[发明专利]一种高固含量的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高固含量的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，属于化工领域。

背景技术

水性聚氨酯以其无毒，不易燃烧，环保节能等优点开始在许多领域逐步取代溶剂型聚氨酯，广泛应用于皮革涂饰剂，织物，涂料，黏合剂等领域。其中，水性聚氨酯胶黏剂是其最主要的应用之一。

根据亲水扩链剂的不同，水性聚氨酯主要分为羧酸型和磺酸型两种。通常，羧酸型的水性聚氨酯是加入小分子的二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸扩链，然后加水分散，一般固含（即固体质量含量，下同）小于40%，导致干燥速率慢，自增稠性差，初黏度低，限制了在胶黏剂领域的应用。磺酸型的扩链剂由于具有较高的电离强度，加入少量就可以得到较稳定的乳液，提高了乳液的固含量的同时也具有较好的综合性能。但目前市场上出售的的聚氨酯乳液固含都在50%以下，且部分产品的耐热性和耐水解性不好，初黏度和最终的粘接强度达不到要求，限制了胶黏剂在制鞋业的发展。美国专利U.S.Pat.4870129用N-（2-氨乙基）-氨乙基磺酸钠为扩链剂，制备时先扩链生成高聚物再分散在水中，分散时比较困难，需要加入大量溶剂，而且从溶液中抽出丙酮并回收时耗费大量的时间和能源。另外，用六亚甲基二异氰酸酯能制备出较柔软，强度较好的聚氨酯乳液，而且结晶性比较好，提高了初粘度和最终的粘接强度。但是，仅用六亚甲基二异氰酸酯合成的预聚体在分散扩链时比较困难，其黏度会迅速增大，直至产生凝胶，即使加大量溶剂分散开，溶剂脱除后也会成膏状，影响其工艺难以商品化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高固含量的磺酸型水性聚氨酯的制备方法，通过自主合成一种磺酸型聚酯，并用它来作软段合成水性聚氨酯，提高水性聚氨酯固含量的同时，在分散扩链时也不需要加大量溶剂。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高固含量的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，它包括如下步骤：

（1）端羟基的磺酸盐聚酯的合成：

（a）按重量份数计，称取二元醇36.6～50份，磺酸盐亲水单体6.38～23份，二元酸30.262～47份，抗氧化剂0.24～0.45份，催化剂0.15～0.25份备用；

（b）在惰性气体的保护下，将二元醇、磺酸盐亲水单体、抗氧化剂、催化剂投入到带有搅拌器、温度计、分水器、冷凝器的反应容器中，搅拌加热至130～140℃，保温0.5h，然后按15℃/h的升温速度加热至180～200℃，待反应体系透明，温度降至140℃以下，加入二元酸，按10℃/h的速度升温至200℃，保温结束后测定酸值，当酸值降至2.5～10mgKOH/g树脂后，降温至50～80℃出料，即得端羟基的磺酸盐聚酯；

（2）高固含量的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的合成：

（a）按重量份数计，称取端羟基的磺酸盐聚酯24～44份，二异氰酸酯5～11份，催化剂0.025～0.08份，扩链剂0.45～0.95份，去离子水45～67.5份，备用；

（b）在惰性气体保护下，向带有搅拌装置、冷凝管、控温仪的反应容器中加入端羟基的磺酸盐聚酯升温至90～110℃，真空抽水1h，降温至60～70℃，通入惰性气体，滴加二异氰酸酯，1h滴完，加入催化剂，保温至-NCO基团的含量达到理论值；降温至35～40℃，再加入丙酮调节粘度，继续搅拌下加入0～5℃的去离子水分散5min，然后加扩链剂继续搅拌30～40min，减压脱除丙酮，得到乳白色泛蓝光的水性聚氨酯乳液，即高固含量的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂。

按上述方案，所述步骤（1）中的二元醇为1，6-己二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、辛二醇、新戊二醇中的一种或几种按任意配比的混合物。

按上述方案，所述步骤（1）中的磺酸盐亲水单体为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。

按上述方案，所述步骤（1）中的二元酸为己二酸、新戊二酸、丁二酸、马来酸酐、苯酐中的一种或几种按任意配比的混合物。

按上述方案，所述步骤（1）中的抗氧化剂为亚磷酸三苯酯。

按上述方案，所述步骤（1）中的催化剂为单丁基氧化锡（Faskat 4100）。

按上述方案，所述步骤（2）中的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、环已烷二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种按任意配比的混合物；最优选择为六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，两者的最佳摩尔比为1：1。