[发明专利]一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水性聚氨酯树脂的技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用，该树脂采用包括以下各组分的原料制备得到：A)二异氰酸酯封端预聚物；B)溶解稀释二异氰酸酯封端的预聚物的有机溶剂；C)扩链剂；包括胺类扩链剂和含有活泼氢的磺酸型亲水扩链剂，其中，二异氰酸酯封端预聚物含有聚己二酸一缩二乙二醇与较高分子量的聚己二酸酯协同使用。本发明所得树脂具有优异的综合性能包括固含量高、施工性能好，所制得的胶黏剂耐热性能优异、粘接强度高，且制备过程易于实现。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯胶黏剂树脂的技术领域，尤其涉及一种低成本高性能水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚氨酯胶黏剂是以水替代有机溶剂作为分散介质的胶黏剂，其使用安全，无毒无害，不污染环境。由于其优秀的粘结性能和环保优势，水性聚氨酯胶黏剂被广泛应用在冷粘鞋、硫化胶、吸塑胶、汽车内饰胶、复合胶等各种领域，对于水性聚氨酯胶黏剂应用性能而言，需要如下性能：1)优秀的粘结强度；2)合适的初期耐热和后期耐热；3)水解稳定性能；除了这三种性能，随着市场竞争的压力越来越大，低成本也是一个非常明显的优势。

为了降低水性聚氨酯胶黏剂的成本，常采用对水性聚氨酯进行改性来获得。中国专利CN 201611038559公开了一种磺酸型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，先以二羟基丙酸和2,4-二氨基磺酸钠为亲水扩链剂，制备了一种水性聚氨酯预聚体，再将高分子乳液乙烯-醋酸乙烯酯与去离子水均匀混合对其乳化，制得固含为50％的磺酸型水性聚氨酯鞋用胶黏剂。由于是醋酸乙烯酯和聚氨酯共混，两者共混稳定性不足，并且乳液的储存稳定性较差，初期强度建立也比较慢。

中国专利CN 201811129301公开了一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，首先采用聚醚多元醇和多异氰酸酯反应，得到水性聚氨酯预聚体，在乳化剂、引发剂作用下与丙烯酸单体或甲基丙烯酸单体反应，制备水性聚氨酯丙烯酸，获得乳液，本发明具有优良的环保性能，同时抗氧化和抗老化能力有所提高，但是通过本发明制备的胶黏剂，由于本身性能局限，只能与胶膜、纸制品具有良好的粘结能力，像鞋胶、吸塑等领域不能应用。

因此，如何开发一种综合性能优异，生产工艺简单、成本较低的水性聚氨酯树脂，是目前胶黏剂行业急需攻克的一道重大难题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有胶黏剂用水性乳液存在的问题，提供一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用，该水性聚氨酯树脂的综合性能优异,成本较低，所制得的胶黏剂耐热性能好、力学性能优异、存储稳定性佳，制备过程易于实现。

为了实现上述目的，本发明提供一种水性聚氨酯树脂，采用包括如下组分的原料反应(聚氨酯反应)制得：

A)二异氰酸酯封端预聚物，包括如下组分制备得到：

a1、至少一种二异氰酸酯，其加入量占7.0wt％-12.0wt％，优选8.5wt％-10.0wt％；

a2、包括聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇和聚己二酸酯二醇的至少两种，其加入量占80.0wt％-90.0wt％，优选85.0wt％-88.0wt％,其中聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇和聚己二酸酯二醇的摩尔比优选为1:0.5～3，更优选1:1～1.5，更优选1:1.1-1.4；

a3、至少一种对异氰酸酯呈反应活性的、单官能度和/或双官能度的含有聚乙氧基链段的组分，具有在500-3000g/mol的分子量，优选2000-3000g/mol的分子量，其加入量占1-4％，优选1.5-3.5wt％；

a4、至少一种催化剂，其加入量占0.001-0.02wt％，优选0.002-0.01wt％；

B)溶解稀释二异氰酸酯封端的预聚物的至少一种低沸点有机溶剂；

C)扩链剂，包括如下组分：