一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂及其制备方法与低温固化应用

本发明涉及纺织用粘合剂，更具体地，涉及一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂及其制备方法与低温固化应用。

背景技术：

1、棉织物因柔软、透气、吸湿的优异特性，成为服装、家纺、印染领域的核心原料，粘合剂作为棉织物加工的关键辅助材料，广泛应用于印花固色、涂层复合、功能整理等环节。随着环保法规的日趋严格，以水为分散介质的水性聚氨酯粘合剂逐渐替代溶剂型粘合剂，成为行业主流，但现有水性聚氨酯粘合剂仍存在诸多技术缺陷：

2、（1）传统水性聚氨酯与棉织物的结合仅依靠范德华力、氢键等物理作用，粘接牢度低，耐水洗、耐摩擦性能差，多次使用后易出现脱胶、掉色现象；为提高粘接牢度，现有技术多采用高温（100℃以上）固化引发少量残留-nco基团与棉织物反应，但高温会破坏棉织物的纤维结构，导致织物手感变硬、发脆，丧失原生柔软特性；

3、（2）有机硅改性是提升水性聚氨酯手感、耐老化性能的常用手段，但氨基、羟基改性有机硅接枝后，聚氨酯预聚体的剩余-nco基团易与水发生水解反应，导致乳液凝胶、分层，储存稳定性差；

4、（3）现有封端型聚氨酯粘合剂多采用酮肟类、酚类封端剂，虽能保护-nco基团，但解封温度高（80℃以上），且封端剂毒性大、脱封产物易残留，影响织物使用安全性，同时无法与有机硅改性实现协同兼容。

5、因此，开发一种能够实现低温柔解、化学粘接、乳液稳定、手感与功能协同的新型水性聚氨酯棉织物粘合剂，成为纺织粘合剂领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂及其制备方法与低温固化应用，解决了传统水性聚氨酯粘合剂粘接牢度低、乳液稳定性差、固化温度高以及封端剂毒性大、解封温度高的问题，实现粘合剂与棉织物的低温化学粘接，同时保持棉织物柔软手感并赋予其防水、耐洗、耐老化功能性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂，粘合剂由以下原料制成：脂肪族二异氰酸酯、氨基改性有机硅及40-60质量份的聚醚多元醇、0.05-0.3质量份的催化剂、1.5-5质量份的小分子多元醇、3-8质量份的亲水扩链剂、2-6质量份的中和剂、3-12质量份的亚硫酸氢钠、80-120质量份的去离子水；

4、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯在催化剂作用下反应生成-nco封端的聚氨酯预聚体，且氨基改性有机硅的氨基与聚氨酯预聚体中-nco 基团的摩尔比为0.2-0.4:1。

5、一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯在催化剂作用下反应，得-nco封端的聚氨酯预聚体体系；

7、（2）向聚氨酯预聚体体系中加入氨基改性有机硅进行有机硅接枝反应；

8、（3）向步骤（2）体系中加入小分子多元醇进行反应，反应后加入亲水扩链剂继续反应，采用中和剂调节反应后体系ph值至6.5-7.5；

9、（4）对步骤（3）体系进行降温，加入亚硫酸氢钠水溶液进行封端反应；

10、（5）向步骤（4）体系中加入配完亚硫酸氢钠水溶液后剩余的去离子水，乳化，脱泡，得有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂。

11、一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的低温固化应用，将所述粘合剂稀释至固含量为10%-30%，采用浸轧或喷涂或刮涂方式将粘合剂施加于棉织物表面，在40-70℃低温下干燥固化，完成粘接。

12、综上所述，本发明具有以下有益效果：

13、（1）乳液储存稳定性优异：亚硫酸氢钠对有机硅改性后预聚体的剩余-nco基团实现封端，避免了-nco基团与水发生水解反应，制备的水性粘合剂乳液粒径均匀（0.1-1μm），常温储存6个月不分层、不凝胶、不沉淀，解决了有机硅改性水性聚氨酯乳液稳定性差的技术痛点。

14、（2）低温化学粘接，牢度大幅提升：亚硫酸氢钠封端基团在40-70℃下即可实现低温柔解，释放的-nco基团与棉织物表面羟基发生共价键合，取代传统的物理粘接，经处理后的棉织物干摩擦色牢度≥4级，湿摩擦色牢度≥3级，水洗牢度≥4级，多次水洗后无脱胶、掉色现象，粘接牢度显著优于传统水性聚氨酯粘合剂。

15、（3）保持棉织物原生柔软手感：解封固化温度低至40-70℃，避免了高温对棉织物纤维结构的破坏，经处理后的棉织物断裂伸长率保持率≥90%，手感柔软无变硬、发脆现象，保留了棉织物的核心特性。

16、（4）功能与环保性协同：通过脂肪族二异氰酸酯和硅氧烷链段提升了粘合剂的耐老化、耐黄变性能；粘合剂无有毒挥发物排放，亚硫酸氢钠低毒、脱封产物为水溶性小分子，无残留、无污染，符合纺织行业的环保要求。

17、（5）制备与应用工艺简单，适合工业化：制备工艺反应条件温和，无需高温高压，步骤清晰、易控，无需特殊设备；粘合剂的应用可采用浸轧、喷涂、刮涂等常规纺织加工工艺，低温固化即可，无需改造现有生产设备，工艺适配性强，适合工业化大规模生产。

1.一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂，其特征在于，粘合剂由以下原料制成：脂肪族二异氰酸酯、氨基改性有机硅及40-60质量份的聚醚多元醇、0.05-0.3质量份的催化剂、1.5-5质量份的小分子多元醇、3-8质量份的亲水扩链剂、2-6质量份的中和剂、3-12质量份的亚硫酸氢钠、80-120质量份的去离子水；

2.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂，其特征在于，聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇中的一种或两种；脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂，其特征在于，氨基改性有机硅为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂，其特征在于，小分子多元醇为1,4-丁二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种；

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中反应温度为75-85℃、反应时间为2-3h。

7.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，反应温度为45-50℃、反应时间为1.5-2.5h。

8.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，加入小分子多元醇后在30-40℃下反应0.5-1h，加入亲水扩链剂后在30-40℃下反应1-1.5h。

9.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，亚硫酸氢钠水溶液浓度为20-30wt%。

10.一种根据权利要求1-4中任意一项所述有机硅改性水性聚氨酯棉织物粘合剂的低温固化应用，其特征在于，将所述粘合剂稀释至固含量为10%-30%，采用浸轧或喷涂或刮涂方式将粘合剂施加于棉织物表面，在40-70℃低温下干燥固化，完成粘接。