一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及胶粘剂制备技术领域，具体是涉及一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂及其制备方法。


背景技术：

2.胶接是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广。胶粘剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。合成化学工作者常喜欢将胶粘剂按粘料的化学成分来分类。
3.胶粘剂：通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶粘剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶粘剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。“胶粘剂”是通用的标准术语，亦包括其他一些胶水、胶泥、胶浆、胶膏等。
4.水性胶粘剂是以天然高分子或合成高分子为黏料，以水为溶剂或分散剂，取代对环境有污染的有毒有机溶剂，而制备成的一种环境友好型胶粘剂。现有水基胶粘剂并非100％无溶剂的，可能含有有限的挥发性有机化合物作为其水性介质的助剂，以便控制粘度或流动性。优点主要是无毒害、无污染、不燃烧、使用安全、易实现清洁生产工艺等。
5.市面上的胶粘剂很多，但大多数胶粘剂都含有挥发性化学物质，尤其在封闭环境下使用，容易造成对人体有害物质的超标，损害人体健康，然而环保型胶粘剂普遍存在粘性差的缺点。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
7.本发明的技术方案是：一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性丙烯酸树脂51-81份、端羟基聚氨酯预聚体40-73份、聚乳酸5-8份、聚酯多元醇5.1-11.8份、偶联剂3-5份、聚乙烯醇10-15份、交联剂8-13份、助剂3-8份、水300-450份。
8.进一步地，上述一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
9.s1、制备改性丙烯酸树脂：
10.将丙烯酸8-10份、苯乙烯3-7份、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯2-5份、醋酸乙烯酯6-9份加入至反应釜中进行混合，混合温度为25-30℃、搅拌速度60-80r/min，混合时长为8-10min后，向反应釜中加入40-50份的醋酸丁酯，升温至80-120℃，搅拌速度保持不变，回流
并保持1.5-2h后，得到改性丙烯酸树脂；
11.s2、制备端羟基聚氨酯预聚体：
12.s2-1、制备亲水剂制备：
13.将dmpa与聚醚按照质量比20:1加入带有搅拌装置的容器中，将容器加热至130-140℃，搅拌速度为30-40r/min，搅拌30-40min后得到亲水剂；
14.s2-1、制备端羟基聚氨酯预聚体：
15.将增塑剂10-25份、三官能度聚醚多元醇20-30份和二苯基甲烷二异氰酸酯5-10份加入至合成反应釜中，反应釜内部温度为80-90℃，反应釜搅拌速度为80-120r/min，反应1-2h后向反应釜中加入5-8份亲水剂，继续搅拌反应1-1.5h，得到端羟基聚氨酯预聚体；
16.s3、制备聚酯多元醇:
17.将脂环族多元醇2-3份、脂环族多元酸5-8份和0.1-0.8份催化剂加入反应釜中，反应釜内先抽真空，然后充入氩气作为保护气体，加热反应釜至反应釜内温度为160-200℃，酯化反应1.5h后，自然冷却，得到聚酯多元醇；
18.s4、制备胶粘剂:
19.将改性丙烯酸树脂51-81份、端羟基聚氨酯预聚体40-73份、聚乳酸5-8份、聚酯多元醇5.1-11.8份、偶联剂3-5份、聚乙烯醇10-15份加入反应釜中，反应釜内温度60-80℃，搅拌1.5h后，加入交联剂8-13份，搅拌20min后，向反应釜中加入水300-450份和助剂3-8份，继续搅拌30-40min后，自然冷却，得到胶粘剂。
20.进一步地，所述交联剂由以下重量份的成分组成：乙二胺3-5份、丁二胺3-4份、碳化二亚胺2-4份，增加胶粘剂的粘结后的强度。
21.进一步地，所述偶联剂由以下重量份的成分组成：0.5-1份kh-550、1-2份kh-560、1.5-2份kh-570，增强各物质之间的分散性和黏合性。
22.进一步地，所述步骤s3中催化剂为bi2(so4)3能有效加快反应釜内的酯化反应。
23.进一步地，所述步骤s4中的反应釜内部的搅拌速度为70-90r/min，加快各物质之间的混合和反应。
24.进一步地，所述步骤s3中抽真空至真空度为4-6pa，充入氩气后，反应釜内气压为104-110kpa，能有效避免反应釜内物质的氧化。
25.进一步地，所述聚酯多元醇的分子量为500-1000，能有效增加胶粘剂的粘性。
26.进一步地，所述步骤s2-1中增塑剂由以下重量份的成分组成：对苯二甲酸二酯2-8份、对苯二甲酸丁基酯3-7份、对苯二甲酸二丁酯5-10份，增强胶粘性的粘结后的牢固性。
27.进一步地，所述助剂由以下重量份的成分组成：增粘剂1-3份、增稠剂1-3份、流平剂0.5-0.7份、消泡剂0.3-0.8份、异氰酸酯0.2-0.5份，能有效调节胶粘剂的流动性和粘结性。
28.本发明的有益效果是：
29.(1)本发明所制备的胶粘剂为水性聚氨酯胶粘剂，使用时挥发物质无毒无害，对人体健康不产生危害。
30.(2)本发明所制备的胶粘剂粘度高，容易粘结，粘结后不易开裂，其流动性较好，普遍用于装修行业。
具体实施方式
31.实施例1：
32.一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性丙烯酸树脂51份、端羟基聚氨酯预聚体40份、聚乳酸5份、聚酯多元醇5.1份、偶联剂3份、聚乙烯醇10份、交联剂8份、助剂3份、水300份。
33.上述一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
34.s1、制备改性丙烯酸树脂：
35.将丙烯酸8份、苯乙烯3份、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯2份、醋酸乙烯酯6份加入至反应釜中进行混合，混合温度为25℃、搅拌速度60r/min，混合时长为8min后，向反应釜中加入40份的醋酸丁酯，升温至80℃，搅拌速度保持不变，回流并保持1.5h后，得到改性丙烯酸树脂；
36.s2、制备端羟基聚氨酯预聚体：
37.s2-1、制备亲水剂制备：
38.将dmpa与聚醚按照质量比20:1加入带有搅拌装置的容器中，将容器加热至130℃，搅拌速度为30r/min，搅拌30min后得到亲水剂；
39.s2-1、制备端羟基聚氨酯预聚体：
40.将增塑剂10份、三官能度聚醚多元醇20份和二苯基甲烷二异氰酸酯5份加入至合成反应釜中，反应釜内部温度为80℃，反应釜搅拌速度为80r/min，反应1h后向反应釜中加入5份亲水剂，继续搅拌反应1h，得到端羟基聚氨酯预聚体；
41.s3、制备聚酯多元醇:
42.将脂环族多元醇2份、脂环族多元酸5份和0.1份催化剂加入反应釜中，反应釜内先抽真空，然后充入氩气作为保护气体，加热反应釜至反应釜内温度为160℃，酯化反应1.5h后，自然冷却，得到聚酯多元醇；
43.s4、制备胶粘剂:
44.将端羟基聚氨酯预聚体40份、端羟基聚氨酯预聚体40份、聚乳酸5份、聚酯多元醇5.1份、偶联剂3份、聚乙烯醇10份加入反应釜中，反应釜内温度60℃，搅拌1.5h后，加入交联剂8份，搅拌20min后，向反应釜中加入水300份和助剂3份，继续搅拌30min后，自然冷却，得到胶粘剂。
45.交联剂由以下重量份的成分组成：乙二胺3份、丁二胺3份、碳化二亚胺2份，增加胶粘剂的粘结后的强度。
46.偶联剂由以下重量份的成分组成：0.5份kh-550、1份kh-560、1.5份kh-570，增强各物质之间的分散性和黏合性。
47.步骤s3中催化剂为bi2(so4)3能有效加快反应釜内的酯化反应。
48.步骤s4中的反应釜内部的搅拌速度为70r/min，加快各物质之间的混合和反应。
49.步骤s3中抽真空至真空度为4pa，充入氩气后，反应釜内气压为104kpa，能有效避免反应釜内物质的氧化。
50.聚酯多元醇的分子量为500-600，能有效增加胶粘剂的粘性。
51.步骤s2-1中增塑剂由以下重量份的成分组成：对苯二甲酸二酯2份、对苯二甲酸丁基酯3份、对苯二甲酸二丁酯5份，增强胶粘性的粘结后的牢固性。
52.助剂由以下重量份的成分组成：增粘剂1份、增稠剂1份、流平剂0.5份、消泡剂0.3份、异氰酸酯0.2份，能有效调节胶粘剂的流动性和粘结性。
53.实施例2：
54.一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性丙烯酸树脂70份、端羟基聚氨酯预聚体60份、聚乳酸7份、聚酯多元醇9份、偶联剂4.1份、聚乙烯醇13份、交联剂10.5份、助剂5.5份、水400份。
55.上述一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
56.s1、制备改性丙烯酸树脂：
57.将丙烯酸9份、苯乙烯5份、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯4份、醋酸乙烯酯7份加入至反应釜中进行混合，混合温度为28℃、搅拌速度70r/min，混合时长为9min后，向反应釜中加入45份的醋酸丁酯，升温至90℃，搅拌速度保持不变，回流并保持1.8h后，得到改性丙烯酸树脂；
58.s2、制备端羟基聚氨酯预聚体：
59.s2-1、制备亲水剂制备：
60.将dmpa与聚醚按照质量比20:1加入带有搅拌装置的容器中，将容器加热至135℃，搅拌速度为35r/min，搅拌35min后得到亲水剂；
61.s2-1、制备端羟基聚氨酯预聚体：
62.将增塑剂20份、三官能度聚醚多元醇25份和二苯基甲烷二异氰酸酯8份加入至合成反应釜中，反应釜内部温度为85℃，反应釜搅拌速度为100r/min，反应1.5h后向反应釜中加入7份亲水剂，继续搅拌反应1.3h，得到端羟基聚氨酯预聚体；
63.s3、制备聚酯多元醇:
64.将脂环族多元醇2.5份、脂环族多元酸6份和0.5份催化剂加入反应釜中，反应釜内先抽真空，然后充入氩气作为保护气体，加热反应釜至反应釜内温度为180℃，酯化反应1.5h后，自然冷却，得到聚酯多元醇；
65.s4、制备胶粘剂:
66.将改性丙烯酸树脂70份、端羟基聚氨酯预聚体60份、聚乳酸7份、聚酯多元醇9份、偶联剂4份、聚乙烯醇13份加入反应釜中，反应釜内温度70℃，搅拌1.5h后，加入交联剂10份，搅拌20min后，向反应釜中加入水400份和助剂5份，继续搅拌35min后，自然冷却，得到胶粘剂。
67.交联剂由以下重量份的成分组成：乙二胺4份、丁二胺3.5份、碳化二亚胺3份，增加胶粘剂的粘结后的强度。
68.偶联剂由以下重量份的成分组成：0.8份kh-550、1.5份kh-560、1.8份kh-570，增强各物质之间的分散性和黏合性。
69.步骤s3中催化剂为bi2(so4)3能有效加快反应釜内的酯化反应。
70.步骤s4中的反应釜内部的搅拌速度为80r/min，加快各物质之间的混合和反应。
71.步骤s3中抽真空至真空度为5pa，充入氩气后，反应釜内气压为108kpa，能有效避免反应釜内物质的氧化。
72.聚酯多元醇的分子量为600-800，能有效增加胶粘剂的粘性。
73.步骤s2-1中增塑剂由以下重量份的成分组成：对苯二甲酸二酯5份、对苯二甲酸丁
基酯5份、对苯二甲酸二丁酯8份，增强胶粘性的粘结后的牢固性。
74.助剂由以下重量份的成分组成：增粘剂2份、增稠剂2份、流平剂0.6份、消泡剂0.5份、异氰酸酯0.4份，能有效调节胶粘剂的流动性和粘结性。
75.实施例3：
76.一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性丙烯酸树脂81份、端羟基聚氨酯预聚体73份、聚乳酸8份、聚酯多元醇11.8份、偶联剂5份、聚乙烯醇15份、交联剂13份、助剂8份、水450份。
77.上述一种强化粘合性能的环保型聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
78.s1、制备改性丙烯酸树脂：
79.将丙烯酸10份、苯乙烯7份、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5份、醋酸乙烯酯9份加入至反应釜中进行混合，混合温度为30℃、搅拌速度80r/min，混合时长为10min后，向反应釜中加入50份的醋酸丁酯，升温至120℃，搅拌速度保持不变，回流并保持2h后，得到改性丙烯酸树脂；
80.s2、制备端羟基聚氨酯预聚体：
81.s2-1、制备亲水剂制备：
82.将dmpa与聚醚按照质量比20:1加入带有搅拌装置的容器中，将容器加热至140℃，搅拌速度为40r/min，搅拌40min后得到亲水剂；
83.s2-1、制备端羟基聚氨酯预聚体：
84.将增塑剂25份、三官能度聚醚多元醇30份和二苯基甲烷二异氰酸酯10份加入至合成反应釜中，反应釜内部温度为90℃，反应釜搅拌速度为120r/min，反应2h后向反应釜中加入8份亲水剂，继续搅拌反应1.5h，得到端羟基聚氨酯预聚体；
85.s3、制备聚酯多元醇:
86.将脂环族多元醇3份、脂环族多元酸8份和0.8份催化剂加入反应釜中，反应釜内先抽真空，然后充入氩气作为保护气体，加热反应釜至反应釜内温度为200℃，酯化反应1.5h后，自然冷却，得到聚酯多元醇；
87.s4、制备胶粘剂:
88.将改性丙烯酸树脂81份、端羟基聚氨酯预聚体73份、聚乳酸8份、聚酯多元醇11.8份、偶联剂5份、聚乙烯醇15份加入反应釜中，反应釜内温度80℃，搅拌1.5h后，加入交联剂13份，搅拌20min后，向反应釜中加入水450份和助剂8份，继续搅拌40min后，自然冷却，得到胶粘剂。
89.交联剂由以下重量份的成分组成：乙二胺5份、丁二胺4份、碳化二亚胺4份，增加胶粘剂的粘结后的强度。
90.偶联剂由以下重量份的成分组成：1份kh-550、2份kh-560、2份kh-570，增强各物质之间的分散性和黏合性。
91.步骤s3中催化剂为bi2(so4)3能有效加快反应釜内的酯化反应。
92.步骤s4中的反应釜内部的搅拌速度为90r/min，加快各物质之间的混合和反应。
93.步骤s3中抽真空至真空度为6pa，充入氩气后，反应釜内气压为110kpa，能有效避免反应釜内物质的氧化。
94.聚酯多元醇的分子量为500-1000，能有效增加胶粘剂的粘性。
95.步骤s2-1中增塑剂由以下重量份的成分组成：对苯二甲酸二酯8份、对苯二甲酸丁基酯7份、对苯二甲酸二丁酯10份，增强胶粘性的粘结后的牢固性。
96.助剂由以下重量份的成分组成：增粘剂3份、增稠剂3份、流平剂0.7份、消泡剂0.8份、异氰酸酯0.5份，能有效调节胶粘剂的流动性和粘结性。
97.实施例1-实施例3中，实施例3所制备的胶粘剂在实际应用中，粘度更高，粘结后不易断裂，因此实施例3为最佳实施例。