[发明专利]云母改性水性聚氨酯乳液、胶黏剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种云母改性水性聚氨酯乳液、胶黏剂及其制备方法。低聚物多元醇与二异氰酸酯先预聚，加入KH‑580改性的云母，反应后加入羧酸型亲水性单体、扩链剂、交联剂，加入丙酮降黏，而后经中和、分散乳化，减压蒸馏脱除丙酮得到云母改性水性聚氨酯乳液。将得到的乳液加入水性增稠剂、流平剂、消泡剂和增塑剂等助剂制备得云母改性水性聚氨酯胶黏剂。本发明提高了水性聚氨酯胶黏剂的耐水性、力学性能和粘结强度，适合于鞋材和皮革上的粘结。本发明制备的胶黏剂成膜后具有优异的硬度、附着力、剥离强度、耐水性等。铅笔硬度最高3H，附着力最高可达到0级，吸水率最低可达到3.3％，剥离强度为205～220N/2.5cm。

技术领域

本发明涉及水性胶黏剂领域，特别涉及云母改性水性聚氨酯乳液、云母改性水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，具有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点，近年来被广泛应用于涂料、胶黏剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。目前，聚氨酯胶黏剂以其优异的粘接性能在制鞋工业中得到了广泛的应用。但国内鞋用聚氨酯胶黏剂大部分以溶剂型为主，有毒有害的有机溶剂易造成环境污染、损害人类生命安全。而环保型水性聚氨酯胶黏剂是以水作为分散介质，具有软硬度可调、耐低温、柔韧性好、阻燃、气味小、不污染环境等优点。从人类环境和生命安全因素考虑，开发及应用鞋用环保型水性聚氨酯胶黏剂必将成为未来主流方向(Sudipta M,Krishanmurti N.Synthesis and characterization of aqueouscationomeric polyurethanes and their use as adhesives[J].J.Appl.Polym Sci,1996,62:1993-2003.)。当前，国产高质量的鞋用环保型水性聚氨酯胶黏剂在市场上还少见，主要原因是固含量低，在使用上仍存在初粘力较低、固化速度慢、对非极性材料的粘接强度低、力学性能差及耐水性差等缺点(Noble K L.Waterborne polyurethane[J].Progress in Organic Coatings,1997,32(3):131-136)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种云母改性水性聚氨酯乳液、胶黏剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：

云母改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在无水低聚物多元醇中滴加二异氰酸酯，搅拌下，滴加催化剂，在80～85℃下反应1～2小时，得到第一中间体，其中，低聚物多元醇和多异氰酸酯的重量比为1800～2400：1200～1500；

步骤2，以低聚物多元醇、二异氰酸酯、多羟基羧酸、小分子二元醇单体和交联剂的总质量为总量，按γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580改性)的云母(以下简称云母)与总量的重量比为6～14:50，将云母与第一中间体混合搅拌反应，得到第二中间体；

步骤3，将第二中间体降温至60～70℃，加入干燥的多羟基羧酸，反应2～3小时，得到第三中间体；

步骤4，在第三中间体中滴加小分子二元醇单体，并加入有机溶剂降低粘度至溶液呈无色，升温到70～80℃，反应1～2小时，得到第四中间体；

步骤5，在第四中间体中滴加交联剂，在60～70℃下反应2～3小时，得到第五中间体；

步骤6，将第五中间体降温到20～35℃，在搅拌状态下加入有机胺中和成盐，反应0.5～1小时，得到第六中间体；

步骤7，将第六中间体加水剪切乳化，剪切速度控制在2000～3000r/min，反应0.5～1小时，旋转蒸发除去有机溶剂后，得到云母改性的水性聚氨酯乳液。