一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法与流程

1.本发明涉及粘合剂技术领域，尤其涉及一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法。


背景技术：

2.水性聚氨酯具有安全环保、不易燃烧、优异的弹性、柔韧性、附着力等优点，常被用来代替溶剂型聚氨酯材料应用于涂料、粘合剂、弹性体、印刷油墨等领域。然而，现有的水性聚氨酯粘合剂性能不佳，主要表现为耐水性不佳，且粘结性也有待进一步提高。因此，需要改善水性聚氨酯材料的综合性能以扩大其应用范围。


技术实现要素：

3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，采用一步法合成kh550改性tio2纳米粒子并作为填料，有效改善材料的耐水性和机械强度，制备的聚氨酯粘合剂综合性能好。
4.本发明提出的一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
5.s1、改性tio2的制备：将硅烷偶联剂kh550和钛酸四丁酯分散到无水乙醇中，得到分散液；将乙醇水溶液和水解抑制剂滴加到分散液中，升温至50
‑
60℃搅拌反应，抽滤，洗涤，干燥，即得改性tio2；
6.s2、聚氨酯预聚体制备：将聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、催化剂加入到反应容器中，升温至70
‑
75℃，搅拌反应；然后加入乙二胺，并加入丙酮降低体系黏度，升温至75
‑
80℃搅拌反应，即得聚氨酯预聚体；
7.s3、聚氨酯分散体制备：将s2的反应体系降温至30
‑
40℃，加入改性tio2，搅拌反应；最后加入三乙胺中和；降至室温，加入去离子水乳化分散，减压蒸馏除去丙酮，即得聚氨酯分散体；
8.s4、粘合剂制备：向聚氨酯分散体加入其它助剂，乳化分散，即得。
9.优选地，s1中，分散液中的kh550、钛酸四丁酯、无水乙醇的体积比为1
‑
2：10：15
‑
20；乙醇水溶液的体积分数为95％，乙醇水溶液和分散液的体积比为1：1
‑
1.5。
10.优选地，s1中，水解抑制剂是由盐酸和醋酸按照1
‑
1.5：1
‑
1.5的体积比组成的。
11.优选地，s1中，升温至50
‑
60℃，搅拌反应4
‑
6h。
12.优选地，s2中，二异氰酸酯是由六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯按照2
‑
3：2
‑
3的重量比组成的。
13.优选地，s2中，将聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、催化剂加入到反应容器中，升温至70
‑
75℃，搅拌反应2
‑
3h；然后加入乙二胺，并加入丙酮降低体系黏度，升温至75
‑
80℃搅拌反应2
‑
3h，即得聚氨酯预聚体。
14.优选地，s3中，加入改性tio2，搅拌反应60
‑
90min。
15.优选地，聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、催化剂、乙二胺、改性tio2的重量比为40
‑
50：50
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60：20
‑
35：3
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6：0.1
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0.2：2
‑
5：3
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10。
16.优选地，乳化分散的搅拌转速为3000
‑
4000r/min。
17.优选地，s4中，其它助剂包括增塑剂、乳化剂、防老剂、阻燃剂中的一种或多种。
18.有益效果：本发明的水性聚氨酯粘合剂通过合理选择原料组成，并优化各原料用量，以聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、乙二胺、改性tio2为主要原料，制得的水性聚氨酯性能优异；采用一步法合成kh550改性的tio2纳米粒子并将其用作聚氨酯填料，kh550和tio2配合能够有效改善材料的耐水性和机械强度，且相较于现有技术中先制备tio2纳米粒子再利用kh550共混改性，本发明的改性tio2纳米粒子用作水性聚氨酯填料，其剥离强度提高了7.5％以上、剪切强度提高了6.4％以上，这可能是由于采用一步法合成的改性tio2纳米粒子的团聚有所改善，从而提高其在高分子聚合物的分散性；所制备的聚氨酯粘合剂综合性能好，具有良好的粘接性和耐水性，对塑料、金属、木材、玻璃等多种基材具有良好的粘结性能。
具体实施方式
19.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
20.实施例1
21.本发明提出的一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
22.s1、改性tio2的制备：将1体积的硅烷偶联剂kh550和10体积的钛酸四丁酯分散到15体积的无水乙醇中，得到分散液；将1体积的95vt％乙醇水溶液和0.04体积的水解抑制剂滴加到1体积的分散液中，升温至50℃，搅拌反应4h，抽滤，洗涤，干燥，即得改性tio2；其中，水解抑制剂是由盐酸和醋酸按照1：1的体积比组成的；
23.s2、聚氨酯预聚体制备：s2中，将40重量份的聚四氢呋喃二醇、60重量份的聚己二酸乙二醇酯、10重量份的六亚甲基二异氰酸酯、10重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、3重量份的二羟甲基丙酸、0.1重量份的催化剂加入到反应容器中，升温至70℃，搅拌反应2h；然后加入2重量份的乙二胺，并加入丙酮降低体系黏度，升温至75℃搅拌反应2h，即得聚氨酯预聚体；
24.s3、聚氨酯分散体制备：将s2的反应体系降温至30℃，加入3重量份的改性tio2，搅拌反应60min；最后加入三乙胺中和；降至室温，加入去离子水3000r/min搅拌转速下乳化分散，减压蒸馏除去丙酮，即得聚氨酯分散体；
25.s4、粘合剂制备：向聚氨酯分散体加入增塑剂，在3000r/min乳化分散，即得。
26.实施例2
27.本发明提出的一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
28.s1、改性tio2的制备：将1.4体积的硅烷偶联剂kh550和10体积的钛酸四丁酯分散到17体积的无水乙醇中，得到分散液；将1体积的95vt％乙醇水溶液和0.04体积的水解抑制剂滴加到1.2体积的分散液中，升温至55℃，搅拌反应4.5h，抽滤，洗涤，干燥，即得改性tio2；其中，水解抑制剂是由盐酸和醋酸按照1：1.5的体积比组成的；
29.s2、聚氨酯预聚体制备：s2中，将45重量份的聚四氢呋喃二醇、55重量份的聚己二酸乙二醇酯、10重量份的六亚甲基二异氰酸酯、15重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、4重量份的二羟甲基丙酸、0.15重量份的催化剂加入到反应容器中，升温至70℃，搅拌反应2.5h；然后加入3重量份的乙二胺，并加入丙酮降低体系黏度，升温至75℃搅拌反应2.5h，即得聚氨酯预聚体；
30.s3、聚氨酯分散体制备：将s2的反应体系降温至35℃，加入5重量份的改性tio2，搅拌反应70min；最后加入三乙胺中和；降至室温，加入去离子水3500r/min搅拌转速下乳化分散，减压蒸馏除去丙酮，即得聚氨酯分散体；
31.s4、粘合剂制备：向聚氨酯分散体加入增塑剂，在3500r/min乳化分散，即得。
32.实施例3
33.本发明提出的一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
34.s1、改性tio2的制备：将1.7体积的硅烷偶联剂kh550和10体积的钛酸四丁酯分散到18体积的无水乙醇中，得到分散液；将1体积的95vt％乙醇水溶液和0.05体积的水解抑制剂滴加到1.3体积的分散液中，升温至55℃，搅拌反应5h，抽滤，洗涤，干燥，即得改性tio2；其中，水解抑制剂是由盐酸和醋酸按照1.5：1的体积比组成的；
35.s2、聚氨酯预聚体制备：s2中，将47重量份的聚四氢呋喃二醇、53重量份的聚己二酸乙二醇酯、15重量份的六亚甲基二异氰酸酯、15重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、5重量份的二羟甲基丙酸、0.15重量份的催化剂加入到反应容器中，升温至75℃，搅拌反应2.5h；然后加入4重量份的乙二胺，并加入丙酮降低体系黏度，升温至80℃搅拌反应2.5h，即得聚氨酯预聚体；
36.s3、聚氨酯分散体制备：将s2的反应体系降温至40℃，加入7重量份的改性tio2，搅拌反应80min；最后加入三乙胺中和；降至室温，加入去离子水3000
‑
4000r/min搅拌转速下乳化分散，减压蒸馏除去丙酮，即得聚氨酯分散体；
37.s4、粘合剂制备：向聚氨酯分散体加入增塑剂，在3500r/min乳化分散，即得。
38.实施例4
39.本发明提出的一种高粘结强度耐水的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
40.s1、改性tio2的制备：将2体积的硅烷偶联剂kh550和10体积的钛酸四丁酯分散到20体积的无水乙醇中，得到分散液；将1体积的95vt％乙醇水溶液和0.05体积的水解抑制剂滴加到1.5体积的分散液中，升温至60℃，搅拌反应6h，抽滤，洗涤，干燥，即得改性tio2；其中，水解抑制剂是由盐酸和醋酸按照1.2：1.3的体积比组成的；
41.s2、聚氨酯预聚体制备：s2中，将50重量份的聚四氢呋喃二醇、50重量份的聚己二酸乙二醇酯、15重量份的六亚甲基二异氰酸酯、20重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、6重量份的二羟甲基丙酸、0.2重量份的催化剂加入到反应容器中，升温至75℃，搅拌反应3h；然后加入5重量份的乙二胺，并加入丙酮降低体系黏度，升温至80℃搅拌反应3h，即得聚氨酯预聚体；
42.s3、聚氨酯分散体制备：将s2的反应体系降温至40℃，加入10重量份的改性tio2，搅拌反应90min；最后加入三乙胺中和；降至室温，加入去离子水3000
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4000r/min搅拌转速
下乳化分散，减压蒸馏除去丙酮，即得聚氨酯分散体；
43.s4、粘合剂制备：向聚氨酯分散体加入增塑剂，在4000r/min乳化分散，即得。
44.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。