聚氨酯粘合剂及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种聚氨酯粘合剂及其制备工艺，该粘合剂由二异氰酸酯50‑60重量份、烃基单体50‑120重量份、亲水性单体5‑12重量份、疏水凹凸棒土15‑25重量份、催化剂0.6‑4重量份、扩链剂4‑8重量份、去离子水40‑80重量份与疏水还原氧化石墨烯0.5‑0.8重量份制备而成，通过预聚体的制备、中和成盐、疏水凹凸棒土的制备、疏水还原氧化石墨烯的制备、中间体的制备与扩链工艺得到最终产品，本发明专利技术通过在胶粘剂中加入改性后的凹凸棒土与还原氧化石墨烯，提升胶粘剂的防水能力、初粘性与干燥速度；本发明专利技术还通过进行中间体的制备工序，在扩链反应之前对预聚体进行稀释与乳化，能够提升凹凸棒土与还原氧化石墨烯在胶粘剂体系中的分散效果，同时能够提升扩链效果。

Polyurethane Adhesive and Its Preparation Technology

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯粘合剂及其制备工艺
本专利技术属于胶粘剂
，具体的，涉及一种聚氨酯粘合剂及其制备工艺。
技术介绍
聚氨酯粘合剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团或异氰酸酯基的胶粘剂，聚氨酯粘合剂具备优异的抗剪切强度与抗冲击特性，适用于多种结构性粘接领域，并具备优异的柔韧特性，由于其对多种基材都具有粘接适应性且具有优秀的粘接性能，聚氨酯粘合剂在粘接领域也得到了快速的发展。聚氨酯粘合剂按照溶剂的不同主要分为水性聚氨酯胶粘剂、溶剂型聚氨酯胶粘剂以及无溶剂型聚氨酯胶粘剂，其中溶剂型聚氨酯胶粘剂是过去使用最多的一种聚氨酯胶粘剂，但是这一类聚氨酯胶粘剂在生产、使用过程中以及使用之后会挥发大量的有毒气体，对环境造成了严重的不利影响，随着环保意识的增强，水性聚氨酯胶粘剂也得到了人们的重视与快速发展，如今，水性聚氨酯胶粘剂已经逐渐成为主流胶粘剂，但是水性聚氨酯胶粘剂虽然具有环境友好的特性，但是同时也用有初粘性差、干燥速度慢以及耐水性差等缺点，而胶粘剂的初粘性差以及干燥速度慢都会直接影响胶粘剂的粘合效果，因此其施工难度相较于溶剂型聚氨酯胶粘剂也大大提升，为了解决这一问题，提供一种干燥速度快、初粘性能好的胶粘剂，本专利技术提供了以下技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯粘合剂及其制备工艺。本专利技术需要解决的技术问题为：1、在现有技术中，水性聚氨酯胶粘剂的初粘力较差，在使用水性聚氨酯胶粘剂时，容易出现胶粘剂粘接的两层出现错位的状况，如果胶粘剂所粘接的两层中至少有一层是软质材料，甚至还会出现变形等状况；2、水性聚氨酯粘合剂的一大缺点就是干燥速度慢，干燥速度慢一方面会直接导致粘接固定时间变长，而随着胶粘剂干燥固定的时间变长，会对粘接效果造成影响，提升工作人员在粘接过程中的工作强度，增多工作内容。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种聚氨酯粘合剂，由以下重量份的材料加工制成；二异氰酸酯50-60重量份、烃基单体50-120重量份、亲水性单体5-12重量份、疏水凹凸棒土15-25重量份、催化剂0.6-4重量份、扩链剂4-8重量份、去离子水40-80重量份与疏水还原氧化石墨烯0.5-0.8重量份；所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或至少两种的混合；烃基单体为分子量为800-5000的聚酯多元醇，具体的，聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇、聚乙二酸-1,4-丁二醇酯二醇中的一种；亲水性单体为2，2-二烃甲基丙酸、N-甲基二乙醇胺、乙二胺基乙磺酸钠中的一种或至少两种的混合；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、N,N-二甲基环己胺、三己胺、N,N-二甲基苄胺、N,N,N’N’-四甲基亚烷基二胺中的一种；所述扩链剂为三羟甲基丙烷、乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或至少两种混合物；一种聚氨酯粘合剂的制备工艺，包括如下步骤：步骤一：预聚体的制备；S1、对烃基单体与亲水性单体进行脱水处理，脱水处理的方法为：将烃基单体与亲水性单体混合均匀后在90-110℃、0.09-0.1MPa的条件下脱水1.5-3h得到脱水烃基单体与脱水亲水性单体的混合物A；S2、将混合物A加入反应釜中，在60-85℃的温度下加入二异氰酸酯与催化剂，回流反应2-4h，得到聚氨酯预聚物，回流预聚过程在惰性气体保护气氛中进行，其中二异氰酸酯的加入方法为，首先向混合物A中加入2/3的二异氰酸酯，回流反应1.5-2h后再向其中加入剩余的1/3二异氰酸酯，继续回流反应0.5-2h后得到聚氨酯预聚物；S3、将5-7重量份环氧树脂、2-5重量份聚甲基丙烯酸甲酯与2-5重量份苯甲醚混合后加热至75-90℃后保温5-10min后得到混合物B，加热过程中对混合物进行搅拌；S4、将温度为75-90℃的混合物B加入步骤S2中得到的聚氨酯预聚物，调节反应温度至70-90℃后搅拌反应0.5-1h得到预聚体；在该步骤中，首先加入部分二异氰酸酯回流反应一段时间能够保证聚氨酯预聚体的分子量，使胶粘剂体系在后续能够保证合适的初粘性与流动性，在之后再加入剩余的二异氰酸酯继续进行回流反应，能够在聚氨酯预聚体上接入亲水基团，保证聚氨酯预聚体在水中的分散性，同时通过环氧树脂与聚甲基丙烯酸甲酯对聚氨酯预聚体进行改性，其中环氧树脂能够提升聚氨酯预聚体的耐温耐水性能，聚甲基丙烯酸甲酯能够提升聚氨酯预聚体的初粘性与固化性能；步骤二：中和成盐：向上一步骤中的反应产物中加入丙酮搅拌均匀进行降粘，向其中加入中和剂搅拌均匀，在40-50℃的温度下中和成盐0.5-1h,其中中和剂为浓度50％-60％的三乙胺水溶液，中和剂的添加量为10-16重量份；步骤三：疏水凹凸棒土的制备；SS1、将凹凸棒土浸润在饱和氯化钠溶液中，在30-35℃的温度下静置20-30h后取出，用去离子水对凹凸棒土冲洗5-7遍后，将凹凸棒土浸润在去离子水中，超声处理10-20min后取出干燥、粉碎，干燥温度不超过400℃；SS2、将步骤SS1中得到的凹凸棒土加入十六烷基三甲基溴化铵的饱和水溶液中，超声处理8-10min，得到有机改性的凹凸棒土，将十六烷基三甲基溴化铵接枝至凹凸棒土表面，提升凹凸棒土的疏水性能，将接枝结束的凹凸棒土取出后烘干、粉碎过200目筛后得到疏水凹凸棒土；通过对凹凸棒土进行疏水改性一方面可以提升凹凸棒土在胶粘剂体系中的分散效果，同时提升凹凸棒土的疏水性能够降低凹凸棒土吸水保水对胶粘剂体系干燥速度的影响，在胶粘剂体系中加入该经过改性的凹凸棒土能够提升胶粘剂的粘接性能、保温隔热等性能；步骤四：疏水还原氧化石墨烯的制备；将还原氧化石墨烯加入丙酮中混合均匀形成固液混合相，向固液混合相中加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀后在25-40℃的惰性气体环境下反应20-24h后过滤，在25-30℃的温度下真空干燥，其中还原氧化石墨烯、丙酮与甲苯二异氰酸酯的质量之比为1:10-25：5-10；该步骤能够在还原氧化石墨烯的表面接枝甲苯二异氰酸酯基团，对还原氧化石墨烯的表面进行疏水改性；步骤五：中间体的制备；将步骤三中得到的改性疏水凹凸棒土与步骤四中得到的疏水还原氧化石墨烯加入去离子水中，混合搅拌均匀后向其中加入阿拉伯胶，以960-1420r/min的转速高速搅拌15-25min进行乳化，形成改性疏水凹凸棒土与还原氧化石墨烯的乳液，使凹凸棒土与还原氧化石墨烯能够均匀分散得到悬浮液C，其中改性疏水凹凸棒土、还原氧化石墨烯、阿拉伯胶与去离子水的质量比为30-40:1-2：4-6:150-300；取40-80重量份的去离子水加入步骤一中所得到的预聚体中，然后以4200-5000r/min的转速高速搅拌20-30min，对预聚体进行稀释与乳化；将悬浮液C加入经过稀释与乳化的预聚体中，以3600-4800r/min的转速高速搅拌5-10min，使悬浮液C与预聚体均匀混合得到中间体；该步骤中，首先加入去离子水能够起到稀释的效果，提升悬浮液C与预聚体的均匀混合程度，以及后续工序中扩链剂的分散效果；步骤六：扩链，将扩链剂加入去离子水中，使扩链剂完全溶于水或与水互溶，其中扩链剂与去离子水的质量比为0.5-1:1，提升上一步骤所得到的中间体温度至65-90℃后向其中加入扩链剂的水溶液，搅拌反应0.5-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.聚氨酯粘合剂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：预聚体的制备；S1、对50‑120重量份的烃基单体与5‑12重量份亲水性单体进行脱水处理，得到脱水烃基单体与脱水亲水性单体的混合物A；S2、将混合物A加入反应釜中，在60‑85℃的温度下加入50‑60重量份的二异氰酸酯与0.6‑4重量份的催化剂，回流反应2‑4h，得到聚氨酯预聚物，回流预聚过程在惰性气体保护气氛中进行，其中二异氰酸酯的加入方法为，首先向混合物A中加入2/3的二异氰酸酯，回流反应1.5‑2h后再向其中加入剩余的1/3二异氰酸酯，继续回流反应0.5‑2h后得到聚氨酯预聚物；S3、将5‑7重量份环氧树脂、2‑5重量份聚甲基丙烯酸甲酯与2‑5重量份苯甲醚混合后加热至75‑90℃后保温5‑10min后得到混合物B，加热过程中对混合物进行搅拌；S4、将温度为75‑90℃的混合物B加入步骤S2中得到的聚氨酯预聚物，调节反应温度至70‑90℃后搅拌反应0.5‑1h得到预聚体；步骤二：中和成盐：向上一步骤中的反应产物中加入丙酮搅拌均匀，再向其中加入中和剂搅拌均匀，在40‑50℃的温度下中和成盐0.5‑1h,其中中和剂为浓度50％‑60％的三乙胺水溶液，中和剂的添加量为10‑16重量份；步骤三：疏水凹凸棒土的制备；步骤四：疏水还原氧化石墨烯的制备；步骤五：中间体的制备；将步骤三中得到的改性疏水凹凸棒土与步骤四中得到的疏水还原氧化石墨烯加入去离子水中，混合搅拌均匀后向其中加入阿拉伯胶，以960‑1420r/min的转速高速搅拌15‑25min进行乳化，形成改性疏水凹凸棒土与还原氧化石墨烯的乳液，其中改性疏水凹凸棒土、还原氧化石墨烯、阿拉伯胶与去离子水的质量比为30‑40:1‑2：4‑6:150‑300；取40‑80重量份的去离子水加入步骤一中所得到的预聚体中，然后以4200‑5000r/min的转速高速搅拌20‑30min，对预聚体进行稀释与乳化；将悬浮液C加入经过稀释与乳化的预聚体中，以3600‑4800r/min的转速高速搅拌5‑10min，使悬浮液C与预聚体均匀混合得到中间体；步骤六：扩链，将4‑8重量份的扩链剂加入去离子水中，使扩链剂完全溶于水或与水互溶，其中扩链剂与去离子水的质量比为0.5‑1:1，提升上一步骤所得到的中间体温度至65‑90℃后向其中加入扩链剂的水溶液，搅拌反应0.5‑1h后得到水性聚氨酯粘合剂，将水性聚氨酯粘合剂在负压环境下升温至65‑90℃除去剩余的有机溶剂；步骤七：向上一步骤中得到的水性聚氨酯粘合剂中加入增稠剂、流平剂、杀菌剂、消泡剂等添加剂，搅拌均匀后得到成品的水性聚氨酯粘合剂。...

【技术特征摘要】
1.聚氨酯粘合剂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：预聚体的制备；S1、对50-120重量份的烃基单体与5-12重量份亲水性单体进行脱水处理，得到脱水烃基单体与脱水亲水性单体的混合物A；S2、将混合物A加入反应釜中，在60-85℃的温度下加入50-60重量份的二异氰酸酯与0.6-4重量份的催化剂，回流反应2-4h，得到聚氨酯预聚物，回流预聚过程在惰性气体保护气氛中进行，其中二异氰酸酯的加入方法为，首先向混合物A中加入2/3的二异氰酸酯，回流反应1.5-2h后再向其中加入剩余的1/3二异氰酸酯，继续回流反应0.5-2h后得到聚氨酯预聚物；S3、将5-7重量份环氧树脂、2-5重量份聚甲基丙烯酸甲酯与2-5重量份苯甲醚混合后加热至75-90℃后保温5-10min后得到混合物B，加热过程中对混合物进行搅拌；S4、将温度为75-90℃的混合物B加入步骤S2中得到的聚氨酯预聚物，调节反应温度至70-90℃后搅拌反应0.5-1h得到预聚体；步骤二：中和成盐：向上一步骤中的反应产物中加入丙酮搅拌均匀，再向其中加入中和剂搅拌均匀，在40-50℃的温度下中和成盐0.5-1h,其中中和剂为浓度50％-60％的三乙胺水溶液，中和剂的添加量为10-16重量份；步骤三：疏水凹凸棒土的制备；步骤四：疏水还原氧化石墨烯的制备；步骤五：中间体的制备；将步骤三中得到的改性疏水凹凸棒土与步骤四中得到的疏水还原氧化石墨烯加入去离子水中，混合搅拌均匀后向其中加入阿拉伯胶，以960-1420r/min的转速高速搅拌15-25min进行乳化，形成改性疏水凹凸棒土与还原氧化石墨烯的乳液，其中改性疏水凹凸棒土、还原氧化石墨烯、阿拉伯胶与去离子水的质量比为30-40:1-2：4-6:150-300；取40-80重量份的去离子水加入步骤一中所得到的预聚体中，然后以4200-5000r/min的转速高速搅拌20-30min，对预聚体进行稀释与乳化；将悬浮液C加入经过稀释与乳化的预聚体中，以3600-4800r/min的转速高速搅拌5-10min，使悬浮液C与预聚体均匀混合得到中间体；步骤六：扩链，将4-8重量份的扩链剂加入去离子水中，使扩链剂完全溶于水或与水互溶，其中扩链剂与去离子水的质量比为0.5-1:1，提升上一步骤所得到的中间体温度至65-90℃后向其中加入扩链剂的水溶液，搅拌反应0.5-1h后得到水性聚氨酯粘合剂，将水性聚氨酯粘合剂在负压环境下升温至65-90℃除去剩余的有机溶剂；步骤七：向上一步骤中得到的水性聚氨酯粘合剂中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：李智远，
类型：发明
国别省市：浙江,33