一种双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂及其制备方法与流程

本发明涉及粘合剂，具体涉及一种双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨基甲酸酯简称聚氨酯，是含二异氰酸根和二羟基的物质聚合而成的含有重复氨基甲酸酯或异氰酸酯基团的高分子化合物的统称。聚氨酯粘合剂由于其黏接强度高、耐水耐介质性能好，逐渐成为生活以及工业中必不可少的粘合剂产品。最早的聚氨酯粘合剂主要是溶剂型，主要在粘合剂中添加适当的溶剂（乙酸乙酯、丁酮等）、二元醇和二异氰酸酯在该溶剂中形成预聚物，并在该溶剂中加入扩链剂发生聚合反应，最后在烘道上蒸发溶剂。但是有机溶剂型胶粘剂存在着有机溶剂的挥发问题，一方面造成溶剂的浪费，另一方面带有有机溶剂挥发造成的污染和易燃、易爆的安全问题，因此，现阶段，从安全、环保、高性能角度出发，聚氨酯粘合剂向无溶胶粘合剂发展。第一代聚氨酯无溶剂粘合剂为单组分湿固化型粘合剂，存在分子量大以及黏度高等特点，但是需要较高的操作温度，而且固化过程中有副产物二氧化碳放出，复合膜易起泡，使用时需要加湿设备；第二代聚氨酯无溶剂粘合剂为双组份反应性粘合剂，具有产品分子量小、黏度低、操作温度低的特点，但是由于为了降低粘度在组分中添加较多的游离二异氰酸酯，存在组分容易向膜内迁移造成对食品的污染和降低热封强度的缺陷。

2、而且，随着电商行业的快速发展，通用无印刷包装的兴起，生产及周转周期越来越快，从而对覆膜胶的性能有了更高的要求。但是目前的双组分聚氨酯粘合剂熟化时间长、耐热性能低。为解决上述技术问题，本发明提供一种双组分聚氨酯粘合剂，两组分在充分混合之后既具有较低的粘度以保证粘合剂对涂布基材的润湿，又能在复合之后的后期熟化过程中快速固化，从而提供足够的粘结强度以便复合膜进行分切及制袋。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂及其制备方法，解决以下技术问题：

2、现有的双组分聚氨酯粘合剂熟化时间长、耐热性能低。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂的制备方法，包括如下步骤：

5、a1：氮气氛围中，将多元醇组合物一加入反应釜a中，控制温度60-80℃，加入异氰酸酯固化剂，保温反应3-6h，加入磷酸，保温搅拌10-30min，得到组分a；

6、a2：氮气氛围中，将多元醇组合物二加入反应釜b中，控制温度30-35℃，加入潜伏型固化剂，保温搅拌0.5-1h，得到组分b；

7、a3：将a组分、b组分、扩链剂、改性剂以及催化剂共混，得到双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂。

8、作为本发明的进一步方案：a1中多元醇组合物一为10-40重量份蓖麻油改性多元醇组分一、10-30重量份聚醚多元醇组分一、5-20重量份聚酯多元醇组分一混合得到；多元醇组合物一、异氰酸酯固化剂、磷酸的质量比为1:1.5-2.5：0.015-0.07。

9、作为本发明的进一步方案：a1中多元醇组合物一为真空脱水后的多元醇组合物一；真空脱水的具体步骤为：将多元醇组合物一在100-120℃下，抽真空至真空度-0.092mpa以下，搅拌状态下脱水1-3h。

10、作为本发明的进一步方案：蓖麻油改性多元醇组分一为蓖麻油改性多元醇，蓖麻油改性多元醇的官能度为2-3.5，平均羟值为50-400mgkoh/g，蓖麻油改性多元醇为凡特鲁斯特种化学品有限公司（vertellus）polycin系列产品、巴斯夫（中国）有限公司（basf）萨维摩系列产品中的任一种。

11、作为本发明的进一步方案：异氰酸酯固化剂为2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的任一种。

12、作为本发明的进一步方案：a2中多元醇组合物二为10-50重量份蓖麻油改性多元醇组分二、20-60重量份聚酯多元醇组分二混合得到；多元醇组合物二、潜伏型固化剂的质量比为100:0.1-2。

13、作为本发明的进一步方案：a2中多元醇组合物二为真空脱水后的多元醇组合物二；真空脱水的具体步骤为：将多元醇组合物二在100-120℃下，抽真空至真空度-0.092mpa以下，搅拌状态下脱水1-3h。

14、作为本发明的进一步方案：蓖麻油改性多元醇组分二为蓖麻油改性多元醇，蓖麻油改性多元醇的官能度为2-3.5，平均羟值为50-400mgkoh/g，蓖麻油改性多元醇为凡特鲁斯特种化学品有限公司（vertellus）polycin系列产品、巴斯夫（中国）有限公司（basf）萨维摩系列产品中的任一种。

15、作为本发明的进一步方案：聚醚多元醇为聚乙二醇聚醚（peg）、聚四亚甲基醚二醇（ptmeg）、聚丙二醇（ppg）中的任一种；聚醚多元醇的官能度为2-3，平均羟值为50-400mgkoh/g，平均分子量为300-3000g/mol。

16、作为本发明的进一步方案：聚酯多元醇为芳香族聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇、二聚酸聚酯多元醇中的任一种；聚酯多元醇平均官能度为2-3，平均羟值为50-300mgkoh/g，平均分子量为500-5000g/mol。

17、作为本发明的进一步方案：聚酯多元醇为己二酸系聚酯多元醇，平均官能度为2-2.5，平均羟值为50-200mgkoh/g，平均分子量为500-2000g/mol。

18、作为本发明的进一步方案：潜伏型催化剂为噁唑烷类固化剂。

19、作为本发明的进一步方案：噁唑烷类固化剂为1-4，2-异丙基-3-羟乙基-1,3噁唑烷、3-羟乙基-1,3-噁唑烷、3-丁基-2-（1-乙基戊基）噁唑烷中的一种或几种以任意比混合得到。

20、作为本发明的进一步方案：改性剂的制备方法包括如下步骤：将纳米蒙脱土、去离子水加入反应瓶中分散均匀，加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，调节ph至4-6，控制温度70-80℃，搅拌条件下保温3-6h，过滤、甲苯抽提、干燥，得到改性剂。

21、作为本发明的进一步方案：纳米蒙脱土、去离子水、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:100-200：1-5。

22、作为本发明的进一步方案：a3中催化剂为二月桂酸二丁基锡；扩链剂为1,4-丁二醇；组分a：组分b：扩链剂、改性剂以及催化剂的质量比为100：50-80：10-20：1-10：1-2。

23、一种双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂,由上述任意一项制备方法制成。

24、本发明的有益效果：

25、本技术以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料，对纳米蒙脱土进行有机化改性，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进入蒙脱土的层间并与蒙脱土表面的羟基发生化学键合，得到改性剂。本技术以异氰酸酯封端的预聚物作为组分a、以羟基封端的预聚物作为组分b，将组分a、组分b、改性剂以及扩链剂1,4-丁二醇混合，即得到双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂。本技术制备的聚氨酯粘合剂具有耐热性好、固化收缩率低以及柔韧性好的特点，在软包装领域得到了广泛应用。

26、本技术在聚氨酯胶粘剂中同时添加聚酯多元醇、聚醚多元醇以及蓖麻油改性多元醇作为多元醇组分。其中，聚醚多元醇中醚基易于旋转，制备的预聚体柔性、耐水性好；聚酯多元醇含有刚性的酯基结构赋予材料良好的力学性能。

27、本技术添加经过硅烷偶联剂改性的蒙脱土作为改性剂，异氰酸酯与纳米蒙脱土表面的羟基反应，在纳米蒙脱土表面接枝上长链有机物，并用原位聚合法制得交联有蒙脱土的聚氨酯胶粘剂，对胶粘剂达到增强增韧的目的。改性剂均匀分散在聚氨酯胶粘剂中，破坏了聚氨酯硬段的结晶倾向，不利于聚氨酯树脂分子运动，使得体系的粘度降低，增加其分子链的灵活性，从而使粘度下降，解决了现有材料中添加聚酯多元醇导致聚酯型预聚体粘度高、流动性差问题。本技术通过添加改性剂与磷酸同时添加在聚氨粘合剂组合物原料中，有效提高胶粘剂的初粘力、耐热性以及水解稳定性；而且改性剂的环氧基团与磷酸作用，有效避免了现有技术中直接添加具有环氧基团的有机物，导致环氧基团与胶粘剂参与固化反应，导致有机物出现结晶倾向，使得体系的粘度提升的问题。