[发明专利]水性聚氨酯黏合剂的制备方法及在道路反光材料上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂，特指水性聚氨酯黏合剂的制备方法及其在道路反光材料上的应用。

背景技术

水性聚氨酯黏合剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。

进入21世纪，环保在人们日常生活中的重要地位日益凸现，无论是工业用品还是家庭日用品都在朝着环境友好型的趋势发展，这就为新型环保材料的使用提供了广阔的应用前景。水性聚氨酯胶粘剂则是顺应这一市场需求产生的。

水性聚氨酯的制作一般包括两个主要步骤：1、由低聚物多元醇与多异氰酸酯类化合物聚合，形成高分子量的聚氨酯或中高分子量的聚氨酯预聚体；2、在高速搅拌下于水中分散。端NCO基团的聚氨酯预聚体在适当的外乳化剂的和强剪切力下可以在水中分散或乳化，即外乳化法。然而由这种方法制得的分散液极其粗糙且很不稳定。

为了更好的提高水性聚氨酯的综合性能，扩大应用范围，近年来随着对水性聚氨酯胶粘剂结构、性能了解的深入，针对其存在的乳液稳定性差、干燥速度慢、对非极性基材润湿性不好、初黏性及耐水性低等问题，许多研究学者进行了深入研究。

如许戈文等用环氧树脂改性聚氨酯，通过高速分散制备阳离子乳液，用于黏结聚丙烯绒毛。产品附着力、耐水性、手感等性能优良，但由于是机械分散乳液稳定性差。

王春会等利用聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、钛酸四丁酯(TET)，采用溶胶-凝胶法制备原理，在合成水性聚氨酯预聚体后立即加入钛酸四丁酯，混合均匀，加水乳化，制备了纳米TiO₂/阴离子水性聚氨酯粘合剂。粘合剂粒子平均粒径为100nm，电解质稳定性及对非极性基材润湿性有一定的改善。但该技术工艺复杂，成本较高。

中国专利01144663.3采用IPN技术和种子乳液聚合，制得具有PU/PA聚合物网络互穿的“核-壳”结构的丙烯酸改性聚氨酯粘合剂，其胶乳粒径分布在20mm-200mm可调控。该技术是先做聚氨酯乳液，以该乳液为种子，加入乳化剂，滴加丙烯酸改性单体，用引发剂引发聚合。这种做法的缺点是：合成分两步进行；反应中需外加乳化剂，改性单体用量受限；所得乳液稳定件差。

中国专利200610019567.9报道了“一种天然高分子复合水性聚氨酯粘合剂及其制备方法”其方法是将10-25％聚氨酯乳液与40-100％淀粉、大豆蛋白、改性淀粉、改性大豆蛋白等乳液共混，目的是降低成本，产品可生物降解。该技术的缺点是产品为共混体系，稳定性差；聚氨酯乳液所占分额较低，性能受限制。

发明内容

本发明以聚醚多元醇为主料与异氰酸酯单体预聚，通过互穿、交联等改性手段，合成了自乳化型阴离子改性聚氨酯粘合剂水乳液。

针对现有技术存在的缺陷和不足，合成中改变现有技术“先做聚氨酯预聚体、水乳，再加改性单体、乳化剂改性的方法”，采用改性单体与聚氨酯单体以不同的反应机理共同聚合的路线，变两步合成为一步，使改性单体与聚氨酯预聚体互穿或接枝，所得产品兼有多种材料特性，即在保持聚氨酯材料优点的同时引入丙烯酸、环氧、羟基硅烷等材料的特长。所得乳液呈透明或半透明状，稳定性好，耐水、耐热及耐候性优良。目标产品适应性更强，性能更优。

将本发明合成的水性聚氨酯粘合剂产品用于反光材料的铝板与薄膜粘接，代替目前普遍使用的溶剂型压敏胶，生产工艺清洁，可减少环境污染，降低生产安全隐患。

本发明的工艺路线如下：

制备本发明的自乳化型阴离子改性聚氨酯粘合剂水乳液的方法分为三个阶段。第一阶段为逐步聚合，即由低聚物多元醇、亲水单体、改性单体、异氰酸酯通过逐步聚合生成聚氨酯预聚体；第二阶段为中和成盐后预聚体在水中的分散；第三阶段为加入亲水性扩链剂后形成水性聚氨酯乳液。