一种对基材表面能具有互识性的水基胶粘剂的制备方法转让专利
申请号 : CN202110255642.6
文献号 : CN113150732B
文献日 : 2021-10-22
发明人 : 范浩军 , 陈意 , 石碧 , 向均 , 颜俊 , 王丽
申请人 : 四川大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种表面张力可调、对基材表面能具有“互识性”水基聚氨酯胶粘剂的制备方法,其特征在于具体操作步骤如下,除特殊说明外,所用原料的份数均为摩尔份数:(1)将HDI三聚体与单羟基硅油严格按摩尔比1:1投入反应器中,在70‑80℃下反应2小时,获得含有机硅侧链的二异氰酸酯;
(2)将极性大分子二元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂二羟甲基丙酸固体重4.0‑5.0wt%加入反应容器中,控制‑NCO/‑OH 摩尔比2:1,在持续搅拌和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应2‑3小时,形成‑NCO封端的聚氨酯预聚体;
(3)在另一反应器中加入非极性的大分子二元醇、步骤(1)所制备的含有机硅侧链的二异氰酸酯3.0‑5.0wt%和二异氰酸酯,控制‑NCO/‑OH 摩尔比1:2,在持续搅拌和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应2‑3小时,形成‑OH封端的聚氨酯预聚体;
(4)降温至80℃,将步骤(3)所制备的预聚体慢慢加入步骤(2)所制备的预聚体中,加料时间为1小时,投料比以‑NCO/‑OH 摩尔比1:1进行控制,定向构筑的极性链段和非极性链段,构筑温度80‑90℃下,构筑时间2小时,然后降温至50℃,加入计量三乙胺中和30分钟,再在高速剪切条件下加入去离子水,乳化2‑3小时,得到稳定的聚氨酯乳液,即为表面张力可调、对基材表面能具有“互识性”水性聚氨酯胶粘剂;
所述极性大分子二元醇为数均分子量2000‑4000的聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的至少一种;
所述二异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯,包括甲苯二异氰酸酯TDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI和脂肪族二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、4,4’‑二环己基甲烷二异氰酸酯H12MDI中的至少一种;
所述单羟基硅油为数均分子量1000‑2000、黏度2000‑4000 cps中的至少一种;
所述非极性的大分子二元醇为数均分子量2000‑10000的聚丙二醇PPG、聚四氢呋喃二醇PTMG、双羟基聚丁二烯二醇HTPB中的至少一种。
说明书 :
一种对基材表面能具有互识性的水基胶粘剂的制备方法
技术领域
背景技术
质,具有无毒、不燃、安全环保等优点,并且兼具聚氨酯材料的结构特征和优异的性能,在涂
料、合成革、胶粘剂等领域有着广泛应用。水性聚氨酯胶粘剂具有粘接性能优异、结构性能
易调节设计、应用领域广等诸多优点,已经成为水性胶粘剂领域的研究热点。
40mN/m),对表面能≥40mJ/m的基材能实现有效润湿、粘接,而合成革基材如TPO、TPU、有机
硅、PVC(含增塑剂)等大多表面张力低(30mN/m左右)且差异大,主‑客体无法实现有效润湿、
粘接。传统方法或通过等离子、电晕等处理来提高基材极性,或通过添加含氟、含硅的表面
活性剂降低WPU表面张力,前者工程化难度大,极性基团衰减快而后者只能解决润湿而无法
解决粘接问题,无法在合成革、制鞋等粘接领域得到广泛应用。
氢键和范德华力等。外添加含氟、含硅的表面活性剂或向聚氨酯大分子中引入含氟、含硅链
段可以降低WPU表面张力、调节WPU和基材之间的界面张力,解决润湿、铺展问题,但无法提
升主‑客体之间的相互作用力,也无法从根本上解决解决粘接牢度和剥离强度问题。
发明内容
互识性水基聚氨酯胶粘剂的制备方法。针对水性涂层与表面能≤35mJ/m 的基材难以润湿、
粘接的共性技术难题,提出了以“增强客体对主体互识性”来提高润湿粘接新构想,创制了
表面张力可调、与基材极性具有互识的水性粘胶剂体系,将现有水性聚氨酯可润湿粘接的
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基材表面能下限从≥40mJ/m拓展至≥25mJ/m ,满足了95%以上中低极性基材的润湿粘接,
为水性涂层技术广泛应用奠定了基础。
数:
80‑90℃反应2‑3小时,形成‑NCO封端的聚氨酯预聚体;
和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应2‑3小时,形成‑OH封端的聚氨酯预聚体;
链段,构筑温度80‑90℃下,构筑时间2小时,然后降温至50℃,加入计量三乙胺中和30分钟,
再在高速剪切条件下加入去离子水,乳化2‑3小时,得到稳定的聚氨酯乳液,即为所述表面
张力可调、对基材表面能具有互识性水性聚氨酯胶粘剂;
4’‑二环己基甲烷二异氰酸酯H12MDI中的至少一种。
湿、铺展性,又避免了外添加有机硅、有机氟表面活性剂引起的相容性差和迁移析出的问
题。
非极性‑极性‑非极性嵌段结构,因定向构筑而富集的极性链段对极性基材具有互识性,富
集的非极性链段对非极性基材具有互识性,从而大幅提高了主‑客体间的相互作用力,并对
不同表面能合成革基材如TPO(热塑性聚烯烃)、TPU(热塑性聚氨酯)、有机硅、PVC(聚氯乙
烯)等均表现≥50N/3cm的剥离强度,使得该技术发明的环保型水性粘胶剂具有广泛实用
性。
具体实施方式
员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
气氛保护下,升温至90℃反应2小时,获得‑NCO封端的聚氨酯预聚体;
气气氛保护下,升温至90℃反应2小时,形成‑OH封端的聚氨酯预聚体;
链段,构筑温度80‑90℃下,构筑时间2小时,然后降温至50℃,加入计量三乙胺中和30分钟,
再在高速剪切条件下加入去离子水,乳化2小时,得到稳定的聚氨酯乳液,即为所述表面张
力可调、对基材表面能具有互识性水性聚氨酯胶粘剂。
续搅拌和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应2小时,形成‑NCO封端的聚氨酯预聚体;
搅拌和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应3小时,形成‑OH封端的聚氨酯预聚体;
链段,构筑温度80‑90℃下,构筑时间2小时,然后降温至50℃,加入计量三乙胺中和30分钟,
再在高速剪切条件下加入去离子水,乳化3小时,得到稳定的聚氨酯乳液,即为所述表面张
力可调、对基材表面能具有互识性水性聚氨酯胶粘剂。
尔比2:1,在持续搅拌和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应2.5小时,形成‑NCO封端的聚
氨酯预聚体;
1:2,在持续搅拌和氮气气氛保护下,升温至80‑90℃反应2.5小时,形成‑OH封端的聚氨酯预
聚体;
链段,构筑温度80‑90℃下,构筑时间2小时,然后降温至50℃,加入计量三乙胺中和30分钟,
再在高速剪切条件下加入去离子水,乳化2.5小时,得到稳定的聚氨酯乳液,即为所述表面
张力可调、对基材表面能具有互识性水性聚氨酯胶粘剂。
氨酯胶粘剂乳液的表面张力。
120℃烘箱中5分钟,趁热贴合,并施加0.2MPa压力保持10秒,室温放置24小时后测试T型剥
离强度。
润湿、粘接性能。