一种热塑性聚氨酯热熔胶及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯热熔胶技术，特别涉及一种热塑性聚氨酯热熔胶及其制备方法。

背景技术：

1、热塑性聚氨酯热熔胶是不含溶剂的新型环保材料，在室温下是固体，加热超过熔点时，熔成粘稠液体，涂布后润湿被粘物，经压合、冷却后完成胶接的胶粘剂。热塑性聚氨酯热熔胶不含有交联结构，具有很好的弹性、柔韧性及耐低温曲折特性，可反复加工使用，对多种异形材质具有很强的粘接作用，广泛应用于消防水带、木工封边、电子产品、服装、复合材料、汽车等各类材料的粘合。

2、为了适应现代高速连续化工业如汽车、电子产品、消防水带等领域对生产工艺的需求，要求粘合剂贴合后马上具有优异的粘接强度，以适应快速装配，提高生产效率；另一方面，热塑性聚氨酯热熔胶不含有交联结构，在80℃下强度较差，容易开胶，限制了它在高温环境下的应用。因此，热塑性聚氨酯热熔胶面临既要满足高温下使用的要求，又要具有优异的初始粘接强度和良好的加工性的难题。cn111647382b公开了一种tpu粘合剂的制备方法及其用途，该专利制备的tpu具备优良的初始粘接强度，但未解决耐热性问题。cn115011300a公开了一种耐高温聚氨酯热熔胶及其制备方法，通过引入多官能物质提高软段的交联密度，提升了热熔胶的耐热性，但未解决初始粘接强度低的问题，并且该热熔胶引入多官能度物质后加工性能差，热熔胶不能重复使用。

3、因此开发一种耐高温、具有优异的初始粘接强度和良好加工性的热塑性聚氨酯热熔胶成为一个待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种热塑性聚氨酯热熔胶及其制备方法，所述热熔胶结晶速度快，具有优异的初始粘接强度和最终粘接强度、耐高温和良好的加工可塑性。

2、本发明第一方面提供一种热塑性聚氨酯热熔胶，包括以下质量分数的原料：

3、聚酯多元醇 72.0-80.0%，

4、改性扩链剂 8.0-15.0%，

5、二异氰酸酯 7.0-16.0%，

6、催化剂 0.001-0.03%，

7、抗氧剂 0.1-0.5%，

8、光稳定剂 0.1-0.5%；

9、所述的改性扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯与改性剂反应得到，所述的改性剂包括γ-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、对甲苯磺酰异氰酸酯中的一种或几种。

10、所述的聚酯多元醇是由脂肪族二元羧酸、芳香族二元羧酸和二元醇缩聚而成，羟值为22-37mgkoh/g。脂肪族二元羧酸包括丁二酸、癸二酸、己二酸中的一种，芳香族二元羧酸是邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸和对苯二甲酸中的一种，优选对苯二甲酸，而且芳香族二元羧酸的比例占二元羧酸总质量的50%-70%，二元羧酸总质量为脂肪族二元羧酸和芳香族二元羧酸质量之和。二元羧酸和二元醇的摩尔比为1：（1.0-1.1）。二元醇包括乙二醇、丁二醇、己二醇中的一种。所述聚酯多元醇的制备方法包括：将脂肪族二元羧酸、芳香族二元羧酸、二元醇加入反应器中，物料温度逐步升温至220-240℃，然后逐渐提高真空度，除去过量的小分子醇和水，取样测试酸值、羟值，直到酸值低于1.0mgkoh/g，羟值22-37mgkoh/g时，停止反应，降温出料，得到聚酯多元醇。

11、三羟乙基异氰尿酸酯与改性剂物质的量之比为1：1。所述的改性扩链剂的制备方法包括：在反应釜中加入三羟乙基异氰尿酸酯后，在惰性气体保护下加热至135-150℃，待融化后滴加改性剂，滴加完毕后在135-150℃下反应，得到改性扩链剂。改性剂的滴加时间可以为0.5-1.5h，反应时间可以为0.5-2.0h。

12、所述的二异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）、二环己基甲烷二异氰酸酯（hmdi）、六亚甲基二异氰酸酯（hdi）中的一种或几种。

13、所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋中的一种或几种。

14、所述的抗氧剂包括三甘醇双-[3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯]、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、硫代二亚乙基双[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯）丙酸酯]、2,6-二叔丁基对苯酚（bht）、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、亚磷酸三苯基酯、β’-硫代二丙酸二月桂酯（dltdp）中的一种或几种。

15、所述的光稳定剂包括双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯、聚（1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶）丁二酸酯、 n-(乙氧基羰基苯基)- n’-甲基- n’-苯基甲脒、2-(2’-羟基-3’-十二烷基-5’-甲基苯基)苯并三唑中的一种或几种。

16、所述原料中的羟基基团与异氰酸酯基团物质的量之比为1：（0.95-1.0）。

17、所述热塑性聚氨酯热熔胶的数均分子质量在50000-120000，190℃、8.8kg、10min下熔融指数为10-30g，结晶速度为30-50s。

18、本发明第二方面提供一种热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

19、（1）将聚酯多元醇、改性扩链剂、抗氧剂、光稳定剂加入反应釜中，加热至100-130℃，搅拌均匀后，真空脱水，测其水分低于0.03wt.%后，加入催化剂，搅拌均匀得混合物；

20、（2）将步骤（1）的混合物与二异氰酸酯按照比例分别加入双螺杆挤出机挤出造粒，制得热塑性聚氨酯热熔胶。

21、双螺杆温度设定为100-230℃。

22、本发明采用的关键技术在于：

23、（1）本发明的改性扩链剂中含有异氰尿酸酯，极大的提升了热熔胶的耐热性，通过改性后在硬段间易于形成氢键，改善微相分离，缩短结晶速度，提高附着力、耐热性和热塑性；

24、（2）聚氨酯热熔胶通过原料的筛选、复配和合理的配比，具有耐热性优异，结晶速度快，初始粘接强度和最终粘接强度高，有利于被粘物的快速定型，生产效率高，同时具有良好的熔融加工性。本发明的制备方法简单易行，生产效率高，有利于普遍推广应用。

技术特征：

1.一种热塑性聚氨酯热熔胶，包括以下质量分数的原料：

2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的聚酯多元醇是由脂肪族二元羧酸、芳香族二元羧酸和二元醇缩聚而成，羟值为22-37mgkoh/g。

3.根据权利要求2所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，芳香族二元羧酸占二元羧酸总质量的50%-70%，二元羧酸总质量为脂肪族二元羧酸和芳香族二元羧酸质量之和。

4.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的改性扩链剂的制备方法包括：在反应釜中加入三羟乙基异氰尿酸酯后，在惰性气体保护下加热至135-150℃，待融化后滴加改性剂，滴加完毕后在135-150℃下反应，得到改性扩链剂。

5.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的二异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）、二环己基甲烷二异氰酸酯（hmdi）、六亚甲基二异氰酸酯（hdi）中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的抗氧剂包括三甘醇双-[3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯]、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、硫代二亚乙基双[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯）丙酸酯]、2,6-二叔丁基对苯酚（bht）、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、亚磷酸三苯基酯、β’-硫代二丙酸二月桂酯（dltdp）中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述的光稳定剂包括双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯、聚（1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶）丁二酸酯、n-(乙氧基羰基苯基)-n’-甲基-n’-苯基甲脒、2-(2’-羟基-3’-十二烷基-5’-甲基苯基)苯并三唑中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯热熔胶，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶的数均分子质量在50000-120000，190℃、8.8kg、10min下熔融指数为10-30g，结晶速度为30-50s。

10.一种权利要求1-9任一项所述的热塑性聚氨酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种热塑性聚氨酯热熔胶及其制备方法，所述热塑性聚氨酯热熔胶包括以下质量分数的原料：聚酯多元醇72.0‑80.0%，改性扩链剂8.0‑15.0%，二异氰酸酯7.0‑16.0%，催化剂0.001‑0.03%，抗氧剂0.1‑0.5%，光稳定剂0.1‑0.5%；所述的改性扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯与改性剂反应得到，所述的改性剂包括γ‑异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、γ‑异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、对甲苯磺酰异氰酸酯中的一种或几种。所述热熔胶结晶速度快，具有优异的初始粘接强度和最终粘接强度、耐高温和良好的加工可塑性。技术研发人员：梁晓光,石雅琳,郭映瀚受保护的技术使用者：黎明化工研究设计院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29