[发明专利]一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂及其制备方法和应用，属于表面施胶剂制备技术领域。该方法将二聚酸聚酯二醇、聚己内酯二醇、二异氰酸酯混合进行预聚合反应；随后加入亲水扩链剂进行扩链反应；分别加入含羟基环氧化合物、多官能度含氮类化合物进行接枝改性；再加入三乙胺进行中和反应，最后加入去离子水乳化得到自粘型水性聚氨酯表面施胶剂。该表面施胶剂中含有非极性长烷基链、环氧基、胺基等基团，其中非极性长烷基链能与PP、PE薄膜通过浸润形成良好的渗透性；两端的环氧基和胺基在高温条件下进行化学交联，进一步提高胶膜的内聚强度和韧性，使其涂布后的纸张具有优异的粘接性能，防水、防油性及力学性能。

技术领域

本发明属于表面施胶剂制备技术领域，具体涉及一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂及其制备方法和应用。

背景技术

纸塑复合是将聚乙烯(简称PE)、聚丙烯(PP)或涤纶(PET)等塑料薄膜与纸张复合在一起，复合后的产品具有防水、防潮、耐磨、耐折等优异性能，广泛应用于食品、医药、化妆品和办公消费品等高档包装领域，所使用的胶粘剂称为纸塑复合胶，要求能同时与极性的纸张和非极性、低表面能的塑料薄膜产生强的粘接。目前纸塑覆膜胶分为溶剂型和乳液型两大类，由于有机溶剂易挥发，存在易燃、有毒、污染环境等缺点，溶剂型覆膜胶已逐渐被市场淘汰。乳液型复膜胶具有无毒、无味、无污染、易涂布、成本低等优点，成为纸塑复膜胶的重点发展方向。

专利CN 105950080 A公开的丙烯酸乳液型纸塑复膜胶，具有工艺流程简单，成本较低，粘接强度高等优点，但存在“热黏冷脆”的缺点，高温时纸塑分离后粘结面易返粘，低温时纸塑产品易发生脱层。聚氨酯含有强极性和化学活泼性的异氰酸酯基和氨酯基，能与含活泼氢的材料、金属、玻璃等表面光洁的材料产生良好的化学粘接力。聚氨酯胶粘剂可加热固化，也可室温固化，粘接工艺简单，操作性能良好。专利CN 106497493 A介绍了一种单组份无溶剂型聚氨酯胶粘剂及其制备方法，所述胶粘剂对于纸张和塑料薄膜均具有良好的初粘力，制备方法简单，应用时无污染，易涂布，节省成本，可广泛用于纸塑复合膜包装，但剥离后纸张破损率高，持粘力较差。专利CN 103421461 A介绍了一种水性纸塑复膜/可剥离胶及其制备方法。所述水性纸塑复膜/可剥离胶在纸塑复合时具有耐高温性、高初粘力、持粘力、高剥离强度的特性，在纸塑分离时薄膜粘结面不撕纸，纸塑分离后粘结面不粘手，但该剥离胶添加了多种助剂，乳液成分复杂，且施胶后纸张的防水、防油及力学性能较差。赵艳娜等人(功能材料，10(46)，10119-10122)以自制的丙三醇单缩水甘油醚环氧中间体，作为水性聚氨酯的功能性扩链剂，成功制备了一种含环氧基水性聚氨酯纸张表面施胶剂(EWPU)，环氧基的引入提高了施胶剂的性能，以质量1％的EWPU乳液进行表面施胶，纸张施胶度达35.5s，抗张指数达到51.75N.m/g，耐折度达38次，但该表面施胶剂对纸张的粘接强度较差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂的制备方法。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂。本发明要解决的技术问题还有一个在于提供一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂在纸塑复合中的应用。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种自粘型水性聚氨酯表面施胶剂的制备方法，将二聚酸聚酯二醇、聚己内酯二醇、二异氰酸酯混合进行预聚合反应；随后加入亲水扩链剂进行扩链反应；分别加入含羟基环氧化合物、多官能度含氮类化合物进行接枝改性；再加入三乙胺进行中和反应，最后加入去离子水乳化得到自粘型水性聚氨酯表面施胶剂。

所述自粘型水性聚氨酯表面施胶剂的制备方法，将二聚酸聚酯二醇、聚己内酯二醇于110～120℃、-0.08～-0.1MPa真空条件下脱水1～5h，调节预聚温度70～80℃，加入二异氰酸酯进行预聚合反应，反应过程中控制R值为2.0～2.5，所述二异氰酸酯为异弗尔酮二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的任一种。