一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂制造技术

一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂，采用预聚体合成法，以二羟甲基丙酸(DMPA)和2，4‑二氨基苯磺酸钠(SDBS)为亲水扩链剂，制备了一种水性聚氨酯预聚体，再将高分子乳液乙烯‑醋酸乙烯酯(EVA)与去离子水均匀混合对其乳化，制得固含量高达50%磺酸型水性聚氨酯鞋用胶粘剂。SDBS 作为亲水扩链剂引入聚氨酯链上；当SDBS 用量从0 增加到2.5%时，皮革初期剥离力由20.98N 上升至89.23N，其耐热性和稳定性也有所增强；与EVA 共乳化后的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液分散均匀，呈圆球状。

【技术实现步骤摘要】
一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂
本专利技术涉及一种胶粘剂，尤其涉及一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂。
技术介绍
胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）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，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。水性聚氨酯(WPU)胶粘剂因具有安全(不燃不爆)、无毒、无污染、气味小和用后残留物易清理，运输安全和工作环境好等优点，其开发与应用受到人们的广泛关注。国内大部分WPU的生产工艺采用羧酸型亲水扩链剂(DMPA)的自乳化法，其存在固含量较低(约35%)，初粘强度较差等缺陷。与羧酸根相比，磺酸型WPU的磺酸根具有更强的亲水性，更易于制备高固含量的WPU。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了得到高耐水性、低成本、力学性能优异的水性聚氨酯胶粘剂，设计了一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备原料如下：聚己内酯二元醇(PCL)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)、2，4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)；三乙胺(TEA)；乙烯-醋酸乙烯酯(EVA-BJ707)。磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备步骤如下：将PCL加入配有电动搅拌器、温度计和氮气进出口的四口烧瓶中，在120℃左右抽真空脱水30min；降温至70~90℃后，加入IPDI，在氮气保护下搅拌反应至—NCO达到理论值(二正丁胺法判断)，再加入DMPA、SDBS进行扩链反应，然后加入TEA中和反应；最后在强烈搅拌条件下加入EVA和计量的蒸馏水(按设定固含量计)，得到固含量高于50%(按配方要求设计)的水性聚氨酯乳液。所述的磺酸根比羧酸根的亲水性更强，在保证亲水性要求的前提下，降低总亲水性基团含量，从而提高WPU的耐水性。所述的羧酸型扩链剂则更稳定，两种扩链剂混合使用可以优势互补。所述的胶粘剂的PU性能可通过树脂共混(EVA/WPU)技术来改善，降低其成本，可得到固含量高达50%，高耐水性、低成本、力学性能优异的水性聚氨酯胶粘剂。所述的EVA与磺酸型水性聚氨酯预聚体共乳化，可合成固含量高达50%的稳定的水性聚氨酯胶粘剂。所述的SDBS以扩链剂的形式接入聚氨酯分子链上。所述的胶粘剂的剥离强度、耐热性随着SDBS用量增加有所提高。所述的m(SDBS)=2%，m(COOH)=1.5%时，聚氨酯胶粘剂的初期剥离力、热稳定性最佳。本专利技术的有益效果是：磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的初期剥离力、热稳定性、耐水性、力学性能优异，且成本低。具体实施方式实施案例1：磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备原料如下：聚己内酯二元醇(PCL)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)、2，4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)；三乙胺(TEA)；乙烯-醋酸乙烯酯(EVA-BJ707)。磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备步骤如下：将PCL加入配有电动搅拌器、温度计和氮气进出口的四口烧瓶中，在120℃左右抽真空脱水30min；降温至70~90℃后，加入IPDI，在氮气保护下搅拌反应至—NCO达到理论值(二正丁胺法判断)，再加入DMPA、SDBS进行扩链反应，然后加入TEA中和反应；最后在强烈搅拌条件下加入EVA和计量的蒸馏水(按设定固含量计)，得到固含量高于50%(按配方要求设计)的水性聚氨酯乳液。实施案例2：采用德国Bruker公司的V70型傅立叶变换红外光谱仪进行红外测试。结果及分析：在SDBS的图谱中，3468和3417cm-1处为伯胺的N—H伸缩振动双吸收峰，而在SWPU谱图中只观察到3376cm-1处仲胺的N—H伸缩振动单吸收峰，无伯胺存在，两者对比说明，扩链剂SDBS(存在伯胺)反应完全；在2270cm-1处无吸收峰，说明反应结束后体系没有—NCO基团；1735和1534cm-1处为氨基甲酸酯基C—O的伸缩振动和N—H的弯曲振动，1240cm-1处为C—O—C伸缩振动。除以上聚氨酯典型的吸收峰之外，1047cm-1处出现磺酸根吸收峰；780和700cm-1处出现了双吸收峰说明是1，3-双取代的苯环结构。红外分析结果证实了SDBS作为亲水扩链剂全部引入PU链上，已成功制备出带有磺酸基的水性聚氨酯。实施案例3：采用台湾高铁科技股份有限公司的TS2000-S型多功能材料实验机，按照ISO-11644测定m(SDBS)对胶粘剂剥离强度的影响。结果及分析：随着SDBS用量的增加，样品的初期剥离力先增加。这是因为聚氨酯是一种由赋予膜柔韧性的软段和赋予强度和硬度的硬段交替组成的嵌段聚合物，SDBS含量增加，使聚氨酯硬段含量增加，同时SDBS合成的聚氨酯将苯环(共轭结构)引入主链的硬段，使硬段微区的刚性大大增加，从而增强聚氨酯的剥离强度。当SDBS含量增加到一定程度时，硬段含量过高，阻碍了聚氨酯分子链的运动，聚氨酯固化膜变脆，柔韧性下降，反而不利于粘接强度的提高，导致初期剥离力下降。因此，m(SDBSSDBS)=2%时，聚氨酯的剥离强度最大。实施案例4：采用台湾高铁科技股份有限公司的TS2000-S型多功能材料实验机，按照ISO-11644测定DMPA对胶粘剂剥离强度的影响。结果及分析：随着羧基含量增加，初期剥离力先增加后减小。这是因为随着—COOH含量增大，同时聚酯二元醇含量下降，导致具有很强的极性的氨酯基含量升高，它能与基材表面的极性基团形成氢键，形成粘接强度较大的接头，从而使初期剥离力变大，此时的剥离是内聚力的破坏。当DMPA含量增加到一定程度时，硬段含量过高，阻碍了聚氨酯分子链的运动，聚氨酯固化膜变脆，柔韧性下降，反而不利于粘接强度的提高，因此m(COOH)=1.5%时，聚氨酯的剥离强度最大。实施案例5：采用德国Netzsch公司热失重分析仪TG-209F1对胶膜进行热失重分析，测定m(SDBS)对胶粘剂热稳定性的影响。结果及分析：使用SDBS较只使用羧酸盐的聚氨酯相比，可以明显提高胶粘剂的热稳定性。WPU之所以比一般羧酸型WPU的耐高温性要高得多，是因为PU的硬段上引入强离子基团磺酸基使分子内库仑力和氢键作用均增强，同时SDBS中的苯环(共轭结构)被引入聚氨酯的主链上，硬段微区的刚性大大增加，使得聚合物具有较低的熔融熵。因而具有比其对应饱和脂肪链聚合物高得多的耐高温性。实施案例6：采用低速离心机SC-3610测试m(SDBS)对乳液稳定性的影响。结果及分析：聚氨酯乳液的稳定性主要依靠扩散双电层和溶剂化作用。当磺酸基含量增加时，粒子表面电荷密度增大，扩散双电层增强，产生巨大的静电作用，粒子间不易团聚，可形成稳定的乳液。一般水性聚氨酯要求有6个月以上的贮存期，因此，2%是在保证乳液稳定性要求的前提下SDBS的最佳用量。实施案例7：采用JEM-200CX型透射电子显微镜测定乳液粒子形态，得到EVA的物理改性的影响。结果及分析：乳胶粒都分散均匀，粒子间基本没有明显的粘并现象。自制的SWPU和EVA的粒径尺寸相当，平均粒径均为170nm左右；而两者共乳化之后的乳液粒径有所增大，乳液平均粒径在230nm左右，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂，制备原料如下：聚己内酯二元醇(PCL)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2，2‑二羟甲基丙酸(DMPA)、2，4‑二氨基苯磺酸钠(SDBS)；三乙胺(TEA)；乙烯‑醋酸乙烯酯(EVA‑BJ707)。

【技术特征摘要】
1.一种磺酸型水性聚氨酯胶粘剂，制备原料如下：聚己内酯二元醇(PCL)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)、2，4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)；三乙胺(TEA)；乙烯-醋酸乙烯酯(EVA-BJ707)。2.根据权利要求1所述的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂，其特征是其制备步骤如下：将PCL加入配有电动搅拌器、温度计和氮气进出口的四口烧瓶中，在120℃左右抽真空脱水30min；降温至70~90℃后，加入IPDI，在氮气保护下搅拌反应至—NCO达到理论值(二正丁胺法判断)，再加入DMPA、SDBS进行扩链反应，然后加入TEA中和反应；最后在强烈搅拌条件下加入EVA和计量的蒸馏水(按设定固含量计)，得到固含量高于50%(按配方要求设计)的水性聚氨酯乳液。3.根据权利要求1所述的磺酸型水性聚氨酯胶粘剂，其特征是所述的磺酸根比羧酸根的亲水性更强，在保证亲水性要求的前提下，降低总亲水性基团含量，从而提高WPU的耐水性。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩会义，
申请(专利权)人：韩会义，
类型：发明
国别省市：辽宁,21