使用原料不环保，不可再生的缺点。传统型地毯胶原料的可再生能力差，严重拉低了整体水性聚氨酯树脂的档次也不满足产品发展的绿色化需求。这也就大大限制了水性聚氨酯树脂用于地毯的应用地位，造成产品同质化情况严重，同类企业众多，这种低技术型产品会竞相压价，更会阻碍地毯胶产业的推广与发展。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液、地毯胶及制备方法，更好的降低了石化原料的使用，使用的原料的可再生环保，同时解决常规胶粘剂气味大、阻燃性能低、在地毯中应用受限的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液为：由生物基多元醇、二异氰酸酯、生物基多元酸、生物基阻燃剂和扩链剂进行聚合反应得到预聚体，然后加入中和剂和水分散均匀后得到所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，所述生物基多元醇的分子量为1000-5000m.w，所述生物基多元醇的羟值为26-53mgkoh/g。

3、进一步的，按照重量份数计，所述生物基多元醇、二异氰酸酯、生物基多元酸、生物基阻燃剂、扩链剂、中和剂的质量比为1：(0.3-0.5)：(0.15-0.6)：(0.01-0.03)：(0.04-0.1)：(0.01-0.03)。

4、进一步的，所述生物基多元醇为生物基聚酯多元醇和生物基聚醚多元醇中的任意一种或几种组合。

5、进一步的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或几种组合；

6、所述生物基多元酸为生物基丁二酸、戊二酸、环氧化大豆油酸、氢化蓖麻油酸中的任意一种或几种组合；

7、所述扩链剂为1,4-丁二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的任意一种或几种组合；

8、所述中和剂为三乙胺。

9、进一步的，所述阻燃剂为科莱恩exolit op550。

10、本发明还公开了一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液的制备方法，所述的制备方法为：

11、s1、将生物基多元醇、生物基多元酸混合，加入稀释剂搅拌均匀后，加入二异氰酸酯，加热进行预聚合反应；

12、s2、将s1得到的反应物中加入生物基阻燃剂、扩链剂，加热进行反应，得到所述地毯胶用生物基水性聚氨酯预聚体；

13、s3、将所述地毯胶用生物基水性聚氨酯预聚体降温后，加入中和剂，搅拌后加水分散，减压蒸馏脱掉稀释剂，得到所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液。

14、进一步的，步骤s1加热进行预聚合反应温度为55-85℃，反应时间为60-120min；

15、步骤s2中，加入生物基阻燃剂、扩链剂时，体系内温度不超过45℃；步骤s2中加热进行反应的温度为60-80℃，反应时间为30-90min。

16、本发明还公开了一种地毯胶，所述的地毯胶包括生物基水性聚氨酯乳液、润湿剂、分散剂、碳酸钙和发泡剂；所述生物基水性聚氨酯乳液为本发明所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液。

17、进一步的，所述生物基水性聚氨酯乳液的固含量为41-43％质量分数，所述生物基水性聚氨酯、润湿剂、分散剂和发泡剂的质量比为1：(0.004-0.006)：(0.004-0.006)：(0.008-0.012)，通过加入碳酸钙使所述地毯胶的固含量为39-41％。

18、本发明还公开了一种地毯胶的制备方法，所述的制备方法为：

19、向所述生物基水性聚氨酯乳液中依次加入润湿剂、分散剂、碳酸钙和发泡剂，分散均匀后过滤得到所述地毯胶。

20、本发明的有益效果是：

21、本发明通过引入生物基来源的生物基多元醇和生物基多元酸等生物成分，可以有效提高产品中生物基碳的有效含量，提高了地毯胶的可再生成分，更加环保，使得生物基水性聚氨酯成功应用在地毯上，既节省了自然资源，又降低了石化资源压力。同时通过引入生物基的阻燃剂有效增加了地毯的阻燃性，保证了产品的硬度，又增加了产品的润湿性，使产品具有更好的分散性，大大提高了生物基产品的利用率。

22、通过在生物基水性聚氨酯乳液中添加碳酸钙等填料，有效降低了地毯胶的成本，解决生物基水性聚氨酯地毯胶的价格较高等问题。

23、本发明所述地毯胶用生物基水性聚氨酯通过选用合适羟值的生物基多元醇和多元酸可以得到粘结性能好的地毯胶，而无需使用含烯基单体类物质，同时后期的减压蒸馏脱出少量的稀释剂，对气味更友好，有效避免因含烯基单体引入的气味，使地毯胶无法满足标准要求。而且采用本发明限定的原料制备的水性聚氨酯乳液，制备方法更加简单，制备过程中无需加入引发剂、阻聚剂类物质，操作更加简单，制备过程更易于控制。

24、本发明所述地毯胶用生物基水性聚氨酯中加入的阻燃剂为绿色无卤新型高效反应性阻燃剂科莱恩exolit op550，所述阻燃剂通过参与反应接枝到聚氨酯结构上，与传统方法中添加型阻燃剂的方法相比，阻燃剂在地毯胶中的存在更加稳定，最然效果更好。可以这使得其具有低voc，对环境友好的特点，同时由于化学结合而从聚合物基体中迁移低，可防止阻燃性能褪色；可在低剂量下实现出色的阻燃效率，也使得乳液稳定性更好，易于加工。

技术特征：

1.一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液为：由生物基多元醇、二异氰酸酯、生物基多元酸、生物基阻燃剂和扩链剂进行聚合反应得到预聚体，然后加入中和剂和水分散均匀后得到所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，所述生物基多元醇的分子量为1000-5000m.w，所述生物基多元醇的羟值为26-53mgkoh/g。

2.根据权利要求1所述一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，其特征在于，按照重量份数计，所述生物基多元醇、二异氰酸酯、生物基多元酸、生物基阻燃剂、扩链剂、中和剂的质量比为1：(0.3-0.5)：(0.15-0.6)：(0.01-0.03)：(0.04-0.1)：(0.01-0.03)。

3.根据权利要求1或2所述一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述生物基多元醇为生物基聚酯多元醇和生物基聚醚多元醇中的任意一种或几种组合。

4.根据权利要求1或2所述一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或几种组合；

5.根据权利要求1或2所述一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述阻燃剂为科莱恩exolit op550。

6.一种根据权利要求1-5任意一项所述一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

7.根据权利要求6所述一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，步骤s1加热进行预聚合反应温度为55-85℃，反应时间为60-120min；

8.一种地毯胶，其特征在于，所述的地毯胶包括生物基水性聚氨酯乳液、润湿剂、分散剂、碳酸钙和发泡剂；所述生物基水性聚氨酯乳液为权利要求1-5任意一项所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液。

9.根据权利要求8所述一种地毯胶，其特征在于，所述生物基水性聚氨酯乳液的固含量为41-43％质量分数，所述生物基水性聚氨酯、润湿剂、分散剂和发泡剂的质量比为1：(0.004-0.006)：(0.004-0.006)：(0.008-0.012)，通过加入碳酸钙使所述地毯胶的固含量为39-41％。

10.一种根据权利要求8或9所述一种地毯胶的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

技术总结本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液、地毯胶及制备方法，所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液为：生物基多元醇、二异氰酸酯、生物基多元酸、生物基阻燃剂和扩链剂进行聚合反应得到预聚体，然后加入中和剂和水分散均匀后得到所述地毯胶用生物基水性聚氨酯乳液，所述生物基多元醇的分子量为1000‑5000M.W，所述生物基多元醇的羟值为26‑53mgKOH/g，地毯胶包括生物基水性聚氨酯乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、碳酸钙和发泡剂。所述地毯胶更好的降低了石化原料的使用，使用的原料的可再生环保，同时解决常规胶粘剂气味大、阻燃性能低、在地毯中应用受限的问题。技术研发人员：于丽娟,赵光明,赵彬受保护的技术使用者：烟台宜彬新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18