一种水分散型热熔胶及其制备方法与流程

本发明涉及热熔胶技术领域，具体涉及一种水分散型热熔胶及其制备方法。

背景技术：

随着国家对环保要求的日趋严格，热熔胶粘接力强，几乎无voc的特点在软包装、装饰材料等行业广受青睐。但热熔胶的粘接通常是先利用高温使固态的热熔胶转化成熔融的黏性流体，再施加机械力以一定工艺涂覆于粘合物表面，待冷却后完成粘合。这其中熔融温度较高（120~180℃），消耗电力大，同时也限制了一些对热敏感的基材使用，特别是软包装材料（pe、pvc等）。此外，熔融的胶液黏度也较高，要获得胶层较薄的产品难度大，增加使用成本。

而水性胶黏剂黏度低，干燥温度适中，工艺较易控制，但粘接力一般较差。若将热熔胶和水性胶黏剂的优点融合，则能大大增强产品的性能和使用便利性。

专利104927747a公开了一种水性聚氨酯热熔胶的制备方法，其并未用到交联剂，且其也并未用到混合醇溶液，在制备方法上也存在不同，其胶膜熔点为130~140℃，也不适用于耐热性较差的薄膜基材。

技术实现要素：

本发明提供一种水分散型热熔胶及其制备方法，所述的水分散型热熔胶在90~110℃（最低90℃）下即可完成熔融粘接，且粘接力强，对于一些耐热性较差的薄膜基材，具有良好的适用性。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

一种水分散型热熔胶，由以下重量份原料制备而成：0.001~0.005份催化剂、0.1~2份助剂、0.05~5份亲水基团交联剂、0.5~1.2份中和剂、1.8~4份扩链剂溶液、4~8份混合醇溶液、6~10份异氰酸酯、8~15份酮类溶剂、20~30份聚酯多元醇和/或聚醚多元醇、40~50份去离子水。

本发明的发明人在大量的研究中发现，本发明所述的水分散型热熔胶，在常温下呈液态，粘度适中，使用温度较低，在90~110℃（最低90℃）下即可完成熔融粘接，且粘接力强，对于一些耐热性较差的薄膜基材，具有良好的适用性。

作为一种优选方案，所述亲水基团交联剂为氮丙啶交联剂、碳化二亚胺类交联剂、金属络合离子交联剂中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述氮丙啶交联剂优选三羟甲基丙烷-三[3-（2-甲基氮丙啶基）]丙酸酯、三羟甲基丙烷-三（3-氮丙啶基）丙酸酯、季戊四醇-三（3-氮丙啶基）丙酸酯、季戊四醇-四（3-氮丙啶基）丙酸酯中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述碳化二亚胺类交联剂为芳香族的碳化二亚胺多聚体。

作为一种优选方案，所述金属络合离子交联剂为硫酸四氨合铜、硫酸四氨合锌、硝酸四氨合锌中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述聚酯多元醇和/或聚醚多元醇（所述聚酯多元醇和/或聚醚多元醇表示可以为聚酯多元醇，也可以为聚醚多元醇，或者为聚酯多元醇、聚醚多元醇）为分子量为2000~4000的聚四氢呋喃醚二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸-乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-新戊二醇-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸-1，2-丙二醇酯二醇、聚己二酸二甘醇酯二醇中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述扩链剂溶液为多元胺扩链剂溶液；所述扩链剂溶液由乙二胺、己二胺、对苯二胺中的一种或多种与溶剂复配而成。

作为一种优选方案，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中一种或多种混合而成。

本发明的发明人在大量的研究中发现，通过六亚甲基二异氰酸酯与其它多异氰酸酯的摩尔比为9:1~0:10，改变六亚甲基二异氰酸酯的含量以及混合醇中的醇种类，可以调整胶层的透明性，从而达到不同的透明度。

作为一种优选方案，所述催化剂为有机金属类催化剂。

作为一种优选方案，所述混合醇溶液由短链多元醇、含羧基的二元醇与溶剂复配而成；所述的短链多元醇为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、磺酸盐型二元醇中一种或多种，分子量小于1000。所述含羧基的二元醇为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两者。

作为一种优选方案，所述助剂包括流平剂、消泡剂、润湿剂、助溶剂中的一种或多种。

本发明还提供了一种水分散型热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

s1、将聚酯多元醇和/或聚醚多元醇加入反应釜，加热升温至120~130℃保温除水，降温至65~75℃；

s2、加入催化剂、异氰酸酯，升温至80~85℃，保温2~5h；

s3、加入混合醇溶液，升温至85~95℃，反应3~5h；

s4、加入酮类溶剂降粘，降温至50~60℃，加入中和剂，反应5~15min；

s5、在搅拌下，加入去离子水，分散均匀；

s6、降至室温，滴入扩链剂溶液，搅拌15~30min，过滤出料，得到混合料；

s7、向混合料中加入助剂、亲水基团交联剂，搅拌均匀，即得水分散型热熔胶。

作为一种优选方案，所述制备方法中各反应物按重量份计，包括：0.001~0.005份催化剂、0.1~2份助剂、0.05~5份亲水基团交联剂、0.5~1.2份中和剂、1.8~4份扩链剂溶液、4~8份混合醇溶液、6~10份异氰酸酯、8~15份酮类溶剂、20~30份聚酯多元醇和/或聚醚多元醇、40~50份去离子水。

作为一种优选方案，所述亲水基团交联剂为氮丙啶交联剂、碳化二亚胺类交联剂、金属络合离子交联剂中的一种或多种。

本发明的发明人在大量的研究中发现，通过在树脂合成后加入亲水基团交联剂，具有一定的潜伏性，可与主体树脂共存，可实现单组份使用并完全固化后能大幅提高粘接性能，通过改变亲水基团交联剂的用量，可调节胶黏剂熟化的时间和最终的粘接强度，且无活化期限制。

且发明人研究发现，采用氮丙啶交联剂、碳化二亚胺类交联剂、金属络合离子交联剂之外的亲水基团交联剂达不到此效果。

作为一种优选方案，所述氮丙啶交联剂优选三羟甲基丙烷-三[3-（2-甲基氮丙啶基）]丙酸酯、三羟甲基丙烷-三（3-氮丙啶基）丙酸酯、季戊四醇-三（3-氮丙啶基）丙酸酯、季戊四醇-四（3-氮丙啶基）丙酸酯中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述碳化二亚胺类交联剂为芳香族的碳化二亚胺多聚体。

作为一种优选方案，所述金属络合离子交联剂为硫酸四氨合铜、硫酸四氨合锌、硝酸四氨合锌中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述聚酯多元醇和/或聚醚多元醇为分子量为2000~4000的聚四氢呋喃醚二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸-乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸-新戊二醇-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸-1，2-丙二醇酯二醇、聚己二酸二甘醇酯二醇中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述扩链剂溶液为多元胺扩链剂溶液；所述扩链剂溶液由乙二胺、己二胺、对苯二胺中的一种或多种与溶剂复配而成。

作为一种优选方案，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中一种或多种混合而成。

作为一种优选方案，所述催化剂为有机金属类催化剂。

作为一种优选方案，所述混合醇溶液由短链多元醇、含羧基的二元醇与溶剂复配而成；所述的短链多元醇为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、磺酸盐型二元醇中一种或多种，分子量小于1000。所述含羧基的二元醇为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两者。

作为一种优选方案，所述助剂包括流平剂、消泡剂、润湿剂、助溶剂中的一种或多种。

本发明的有益效果：（1）本发明所述的水分散型热熔胶，在常温下呈液态，粘度适中，使用温度较低，在90~110℃（最低90℃）下即可完成熔融粘接，且粘接力强，对于一些耐热性较差的薄膜基材，具有良好的适用性；（2）本发明通过在树脂合成后加入亲水基团交联剂，具有一定的潜伏性，可与主体树脂共存，可实现单组份使用并完全固化后能大幅提高粘接性能，通过改变亲水基团交联剂的用量，可调节胶黏剂熟化的时间和最终的粘接强度，产品可单组分使用，且无活化期限制。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种水分散型热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

s1、将700g聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇（分子量3000）加入反应釜，加热升温至130℃保温除水3h，降温至65℃；

s2、加入0.07g辛酸亚锡、115g异佛尔酮二异氰酸酯、131.5g六亚甲基二异氰酸酯，升温至80℃，保温3h；

s3、将37g1，4-丁二醇和47.5g二羟甲基丙酸溶于118gn-甲基吡咯烷酮配制成混合醇溶液，加入反应釜中，升温至85℃，反应3h；

s4、加入300g丁酮降粘，降温至60℃，加入34g三乙胺，反应5min；

s5、在搅拌下，加入1500g去离子水，分散均匀；

s6、降至室温，将16.5g乙二胺溶于50g去离子水配制成扩链剂溶液，向反应釜中滴入扩链剂溶液，搅拌20min，过滤出料，得到混合料；

s7、向混合料中加入4g的tego4100流平剂、2g的tego810消泡剂、2g的tegowet500润湿剂、3.2g三羟甲基丙烷-三（3-氮丙啶基）丙酸酯，搅拌均匀，即得水分散型热熔胶。

本实施例所述水分散型热熔胶固含量为35%，黏度300mpa.s；储存1个月后，将其涂布于镀铝pvc膜，90℃烘烤50s，经90℃热辊与另一pvc膜黏合完成粘接，冷却后剥离力为7.8n/mm，50℃熟化6h后剥离力14.6n/mm。

实施例2

一种水分散型热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

s1、将1400g聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇（分子量3000）加入反应釜，加热升温至130℃保温除水3h，降温至70℃；

s2、加入0.2g异辛酸铋、288g异佛尔酮二异氰酸酯、218g六亚甲基二异氰酸酯，升温至80℃，保温2.5h；

s3、将3g三羟甲基丙烷、47g1，4-丁二醇和95g二羟甲基丙酸溶于240gn-甲基吡咯烷酮，配制成混合醇溶液，将混合醇溶液加入到反应釜中，升温至85℃，反应4h；

s4、加入800g丁酮降粘，降温至60℃，加入50g二甲基乙醇胺，反应8min；

s5、在搅拌下，加入2800g去离子水，分散均匀；

s6、降至室温，将64g对苯二胺溶于100g丙酮，配制成扩链剂溶液，向反应釜中滴入扩链剂溶液，搅拌30min，过滤出料，得到混合料；

s7、向混合料中加入30g的tego4100流平剂、23.4g的tego810消泡剂、26g的tegowet500润湿剂和67g聚碳化二亚胺交联剂un-557，搅拌均匀，即得水分散型热熔胶。

本实施例所述水分散型热熔胶固含量29%，黏度350mpa.s；储存1个月后，将其涂布于镀铝pvc膜，95℃烘烤50s，经95℃热辊与另一pvc膜黏合完成粘接，冷却后剥离力6.9n/mm，50℃熟化6h后剥离力大于13.3n/mm。

实施例3

一种水分散型热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

s1、将600g聚四氢呋喃醚二醇（分子量3000）、800g聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇（分子量3000）加入反应釜，加热升温至120℃保温除水3h，降温至75℃；

s2、加入0.22g新癸酸铋、346.5g异佛尔酮二异氰酸酯、174.4g六亚甲基二异氰酸酯，升温至80℃，保温3h；

s3、将44g1，6-己二醇、90g二羟甲基丙酸溶于266gn-甲基吡咯烷酮，配制成混合醇溶液，将混合醇溶液加入到反应釜中，升温至90℃，反应4h；

s4、加入1000g丁酮降粘，降温至60℃，加入45g二甲基乙醇胺，反应8min；

s5、在搅拌下，加入3300g去离子水，分散均匀；

s6、降至室温，将35.5g乙二胺溶于200g丙酮，配制成扩链剂溶液，向反应釜中滴入扩链剂溶液，搅拌20min，过滤出料，得到混合料；

s7、向混合料中加入30g的tego4100流平剂、23.4g的tego810消泡剂、26g的tegowet500润湿剂、8.36g硫酸四氨合锌，搅拌均匀，即得水分散型热熔胶。

本实施例所述水分散型热熔胶固含量30%，黏度600mpa.s；储存1个月后，将其涂布于镀铝pvc膜，100℃烘烤50s，经100℃热辊与另一pvc膜黏合完成粘接，冷却后剥离力大于6.8n/mm，50℃熟化6h后剥离力大于13.2n/mm。

对比例1

对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1在制备过程中不加入所述交联剂，而是在使用前加入水分散型热熔胶总重量3%的水性多异氰酸酯固化剂并搅拌均匀。由于该对比例是双组份体系，混合物需要在6小时内使用。

本对比例所述的水分散型热熔胶热辊100℃与pvc膜黏合冷却后剥离于5.0n/mm，50℃熟化6h后剥离力9.8n/mm。

对比例2

对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2不加入所述的交联剂，其他都相同。

s1、将700g聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇（分子量3000）加入反应釜，加热升温至130℃保温除水3h，降温至65℃；

s2、加入0.07g辛酸亚锡、115g异佛尔酮二异氰酸酯、131.5g六亚甲基二异氰酸酯，升温至80℃，保温3h；

s3、将37g1，4-丁二醇和47.5g二羟甲基丙酸溶于118gn-甲基吡咯烷酮配制成混合醇溶液，加入反应釜中，升温至85℃，反应3h；

s4、加入300g丁酮降粘，降温至60℃，加入34g三乙胺，反应5min；

s5、在搅拌下，加入1500g去离子水，分散均匀；

s6、降至室温，将16.5g乙二胺溶于50g去离子水配制成扩链剂溶液，向反应釜中滴入扩链剂溶液，搅拌20min，过滤出料，得到混合料；

s7、向混合料中加入4g的tego4100流平剂、2g的tego810消泡剂、2g的tegowet500润湿剂，搅拌均匀，即得水分散型热熔胶。

本对比例所述的水分散型热熔胶热辊100℃与pvc膜黏合冷却后剥离于4.9n/mm，50℃熟化6h后剥离力5.5n/mm。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。