[发明专利]一种基于HDI-TDI的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子材料技术领域，涉及一种聚氨酯胶粘剂的制备方法，特别是涉及一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法。本发明制备的水性聚氨酯胶粘剂可用于免漆装饰、汽车内饰、制卡、层压、制鞋等行业中木材、PVC、皮革、织物、纸张等材料的粘接。

背景技术

随着现代化工业的迅速发展，环境友好型水性聚氨酯胶粘剂取代溶剂型聚氨酯胶粘剂已成为必然趋势。与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂没有溶剂臭味，无毒、无污染，操作方便，贮运安全、方便，越来越受到人们的重视。

用于制备水性聚氨酯胶粘剂的异氰酸酯脂肪族产品有异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）等。

美国专利USP 6147155指出用HDI可制备柔软而强度高的水性聚氨酯。但是单独使用HDI时，基于HDI的预聚物在乳化时形成很稠的膏状物，不易进行扩链反应，或者在用胺进行扩链反应时，生成不溶的聚脲凝聚颗粒，限制了产品的商品应用。为了解决上述问题，USP 4870129采用了由HDI和IPDI构成的二元异氰酸酯体系来制造聚氨酯粘合剂。该专利使用了一种特殊的磺酸二胺作为扩链剂引入离子基团，其制备工艺必须先扩链生产预聚物，然后再分散到水中，增加了分散的困难，因此使用了大量的丙酮来降低预聚物的黏度，而且由于IPDI价格较高，使该聚氨酯粘合剂的成本增加。

CN1362436A采用了由HDI、四亚甲基二甲苯二异氰酸酯（TMXDI）和其他二异氰酸酯构成的三元或多元异氰酸酯化合物体系作为起始剂来制造聚氨酯粘合剂，该粘合剂耐热温度较低，最高为125℃，不能充分满足目前市场的需求。CN101173031B采用了由HDI和亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI）构成的二元异氰酸酯体系来制造聚氨酯粘合剂，该粘合剂优选实施方案应用于制鞋领域，且其粘合温度高于65℃时可能出现粘合干膜失去粘性的问题，因此其产品不适宜在高温粘结领域使用。

以上专利表明，HDI是一种广泛用于制备水性聚氨酯的二异氰酸酯，但单独使用HDI不易成功制备水性聚氨酯；用HDI与IPDI二种二异氰酸酯制备预聚物，须使用大量的溶剂；用TMXDI以及其与其他二异氰酸酯的混合物来制备水性聚氨酯，作为胶粘剂使用时粘结性不够好；用HDI和MDI二种二异氰酸酯制备的水性聚氨酯，其产品不宜在高温粘结领域使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于HDI-TDI的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，该胶粘剂是由HDI和TDI二种二异氰酸酯组成的混合物体系作为起始原料来制造的。

本发明的基于HDI-TDI的水性聚氨酯胶粘剂的制备方法包括以下步骤：

a、用聚酯多元醇与HDI反应生成-OH端基的预聚体，然后加入甲苯二异氰酸酯（TDI）反应生成-NCO端基的预聚体；

b、添加亲水扩链剂及多元醇单体进一步反应；

c、以小分子二元醇扩链；

d、用三乙胺中和调节反应液至pH值6～7，加入占聚酯多元醇重量5%～20%的丙酮降低物料黏度，用去离子水分散成淡蓝色半透明乳液；

e、真空脱除溶剂丙酮，得到基于HDI-TDI的水性聚氨酯胶粘剂。

本发明基于HDI-TDI的水性聚氨酯胶粘剂的具体制备方法是：

a、在脱水后的聚酯多元醇中加入HDI，70～90℃反应1.5～2.5h，生成-OH端基的预聚体；降温至30～50℃，加入TDI继续反应3～5h，生成-NCO端基的预聚体；

加入二异氰酸酯的量应满足：异氰酸酯基与聚酯多元醇羟基的摩尔数比为1.7～4∶1，其中TDI与HDI的摩尔数比为3～6∶1；

b、添加亲水扩链剂及多元醇单体，于50～70℃扩链反应1～2h，其中，亲水扩链剂与聚酯多元醇的摩尔数比为0.3～2∶1，多元醇单体与聚酯多元醇的摩尔数比满足0.01～1∶1；

c、按照小分子二元醇与聚酯多元醇的摩尔数比为0.02～0.5∶1的比例，加入小分子二元醇，于50～70℃扩链反应1～3h；

d、用三乙胺中和调节反应液的pH值至6～7，加入占聚酯多元醇重量5～20%的丙酮降低物料黏度，加入去离子水搅拌2～6h，分散成固含量40%～50%的淡蓝色半透明乳液；

e、真空减压脱除溶剂丙酮，得到基于HDI-TDI的水性聚氨酯胶粘剂。