一种基于聚氨酯的水性胶黏剂及其制造方法与流程

本发明涉及胶黏剂，具体涉及一种基于聚氨酯的水性胶黏剂及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，在各行各业中，胶黏剂的用量越来越大，目前较为常见的胶黏剂主要包括丙烯酸酯类胶黏剂、环氧树脂类胶黏剂和聚氨酯类胶黏剂，其中，聚氨酯胶黏剂由于存在大量极性基团，这些基团能够与多种材料表面产生化学键合，确保接合部位的牢固性和耐久性，因此能够对金属、塑料、橡胶、木材等各种材料均能显示出卓越的粘结性能。

2、根据使用体系不同，聚氨酯类胶黏剂主要可以分为溶剂型、无溶剂型和水性聚氨酯胶黏剂三种，相较于传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂，聚氨酯水性胶黏剂以水为溶剂，其挥发性有机化合物（vocs）含量极低，大大减少了对环境的污染，此外，水性胶黏剂无毒无味，对人体无害，有利于改善工作环境，因此，更符合当前背景下的环保要求。

3、但是水性聚氨酯胶黏剂的耐热性和耐水性较差，在高温高湿的环境下，耐热性较差：在高温、高湿环境下，聚氨酯水性胶黏剂中的氨基甲酸酯键（—nhcoo—）易水解，导致粘接强度降低，因此，需要对水性聚氨酯胶黏剂进行改性，以使其能够在高温高湿等极端环境下同样具有良好的粘结性能。

4、基于此，本发明提供了一种水性聚氨酯胶黏剂，不仅具有良好的粘结性能，而且能够在高温高湿的极端环境中保持自身的使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种基于聚氨酯的水性胶黏剂及其制造方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于聚氨酯的水性胶黏剂的制造方法，所述水性胶黏剂，按质量份数计，包括以下组分：

4、聚氨酯水性分散体                       75-85份；

5、消泡剂                                 0.1-0.3份；

6、增稠剂                                 0.2-0.5份；

7、固化剂                                 4-8份；

8、纯化水                                 30-50份；

9、所述聚氨酯水性分散体的制备方法包括以下步骤：

10、步骤t1、将聚四氢呋喃醚二醇改性体置于100-120℃的温度条件中进行真空脱水1-2h，将温度降低至40-50℃，接着加入丙酮，机械搅拌均匀，再将二异氰酸酯单体和金属锡催化剂加入至体系中，加毕，保温1-2h，然后再加入支化亲水扩链剂，并将温度升高至70-80℃，保温反应2-4h，形成聚氨酯预反应体；

11、步骤t2、将温度降低至40-50℃，向聚氨酯预反应体中加入丙酮降粘，然后加入磺酸亲水性扩链剂，反应20-40min，形成聚氨酯水性分散体；

12、所述制造方法包括以下步骤：

13、步骤t10、将聚氨酯水性分散体与纯化水混合，高速剪切乳化30-60min后，减压蒸馏，除去丙酮，形成聚氨酯乳液；

14、步骤t20、向聚氨酯乳液中添加消泡剂，加毕，机械搅拌10-20min，静置消泡，接着加入增稠剂，继续搅拌10-20min，最后加入固化剂，搅拌混匀，即可。

15、作为本发明的进一步方案，所述消泡剂为byk-019、byk-024或者byk-1730中的任一种；所述增稠剂为非离子聚氨酯型增稠剂；所述固化剂为水性多异氰酸酯固化剂。

16、作为本发明的进一步方案，步骤t1中，所述聚四氢呋喃醚二醇改性体的制备方法如下所述：

17、向反应器中依次加入聚四氢呋喃醚二醇、2,3-环氧丙基降莰烷和四氢呋喃，加完后，通入氮气，将空气排尽，开启搅拌，至形成均匀混合液后，将反应液温度逐渐升高至60-70℃，然后向反应器中加入相转移催化剂，加毕，在搅拌条件下，持续反应2-4h后，停止反应，将氮气撤去，减压蒸馏，降温出料，即可制得聚四氢呋喃醚二醇改性体。

18、作为本发明的进一步方案，所述聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为2000。

19、作为本发明的进一步方案，所述聚四氢呋喃醚二醇和2,3-环氧丙基降莰烷的摩尔比为1:2。

20、作为本发明的进一步方案，所述相转移催化剂为三氟化硼乙醚络合物。

21、具体而言，以三氟化硼乙醚作为相转移催化剂，催化聚四氢呋喃醚二醇结构端部的活性取代羟基与2,3-环氧丙基降莰烷结构中的环氧基团进行开环加成，通过控制两者的用量比，制得结构端部含有两当量桥环结构的聚四氢呋喃醚二醇改性体，由于在开环反应过程中会产生新的羟基，因此其能够作为聚氨酯的软段单体，参与聚氨酯的后续聚合过程。

22、作为本发明的进一步方案，步骤t1中，所述支化亲水扩链剂的制备方法如下所示：

23、依次向充满氮气的反应器中加入三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)和甲苯溶剂，加完后，开启搅拌，待形成均匀混合溶液后，再向反应器中加入3-溴-2-溴甲基丙酸，摇匀后，将反应液的温度升高至70-80℃，搅拌2-3h后，再将碱性促进剂加入反应器中，继续反应6-9h，撤去氮气，减压蒸馏去除溶剂，降温出料，即可制得支化亲水扩链剂。

24、作为本发明的进一步方案，所述三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)和3-溴-2-溴甲基丙酸的摩尔比为1:1-1.5。

25、作为本发明的进一步方案，所述碱性促进剂为三乙胺或者吡啶。

26、具体而言，利用三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)结构中的高活性巯基取代基，与3-溴-2-溴甲基丙酸结构中的卤素取代基在碱性促进剂的作用下，能够发生连续的取代反应，通过控制反应物的用量，可使彼此之间连续聚合形成具有硫醚型支化结构，且含有大量取代羧基的产物，即支化亲水扩链剂。

27、作为本发明的进一步方案，步骤t2中，所述磺酸亲水性扩链剂为n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸。

28、一种基于聚氨酯的水性胶黏剂，采用上述制造方法制得。

29、本发明的有益效果：

30、（1）本发明首先通过制备分子链端部含有桥环结构的聚四氢呋喃醚二醇改性体作为软段单体，使制备的聚氨酯水性分散体结构中含有大量的刚性桥环结构，这种刚性杂环的存在能够对提高聚氨酯分子链的稳定性，而且能够阻碍聚氨酯分子链的运动，提高其收缩性，因此不仅能够增强水性聚氨酯胶黏剂的耐高温性能，还能使胶黏剂固化形成的胶膜具有更高的力学强度。

31、（2）本发明通过制备具有支化结构的硫醚型支化结构的支化亲水扩链剂参与聚氨酯的扩链过程，由于支化亲水扩链剂结构中含有多个取代巯基，因此能够使聚氨酯的聚合过程中产生支化效应，有利于提高聚氨酯分子链的密度，不仅能够将聚氨酯分子链中的水解基团包裹，避免与水分直接接触，还能使胶膜具有更高的致密性，对水分的渗透产生强烈的阻碍效果，从而有效改善水性聚氨酯胶黏剂的耐水解性能。此外，大量硫醚结构同样能够与被粘基体产生氢键效应，因此还能有效增强水性聚氨酯胶黏剂的粘结性能。

32、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。