[发明专利]一种高硬度热熔型水性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子聚合物领域，具体涉及一种高硬度热熔型水性聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

热熔胶一般为热塑性聚氨酯，形态也以固态为主，产品在应用上有较多限制，强度和韧性也稍有欠缺。

发明内容

由于热熔型水性聚氨酯为液体，可满足喷涂、滚涂、丝印等各种方式，因此本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种高硬度热熔型水性聚氨酯树脂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高硬度热熔型水性聚氨酯树脂，包括以下重量份的原料组分：多异氰酸酯60～80份，多元醇100～150份，醛酮树脂20～40份，有机铋催化剂0.05～0.1份，三乙胺5～10份，第一扩链剂10～20份，第二扩链剂3～5份，水200～300份。

优选地，多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。

优选地，多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯醚多元醇中的一种或几种。

优选地，多元醇为二元醇。

优选地，多异氰酸酯中多异氰酸酯基团与所述多元醇中羟基基团的摩尔数之比为0.6～0.8。过大的比值对相转化不利，做到高固含的难度增加。

优选地，第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的一种或几种。

优选地，第二扩链剂选自乙二胺、异佛尔酮二胺、己二胺、二乙烯三胺的一种或几种。

优选地，醛酮树脂为市售高玻璃化温度产品中的一种或几种。具体来说，优选玻璃化温度为80-120℃，分子量为250-1000的醛酮树脂。

一种制备所述高硬度热熔型水性聚氨酯树脂的方法，包括以下步骤：

(1)将多元醇、醛酮树脂和多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；

(2)加入第一扩链剂，同时加入丙酮，在75～85℃下反应1～3h；

(3)加入有机铋催化剂，在65～75℃下反应2～3h；

(4)降温至35～45℃，加入三乙胺中和；

(5)加入水，然后加入第二扩链剂，在30～60℃下反应2～3h；

(6)真空脱出丙酮，得到高硬度热熔型水性聚氨酯树脂。

优选地，有机铋催化剂选自Coscat83、有机铋1610、有机铋2010、有机铋2810、有机铋2808中的一种或几种。

丙酮的作用为调整反应溶液的粘度。添加量可根据反应需要酌情添加。

多元醇以聚酯多元醇为主，因其贴合牢度强，各方面机械性能突出。

醛酮树脂的分子量、分子量分布和玻璃化温度，对产品的硬度、热熔性有较大影响。

第二扩链剂来调整整个树脂的最终分子量达到最终性能。过少机械性能不够，过多产生过量交联不能热熔。

本发明还公开了一种如上述所述水性聚氨酯粘合剂在橡胶类材料和塑料类材料贴合中的用途。所述用途为将所述水性聚氨酯树脂经增稠、润湿、消泡处理后，可直接涂布。所述增稠、润湿、消泡处理步骤均采用现有技术中常用方式进行。

本发明的高硬度热熔型水性聚氨酯树脂，能够用于贴合橡胶、塑料等，其具有高的剥离强度、优良的耐水性能、极好的韧性和机械强度等特点。

本发明的高硬度热熔型水性聚氨酯树脂，其在合成过程中通过多元醇的组合和多异氰酸酯基团与所述多元醇中羟基基团的摩尔数之比的合理设计，设计合理的分子量范围，达到了机械性能和热熔性能的平衡。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明具体的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

实施例1

一种高硬度热熔型水性聚氨酯树脂，包括以下重量份的原料组分：甲苯二异氰酸酯70份，聚己内酯二元醇125份，醛酮树脂(玻璃化温度为100℃，分子量为750)30份，有机铋催化剂0.1份，三乙胺7份，第一扩链剂(二羟甲基丙酸)15份，第二扩链剂(乙二胺)4份，水250份。

上述高硬度热熔型水性聚氨酯树脂由以下步骤制得：

(1)将多元醇、醛酮树脂和多异氰酸酯在90℃下反应2.5h；

(2)加入第一扩链剂，同时加入丙酮，在80℃下反应2h；

(3)加入有机铋催化剂(Coscat83)，在70℃下反应2.5h；