[发明专利]一种水性聚氨酯胶黏剂的合成方法

说明书

一种水性聚氨酯胶黏剂的合成方法是将已脱水的多元醇、含离子基的二醇扩链剂、二异氰酸酯加入反应器中反应，再加入的溶剂‑1和催化剂继续反应，然后加入蓖麻油或改性蓖麻油和溶剂‑2反应，加中和剂中和得到中间体，将含磺酸基的二胺扩链剂加入上述中间体中并搅拌,然后去离子水加入分散均匀，再加入小分子二胺类扩链剂的水溶液反应，真空脱除溶剂，即得乳白色水性聚氨酯分散液，将乳白色水性聚氨酯分散液与增稠剂、固化剂和基材润湿剂进行配胶，得到水性聚氨酯胶黏剂。本发明具有高固含量，稳定分散性好，高初粘强度，耐湿热老化性能良好的优点。

技术领域

本发明属于一种水性聚氨酯胶黏剂的合成方法。

背景技术

水性聚氨酯(WPU)是20世纪60年代末期进入市场的。近年来随着环保法规的日益严格和人们环保意识的增强，对环境保护的呼声越来越高，水性聚氨酯的研究与开发愈来愈为人们所重视。到目前为止，已经发表了几千篇专利文献和研究报告，有不少水性聚氨酯产品在木材、建筑、织物、合成革、乳胶涂层、PVC等材料黏结、玻璃纤维集束、柔性包装、印刷材料黏结等方面得到广泛应用。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂为分散介质，具有无刺激性气味，无毒，不易燃，对各种基材的粘接强度高，成膜性好等优点的环境友好材料，目前已广泛用作各种基材(金属，非金属如塑料，橡胶，弹性体，织物，纤维，皮革等)的粘合剂和涂料。但由于水的表面张力较大，且分子结构中含有亲水性的离子基团而在应用中发现水性聚氨酯用作涂料或胶黏剂存在干燥速度慢，与基材的润湿性差，耐水和耐热性差等缺点。针对这些缺点，国内外研究者已做了大量的工作，企图通过提高固含量来改善干燥速度慢的问题，通过与丙烯酸酯、环氧树脂以及硅烷的共混与共聚改性以改善其耐水、耐热性和与基材的润湿性。但由于用于合成水性聚氨酯分散液的原材料种类繁多，加之其应用领域广泛，特别是对于不同的应用，对乳液性能以及可操作性能的要求均有很大的不同，因此而导致合成水性聚氨酯分散液的方法、工艺及种类繁多。

美国H.B.Fuller Licensing&Financing,Inc.的Duan Youlu(U.S.P5703158)及其同事采用不同比例的TMXDI/HDI以及聚己二酸己二醇酯和含磺酸基的聚酯二醇合成了一系列用于鞋材和真空吸塑的水性聚氨酯分散液，详细研究了聚酯多元醇种类，TMXDI/HDI比例，扩链剂种类对结晶速率和初粘强度的影响。指出初粘强度与软段的结晶性，二异氰酸酯的结构和扩链剂的结构有关，但与硬段的结晶性无关。

德国Bayer公司(U.S.P 4870129)则采用聚己二酸丁二醇酯，IPDI/HDI，含磺酸基的二胺扩链剂(乙二胺基-2-乙磺酸钠)及不同的二醇或二胺扩链剂合成了一系列具有低活化温度(40～45℃)，高固含量和高初粘强度的鞋材和真空吸塑用水性聚氨酯胶黏剂。其产品牌号U-54得到了鞋材市场的一致认可。

叶家灿及其同事(叶家灿等，中国胶黏剂，16(9),2007)采用聚己二酸丁二醇聚酯，二氨基苯磺酸钠及IPDI/HDI合成了高固含量的鞋用水性聚氨酯胶黏剂，其性能达到或超过了市售U-54产品。

安徽大学的包俊杰等人(包俊杰等，中国胶黏剂，17(12),2008)分别采用含磺酸基的二胺扩链剂(乙二胺基-2-乙磺酸钠)和含羧基的二醇扩链剂(DMPA)以及聚己二酸丁二醇酯和IPDI合成了磺酸盐型水性聚氨酯。研究了磺酸盐含量和扩链时间对WPU乳液性能的影响。

总之，采用含磺酸基的二醇或二胺有利于合成高固含量的WPU，而初粘强度的提高则主要取决于软段的结晶性。耐水性则取决于软段的结构、结晶性、硬段的结构、软硬段的比例以及交联密度，耐热性则主要取决于软、硬段的结构以及交联密度。上述各类研究中，各有侧重点，但所合成的WPU均以线性结构为主，使得WPU的耐热和耐水性较差。而在鞋材用WPU胶黏剂结构中引入蓖麻油或改性蓖麻油研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高固含量，稳定分散性好，高初粘强度，耐湿热老化性能良好的水性聚氨酯胶黏剂的合成方法。