一种耐高温水性环保胶粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温水性环保胶粘剂及其制备方法，包括以下重量份原料：改性聚氨酯预聚体60‑80份、改性丙烯酸树脂30‑40份、偶联剂10‑20份，聚乙烯醇15‑20份，交联剂20‑30份和去离子水300‑400份；由以下步骤制备：步骤S1、制备改性聚氨酯基料；步骤S2、以去离子水作为溶剂进行交联反应得到高温水性环保胶粘剂；并制备了含有大量苯环和硅氧键的改性聚氨酯预聚体，使制备得到的胶粘剂有较大的交联密度和较高的键能，具有较好的热稳定性；本发明专利技术解决了现有技术中存在的水性聚氨酯胶粘剂高温条件下粘结强度下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温水性环保胶粘剂及其制备方法
本专利技术属于水性胶粘剂
，具体地，涉及一种耐高温水性环保胶粘剂及其制备方法。
技术介绍
耐高温胶粘剂广泛应用于航空航天、电子、汽车、机械制造等高
随着科学技术的迅速发展，对胶粘剂在特殊环境下耐热性的要求越来越高。水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。在环保和健康安全问题被广泛关注的今天，水性胶粘剂以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等特点，用水性黏合剂来取代溶剂型胶粘剂，对改善工作环境，减少环境污染，降低工作强度，避免火灾发生的危险等方面都非常有效，水性胶粘剂替代溶剂型产品已是大势所趋，对水性胶粘剂的特殊功能化改性成为热点研究对象。目前的水性聚氨酯胶粘剂，主要适用于高档出口鞋的生产，汽车内饰制作，PVC卡基复合，纸/塑复合粘贴及塑/塑复合粘贴等领域。但在高温的粘合环境中，大分子中的活泼基团因高温或者与活性介质分子发生水解、氧化等化学反应，大分子主价键发生破坏、裂解，导致粘结强度下降，出现不耐酸碱或者不耐水的问题，使得应用范围受限。因此，制备一种具有较好耐高温性能的水性聚氨酯胶粘剂具有较高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温水性环保胶粘剂及其制备方法，解决了现有技术中存在的水性聚氨酯胶粘剂高温条件下粘结强度下降的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种耐高温水性环保胶粘剂，包括以下重量份原料：改性聚氨酯预聚体60-80份、改性丙烯酸树脂30-40份、偶联剂10-20份，聚乙烯醇15-20份，交联剂20-30份和去离子水300-400份；该种耐高温水性环保胶粘剂的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：将配方重量份的改性聚氨酯预聚体、改性丙烯酸树脂、偶联剂和聚乙烯醇分别加入到混料罐中，在转速为160-180r/min的条件下，搅拌混合均匀，然后升温至60-80℃，保温处理2-4h，得到改性聚氨酯基料；步骤S2：将改性聚氨酯基料加入到配方重量份的去离子水中，再加入交联剂，在温度为38-40℃，转速为2000-3000r/min的条件下，分散均匀后，即得耐高温水性环保胶粘剂。作为本专利技术的进一步方案，所述改性聚氨酯预聚体由如下步骤制备：步骤A1：将混合多元醇和混合多元酸按照质量比为1:1.4的比例加入到蒸馏釜中，然后加入蒸馏釜内物质总质量0.02％的四异丙基钛酸酯，密封蒸馏釜后，向蒸馏釜内通入氮气，并将蒸馏釜内部加热至130-150℃，以300-600r/min的转速边搅拌边反应，反应产生的水分经过冷凝后引出，料温升温至210-240℃后保温1-2h，停止通入氮气，并抽真空至-0.01MPa，当酸值小于10mgKOH/g后，得到链两端含有羟基的中间体1；步骤A2：控制蒸馏釜内温度为180-220℃，向中间体1中加入苯酐，以200-400r/min的转速搅拌混合，边搅拌边反应2h，中间体1一端的羟基与苯酐中的醚键加成，得到苯环一端羧基，相邻另一端通过醚键连接的中间体1的聚合物，升温蒸馏釜内部温度至220-250℃，同时将蒸馏釜内部抽真空至-0.01MPa，搅拌保持转速不变，反应2h，得到以苯环为中心两端对称的聚合物，将蒸馏釜内温度降低至160℃后，继续抽真空除去水分后，将含有苯环的苯酐插入到中间体1中得到中间体2；步骤A3：将甲基硅油和二苯基甲烷二异酸酯按照摩尔比为1:2的比例加入到反应釜中，加热反应釜至80-90℃，并充入氮气保护，将二苯基甲烷二异酸酯一端的异氰酸根与甲基硅油两端的羟基反应，反应3-4h后，冷却至室温，得到中间体3；步骤A4：将中间体2和丙酮按照体积比为1:2的比例加入到反应釜中，升温反应釜温度至60-80℃，向反应釜内滴加中间体3，滴加完毕后，中间体2两端的羟基与中间体3两端的异氰酸根反应，反应4-6h，然后向反应釜内加入扩链剂，所述扩链剂用量为中间体2总质量的5％-8％，保持温度不变继续反应2-4h，减压蒸馏去除体系中的丙酮，即得到改性聚氨酯预聚体。作为本专利技术的进一步方案，所述混合多元醇为新戊二醇和1，6-己二醇按照质量比为1:1的比例混合组成。作为本专利技术的进一步方案，所述混合多元酸为间苯二甲酸、对苯二甲酸葵二酸和己二酸按照质量比为3:1:3:1的比例混合组成。作为本专利技术的进一步方案，所述扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或多种以任意比例混合。作为本专利技术的进一步方案，所述改性丙烯酸树脂由如下方法制备：步骤B1：将苯乙烯、丙烯酸、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯按照4:2:1:1的质量比混合均匀，得到第一混合物，加入第一混合物总重量5％的偶氮二异丁氰，混合均匀后得到第二混合物；步骤B2：向反应釜中加入甲苯，升温至100-110℃，回流保温10-15min，保持温度不变，向反应釜中滴加第二混合物，控制滴加速度为5-10滴/秒，滴加完毕后，回流保温2-3h；步骤B3：向反应釜中加入反应釜中物质总重量1.5％的过氧化二苯甲酰，在温度为90-100℃条件下，回流保温1-2h，然后冷却至室温，过滤后，制得改性丙烯酸树脂。作为本专利技术的进一步方案，步骤B2中所述甲苯与第二混合物的体积比为2-3:1。作为本专利技术的进一步方案，所述偶联剂是硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570中的任意一种。作为本专利技术的进一步方案，所述交联剂是乙二胺、丁二胺和碳化二亚胺中的任意一种。一种耐高温水性环保胶粘剂的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：将配方重量份的改性聚氨酯预聚体、改性丙烯酸树脂、偶联剂和聚乙烯醇分别加入到混料罐中，在转速为160-180r/min的条件下，搅拌混合均匀，然后升温至60-80℃，保温处理2-4h，得到改性聚氨酯基料；步骤S2：将改性聚氨酯基料加入到配方重量份的去离子水中，再加入交联剂，在温度为38-40℃，转速为2000-3000r/min的条件下，分散均匀后，即得耐高温水性环保胶粘剂。本专利技术的有益效果：本专利技术通过以去离子水为溶剂，将改性聚氨酯预聚体经过外交联，得到绿色环保的聚氨酯胶粘剂，通过添加聚乙烯醇能够降低胶粘剂的粘度，制得的水性胶粘剂具有粘结强度高和耐高温水解的特性；本专利技术以对称度极高的新戊二醇和1，6-己二醇混合后得到混合多元酸与芳香/脂肪多元酸为原料，四异丙基钛酸酯为催化剂条件下反应制得链两端含有羟基的中间体1，再以中间体1为原料，原有的四异丙基钛酸酯继续作为催化剂的条件下，将具有苯环结构的苯酐与中间体1进行反应，得到以苯环为中心对称结构的中间体2，苯酐的加入利于提高聚氨酯分子链中的苯环的数量，增加了分子链段的刚性，同时利于后续加大交联密度，氢键作用增强，增大了内聚能，提高了水性胶粘剂的热稳定性；用甲基硅油对二苯基甲烷二异酸酯进行改性，二苯基甲烷二异酸酯一端的异氰酸根与甲基硅油两端的羟基接枝，将甲基硅油插入到两个二苯基甲烷二异酸酯之间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温水性环保胶粘剂，其特征在于：包括以下重量份原料：改性聚氨酯预聚体60-80份、改性丙烯酸树脂30-40份、偶联剂10-20份，聚乙烯醇15-20份，交联剂20-30份和去离子水300-400份；/n该种耐高温水性环保胶粘剂的制备方法，具体包括以下步骤：/n步骤S1：将配方重量份的改性聚氨酯预聚体、改性丙烯酸树脂、偶联剂和聚乙烯醇分别加入到混料罐中，在转速为160-180r/min的条件下，搅拌混合均匀，然后升温至60-80℃，保温处理2-4h，得到改性聚氨酯基料；/n步骤S2：将改性聚氨酯基料加入到配方重量份的去离子水中，再加入交联剂，在温度为38-40℃，转速为2000-3000r/min的条件下，分散均匀后，即得耐高温水性环保胶粘剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温水性环保胶粘剂，其特征在于：包括以下重量份原料：改性聚氨酯预聚体60-80份、改性丙烯酸树脂30-40份、偶联剂10-20份，聚乙烯醇15-20份，交联剂20-30份和去离子水300-400份；
该种耐高温水性环保胶粘剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将配方重量份的改性聚氨酯预聚体、改性丙烯酸树脂、偶联剂和聚乙烯醇分别加入到混料罐中，在转速为160-180r/min的条件下，搅拌混合均匀，然后升温至60-80℃，保温处理2-4h，得到改性聚氨酯基料；
步骤S2：将改性聚氨酯基料加入到配方重量份的去离子水中，再加入交联剂，在温度为38-40℃，转速为2000-3000r/min的条件下，分散均匀后，即得耐高温水性环保胶粘剂。


2.根据权利要求1所述的一种耐高温水性环保胶粘剂，其特征在于：所述改性聚氨酯预聚体由如下步骤制备：
步骤A1：将混合多元醇和混合多元酸按照质量比为1:1.4的比例加入到蒸馏釜中，然后加入蒸馏釜内物质总质量0.02％的四异丙基钛酸酯，密封蒸馏釜后，向蒸馏釜内通入氮气，并将蒸馏釜内部加热至130-150℃，以300-600r/min的转速边搅拌边反应，反应产生的水分经过冷凝后引出，料温升温至210-240℃后保温1-2h，停止通入氮气，并抽真空至-0.01MPa，当酸值小于10mgKOH/g后，得到中间体1；
步骤A2：控制蒸馏釜内温度为180-220℃，向中间体1中加入苯酐，以200-400r/min的转速搅拌混合，边搅拌边反应2h后，升温蒸馏釜内部温度至220-250℃，同时将蒸馏釜内部抽真空至-0.01MPa，搅拌保持转速不变，反应2h，将蒸馏釜内温度降低至160℃后，继续抽真空除去水分后，得到中间体2；
步骤A3：将甲基硅油和二苯基甲烷二异酸酯按照摩尔比为1:2的比例加入到反应釜中，加热反应釜至80-90℃，并充入氮气保护，反应3-4h后，冷却至室温，得到中间体3；
步骤A4：将中间体2和丙酮按照体积比为1:2的比例加入到反应釜中，升温反应釜温度至60-80℃，向反应釜内滴加中间体3，滴加完毕后反应4-6h，然后向反应釜内加入扩链剂，所述扩链剂用量为中间体2总质量的5％-8％，保持温度不变继续反应2-4h，减压蒸馏去除体系中的丙酮，即得到改性聚氨酯预聚体。


3.根据权利要求2所述的一种耐高温水性环...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄蓉，
申请(专利权)人：广州菩曦环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44