一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂及其制备方法与流程

本发明属于水性聚氨酯胶粘剂，尤其是一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂及其制备方法，适合在低温环境下使用。

背景技术：

1、聚氨酯材料由于其机械强度高，黏结性好，具有优异的柔韧性、耐磨性、耐化学药品及耐久性等物理化学性质，被广泛地应用于工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中，在粘结剂、油墨、涂层、涂料、橡胶、纤维、塑料等领域中有着广泛的应用；随着人们环保意识的提高，以水为分散介质的的水性聚氨酯由于其无污染、运输生产安全等优点逐渐替代溶剂型聚氨酯成为国内外研究热点。

2、在水性聚氨酯分子链中存在的脲键、氨基甲酸酯键、酯键等基团极性高，化学活性强，能与含有活泼氢的粘接材料间产生氢键作用，体现出优异的粘接能力，是优异的胶粘剂材料；同时水性聚氨酯胶粘剂相比于其它胶粘剂，还有气味小、无污染、不易燃、环保等优点，因此受到广泛关注与应用。

3、水性聚氨酯胶粘剂的耐高低温性能一直是人们关注的研究课题，在温度降低至其玻璃化转变温度以下后，胶膜会迅速变脆，粘接强度大幅下降，如果要在低温下仍然保持胶膜韧性与稳定的粘接强度，就需要降低胶粘剂的玻璃化转变温度。

4、目前国内外对于水性聚氨酯低温胶粘剂的研究并不多，能同时兼顾常温与低温粘接性能的水性聚氨酯则更少，因此，提供一种低玻璃化转变温度、低温与室温下粘接性能均优秀的水性聚氨酯胶粘剂制备方法，对发展胶黏剂体系具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂及其制备方法，针对水性聚氨酯胶粘剂低温与室温使用性能的矛盾，通过调节多元醇种类、亲水扩链剂用量及异氰酸根指数来改善胶粘剂性能，最终达到使胶黏剂室温具有良好韧性与粘接性能，使得其低温状态下仍能正常使用。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂，包括：50～200份的二元醇、70～110份的二异氰酸酯、15～25份的亲水扩链剂、9～20份的中和剂、5～20份的后扩链剂、1份催化剂以及100份的水；

4、作为一种举例说明，本发明一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂，作为合成高分子材料，可以用作密封、防水材料使用。

5、作为一种举例说明，本发明一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂，可以用于芳纶无纬布的胶粘，作为防弹衣等防护用材料。

6、作为一种举例说明，本发明一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂，固化成的塑料产品环保可降解。

7、一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，包括：

8、步骤一、将低聚物多元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯预先反应，制成一定分子量的预聚体；

9、具体为：

10、①亲水扩链剂溶于溶剂后加入体系，并高温脱水；

11、②按照设计的异氰酸根指数加入二异氰酸酯，加热反应，采用二正丁胺滴定法滴定，反应至异氰酸根达到设计要求，得到异氰酸根封端的聚氨酯预聚体；

12、③降低预聚体的加热温度至60℃，并加入成盐剂三乙胺进行中和；

13、作为一种举例说明，所述溶剂采用：n-甲基吡咯烷酮。

14、作为一种举例说明，所述中和的反应时间为：30min。

15、步骤二、采用相转移方法将所述预聚体乳化于水中；

16、具体为：将所述预聚体加入水中，1000r/min高速剪切乳化；

17、步骤三、同时加入后扩链剂，对乳化于水中的预聚体进行扩链操作；

18、步骤四、在60℃条件下，对扩链操作后的预聚体进行固化。

19、作为一种举例说明，所述低聚物多元醇为二元醇。

20、作为一种举例说明，所述二元醇采用：聚己二酸丁二酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和/或聚环氧丙烷二醇。

21、作为一种举例说明，所述聚己二酸丁二酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和/或聚环氧丙烷二醇的聚合物及衍生物的混合，分子量为500～2000之间。

22、作为一种优选举例说明，所述聚己二酸丁二酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和/或聚环氧丙烷二醇的聚合物及衍生物的混合，分子量为800～1200之间。

23、作为一种举例说明，所述二异氰酸酯采用：二环乙基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。

24、作为一种举例说明，所述设计的异氰酸根指数为：1～1.5之间。

25、作为一种举例说明，所述设计的异氰酸根指数优选为：1～1.3之间。

26、作为一种举例说明，所述亲水扩链剂采用：乙二醇、1，4一丁二醇、一缩二乙二醇，二羟甲基丙酸、乙二胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺和/或三甲基己二胺。

27、作为一种举例说明，所述亲水扩链剂质量分数占比：4％～10％，优选为7％～10％。

28、本发明的有益效果：

29、1.本发明的水性聚氨酯胶粘剂可满足胶膜玻璃化转变温度在-79.5℃以下，具有优异的耐低温性能。

30、2.本发明的水性聚氨酯胶粘剂室温下“t”型平均剥离强度可达5.57n/mm。

技术特征：

1.一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂，其特征在于，包括：50～200份的二元醇、70～110份的二异氰酸酯、15～25份的亲水扩链剂、9～20份的中和剂、5～20份的后扩链剂、1份催化剂以及100份的水。

2.一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为：n-甲基吡咯烷酮。

4.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述低聚物多元醇为二元醇。

5.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述中和的反应时间为：30min。

6.根据权利要求4所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述二元醇采用：聚己二酸丁二酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和/或聚环氧丙烷二醇。

7.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述聚己二酸丁二酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和/或聚环氧丙烷二醇的聚合物及衍生物的混合，分子量为500～2000之间。

8.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯采用：二环乙基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。

9.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述设计的异氰酸根指数为：1～1.5之间。

10.根据权利要求2所述的一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述亲水扩链剂采用：乙二醇、1，4一丁二醇、一缩二乙二醇，二羟甲基丙酸、乙二胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺和/或三甲基己二胺；所述亲水扩链剂质量分数占比：4％～10％，优选为7％～10％。

技术总结本发明提供一种阴离子水性聚氨酯耐低温胶粘剂及其制备方法，包括：50～200份的二元醇、70～110份的二异氰酸酯、15～25份的亲水扩链剂、9～20份的中和剂、5～20份的后扩链剂、1份催化剂以及100份的水；通过将低聚物多元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯预先反应，制成一定分子量的预聚体；采用相转移方法将所述预聚体乳化于水中；将所述预聚体加入水中，1000r/min高速剪切乳化；同时加入后扩链剂，对乳化于水中的预聚体进行扩链操作；在60℃条件下，对扩链操作后的预聚体进行固化，使得水性聚氨酯胶粘剂可满足胶膜玻璃化转变温度在‑79.5℃以下，具有优异的耐低温性能，而且保证了室温下“T”型平均剥离强度可达5.57N/MM。技术研发人员：耿建新,张艳朋,王中丽,张燕,闫旭焕,史翔受保护的技术使用者：北京普凡防护科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11