一种紫外光固化水性聚氨酯粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种紫外光固化水性聚氨酯粘结剂及其制备方法。本发明专利技术紫外光固化水性聚氨酯粘结剂主要由水性紫外光固化树脂、紫外光固化引发剂、去离子水和水溶性助溶剂制备得到；所述水性紫外光固化树脂主要由聚醚多元醇、异氰酸酯、丙烯酸酯、光固化单体和成盐剂反应合成得到。本发明专利技术紫外光固化水性聚氨酯粘结剂的制备方法工艺简单，所得紫外光固化水性聚氨酯粘结剂固化膜收缩率低、粘接力强、固化快、剥离强度高、耐热性好、无VOC的挥发、使用简单方便、适用于胶膜与胶膜、胶膜与橡塑类材料的粘结。

A UV-curable waterborne polyurethane binder and its preparation method

The invention relates to an ultraviolet curable waterborne polyurethane binder and a preparation method thereof. The ultraviolet curable waterborne polyurethane binder of the invention is mainly prepared by water-borne ultraviolet curing resin, ultraviolet curing initiator, deionized water and water-soluble cosolvent; the waterborne ultraviolet curing resin is mainly synthesized by reaction of polyether polyol, isocyanate, acrylate, light-curable monomer and salt-forming agent. The ultraviolet curable waterborne polyurethane binder has the advantages of simple preparation process, low shrinkage, strong adhesion, fast curing, high peeling strength, good heat resistance, VOC-free volatilization, simple and convenient use, and is suitable for bonding between adhesive film and adhesive film, adhesive film and rubber-plastic materials.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光固化水性聚氨酯粘结剂及其制备方法
本专利技术属于化工产品
，涉及一种粘结剂。
技术介绍
近年来紫外光固化胶粘剂以其固化速度快、能耗低、环境友好等诸多优点在胶粘剂领域得到广泛的研究和推广。另外，由于其良好的光学性能，常用于粘接透明基材，如：玻璃，水晶，透明塑料，琉璃，宝石等材料。但现有的紫外光固化粘接剂仍存在一些弊端：如其稀释单体及其他多官能团丙烯酸酯内含有挥发性有机化合物组分，对环境及人体有一定的损害，虽然可以通过改良官能团聚合物的聚合度来制备出高固含量的紫外光固化粘接剂，以减少VOC排量，但由于其产物粘度对分子量的依赖关系，低分子量产物会导致体系粘度过大，且难以调节。因此高分子量的紫外光固化水性聚氨酯粘结剂已成为未来的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种收缩率低、粘接力强、固化快、剥离强度高、耐热性好、无VOC的挥发、使用简单方便的紫外光固化水性聚氨酯粘结剂及其制备方法,以解决现有技术问题。本专利技术方法是采用由水性紫外光固化树脂、紫外光固化引发剂、水溶性助溶剂和去离子水混合制成紫外光固化水性聚氨酯粘结剂，其中各种原料的重量份数比为：水性紫外光固化树脂30～70紫外光固化引发剂1～6水溶性助溶剂1～20去离子水10～40各种原料的优选重量份数比为水性紫外光固化树脂35～65紫外光固化引发剂2～5水溶性助溶剂5～15去离子水20～30原料的最佳重量份数比为水性紫外光固化树脂49紫外光固化引发剂3水溶性助溶9去离子水27本专利技术的生产工艺为：取上述重量份数比的水性紫外光固化树脂和用水溶性助溶剂溶解的紫外光固化引发剂充分搅拌均匀，最后加入去离子水混合搅拌制成紫外光固化水性聚氨酯粘结剂。其中水性紫外光固化树脂由聚酯多元醇、异氰酸酯、光固化单体和丙烯酸酯等聚合反应制成，其中上述原料重量份数比为：聚酯多元醇20～40异氰酸酯15～30丙烯酸酯20～40光固化单体15～25成盐剂2～8原料的最佳重量份数比为：聚酯多元醇38异氰酸酯25丙烯酸酯29光固化单体19成盐剂6聚酯多元醇可由聚醚多元醇代替。采用丙酮法法合成端烯基聚氨酯丙烯酸酯：首先，通过过量的异氰酸酯与聚酯多元醇在60℃～90℃反应2～5h，合成出聚氨酯预聚体，然后加入丙烯酸酯在30℃～50℃反应1h～3h，最后通过羟基的成盐反应，加入成盐剂和去离子水得到可溶于水中的聚氨酯丙烯酸酯，即水性紫外光固化树脂。其中水性光引发剂由芳酮类，包括二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶酰衍生物中选择。本专利技术优选的光引发剂为烷基芳酮类的羟基环已基苯基酮。水溶性助剂可以是：乙醇、丙酮、正丁醇、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或者几种。本专利技术优选的水溶性助剂的是丙酮和N,N-二甲基乙酰胺。丙烯酸酯可以是：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。本专利技术优选的丙烯酸酯的是丙烯酸丁酯。成盐剂可以是三乙胺、盐酸、醋酸种环氧丙烷中的一种或几种。本专利技术优选的成盐剂的是三乙胺。本专利技术制成的紫外光固化水性聚氨酯粘结剂使用时通过500W的汞灯照射，干燥时间为10～15秒，固化效果符合国家标准，对人体及环境无任何危害。具体实施方式：实例11.将26克异佛尔酮二异氰酸酯与40克经脱水处理的聚四氢呋喃醚二醇加入到80℃下安有搅拌桨、冷凝管和氮气保护的500ml三口烧瓶中，加入0.02克二月桂酸二丁基锡用作引发剂，在70～80℃下保温40～50分钟。2.加入7克2,2-二羟甲基丙酸和少量N,N-二甲基乙酰胺，反应2小时，反应期间可以使用丙酮调节粘度。3.降温，使三口烧瓶内温度为：40～48℃。4.加入7克季戍四醇三丙烯酸酯和29克丙烯酸丁酯继续反应30分钟。5.30分钟后加入20克双季戍四醇六丙烯酸酯和20克二丙二醇二丙烯酸酯并将温度调节至60℃，反应2小时。6.2小时后，降温至40℃加入三乙胺和少量去离子水中和，待分散均匀后，得到固含量为80%左右的紫外光固化水性树脂。实例21.将16.3克甲苯二异氰酸酯（TDI）与40克经脱水处理的聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）加入到安有搅拌桨、冷凝管和氮气保护的500ml三口烧瓶中，加入0.02克二月桂酸二丁基锡用作引发剂，加入3克有机蒙脱土在90℃下搅拌40～50分钟。2.加入5克2,2-二羟甲基丙酸和少量N,N-二甲基乙酰胺，反应1小时，反应期间可以使用丙酮调节粘度。3.降温至50℃加入31克丙烯酸羟丁酯，升温至80℃，反应两小时4.降温至40℃，加入三乙胺和少量去离子水中和分散，得到固含量75%的光固化水性树脂实例31.将43克异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）与40克经脱水处理的聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）加入到80℃下安有搅拌桨、冷凝管和氮气保护的500ml三口烧瓶中，加入0.02克二月桂酸二丁基锡用作引发剂，在70～80℃下保温40～50分钟。2.加入7克2,2-二羟甲基丙酸和少量N,N-二甲基乙酰胺，反应2小时，反应期间可以使用丙酮调节粘度。3.降温，使三口烧瓶内温度为：40～48℃。4.加入25克丙烯酸羟丁酯继续反应30分钟5.30分钟后加入20克双季戍四醇六丙烯酸酯和20克二丙二醇二丙烯酸酯并将温度调节至60℃，反应2小时。6.2小时后，降温至40℃加入三乙胺和少量去离子水中和，待分散均匀后，得到固含量为85%左右的紫外光固化水性树脂。实例4将上述实例1中制得的紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯69克加入混合容器中，开启搅拌，同时加入3克光引发剂、27克去离子水和9克N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至混合均匀，即得到紫外光固化水性聚氨酯粘结剂。此粘结剂粘接性优良，并具快速固化特性，同时对玻璃、橡塑制品和胶膜制品等基材附着力良好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外光固化水性聚氨酯粘结剂的制备方法，其特征在于，由水性紫外光固化树脂、紫外光固化引发剂、水溶性助溶剂和去离子水混合制成，其中各原料重量份数比如下：水性紫外光固化树脂       30～70紫外光固化引发剂         1～6水溶性助溶剂             1～20去离子水                 10～40其中水性紫外光固化树脂由聚酯多元醇、异氰酸酯、丙烯酸酯等聚合反应制成，其中上述材料重量份数比为：聚醚多元醇               10～50异氰酸酯                 15～35丙烯酸酯                 10～20光固化单体               10～30成盐剂                   1～10采用丙酮法法合成端烯基聚氨酯丙烯酸酯：首先，通过过量的异氰酸酯与聚酯多元醇在60℃～90℃反应2～4h，合成出聚氨酯预聚体，然后加入丙烯酸酯在30℃～50℃反应1h～3h，最后通过羟基的成盐反应，加入成盐剂和去离子水得到可溶于水中的聚氨酯丙烯酸酯，即水性紫外光固化树脂。

【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化水性聚氨酯粘结剂的制备方法，其特征在于，由水性紫外光固化树脂、紫外光固化引发剂、水溶性助溶剂和去离子水混合制成，其中各原料重量份数比如下：水性紫外光固化树脂30～70紫外光固化引发剂1～6水溶性助溶剂1～20去离子水10～40其中水性紫外光固化树脂由聚酯多元醇、异氰酸酯、丙烯酸酯等聚合反应制成，其中上述材料重量份数比为：聚醚多元醇10～50异氰酸酯15～35丙烯酸酯10～20光固化单体10～30成盐剂1～10采用丙酮法法合成端烯基聚氨酯丙烯酸酯：首先，通过过量的异氰酸酯与聚酯多元醇在60℃～90℃反应2～4h，合成出聚氨酯预聚体，然后加入丙烯酸酯在30℃～50℃反应1h～3h，最后通过羟基的成盐反应，加入成盐剂和去离子水得到可溶于水中的聚氨酯丙烯酸酯，即水性紫外光固化树脂。2.根据权利要求1所属的粘结剂，其特征在于：原料的重量份数比为：水性紫外光固化树脂35～65紫外光固化引发剂2～5水溶性助溶剂5～15去离子水20～30。3.根据权利要求1所属的粘结剂，其特征在于：水性紫外光固化树脂由聚酯多元醇、异氰酸酯、丙烯酸酯聚合反应制成，上述材料的重量份数比为：聚酯多元醇20～40异氰酸酯15～30丙烯酸酯20～40光固化单体15～25成盐剂2～8。4.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：水性紫外光固化树脂中，聚酯多元醇由聚醚多元醇替代。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周超，江龙，单久航，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22