一种单组分聚氨酯木材胶及其制备方法技术

本申请公开了一种单组分聚氨酯木材胶及其制备方法，该木材胶包括如下重量份的原料：聚氨酯预聚物：75～90份；填料：1～10份；增塑剂：0.1～5份；触変剂：1～10份；催化剂：0.01～1份；所述聚氨酯预聚物由如下重量份的原料反应制得：异氰酸酯：30～50份；聚醚二元醇：3～20份；聚醚三元醇：30～60份；聚醚四元醇：3～20份。本申请的聚氨酯木材胶在对榫卯结构进行粘接的过程中，外溢的残胶不易出现倒胶并粘附在工件表面的现象。工件表面的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种单组分聚氨酯木材胶及其制备方法


[0001]本申请涉及聚氨酯胶黏剂领域，尤其是涉及一种单组分聚氨酯木材胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们对生活品质的追求的不断提高，极大的推动了高端节能门窗及系统门窗的普及，特别是木门窗，由于其节能及亲近自然等优点，在高档建筑中应用广泛。在木门窗组装过程中，通常采用传统卯榫结构，然而由于不同地域温差的影响以及卯榫结构加工精度的缺陷，卯榫结构处存在松动的风险，从而影响木门窗的寿命及综合性能。
[0003]为了提高榫卯结构处的粘接强度和密封性，通常使用胶粘剂进行密封。在众多胶粘剂中，聚氨酯胶由于其强度高、耐候性强、固化速度快、水汽阻隔性能好、固化时微发泡等优点，被广泛作为门窗卯榫结构处密封粘接的选择。
[0004]然而，在榫卯结构组装过程中，聚氨酯胶黏剂在挤压力作用下容易从连接部位外溢，并出现倒胶现象，使得胶黏剂附着于木材工件表面，影响工件外观质量。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种单组分聚氨酯木材胶及其制备方法，能够有效解决聚氨酯胶黏剂在榫卯结构安装过程中容易倒胶并附着在工件表面的问题。组装后无需清理工件表面残胶，有效保障榫卯工件的外观质量。
[0006]第一方面，本申请提供一种单组分聚氨酯木材胶，其包括如下重量份的原料：聚氨酯预聚物：75～90份；填料：1～10份；增塑剂：0.1～5份；触変剂：1～10份；催化剂：0.01～1份；所述聚氨酯预聚物由如下重量份的原料反应制得：异氰酸酯：30～50份；聚醚二元醇：3～20份；聚醚三元醇：30～60份；聚醚四元醇：3～20份。
[0007]通过采用上述聚氨酯预聚物，能够显著的提高聚氨酯胶黏剂的抗倒胶性能，使得胶黏剂在外溢后保持竖直状态，不易倾覆在工件表面。具体的，该聚氨酯预聚物由二、三、四官能度的聚醚多元醇聚合得到；其中，二官能度的聚醚二元醇为线型长链分子，在聚合中主要起到扩链作用，可为聚氨酯预聚物提供良好的韧性，保障聚氨酯胶的剪切强度；而三、四官能度的聚醚多元醇能够促使预聚物交联形成网状结构，提高交联密度，尤其是大量四官能度聚醚多元醇的使用，使得预聚物的硬度大大提高，从而为聚氨酯胶黏剂提供优异的抗
倒胶性能。
[0008]优选的,所述聚醚二元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或多种。
[0009]优选的,所述聚醚三元醇选自聚氧化丙烯三醇、聚氧化乙烯三醇中的一种或其组合物。
[0010]所述聚醚四元醇选自聚氧化丙烯四醇、聚氧化乙烯四醇中的一种或其组合物。
[0011]优选的，异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或多种。
[0012]优选的，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二(2
‑
乙基己)酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异丁酯、4,5
‑
环氧四氢邻苯二甲酸二异辛酯、Mesamoll增塑剂中的一种或多种。
[0013]优选的，所述催化剂选自N,N
‑
二甲基环己胺、双(2
‑
二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'
‑
四甲基亚烷基二胺、三乙胺和N,N
‑
二甲基苄胺、双(2,2
‑
吗啉乙基)醚中的一种或多种。
[0014]优选的，所述触变剂采用疏水白炭黑，更优选采用比表面为100～300m2/g的疏水白炭黑，具体如赢创974，卡伯特720，瓦克H18。
[0015]优选的，所述增塑剂的用量为0.1～0.5份，所述聚醚二元醇的分子量为300～800；和/或所述聚醚四元醇的分子量为2000～6000；和/或所述聚醚四元醇的分子量为300～800。
[0016]在胶粘木材工件时，聚氨酯原料中的增塑剂能够调节体系粘度，提高胶料流动性和施工性能，但增塑剂容易迁移至表面影响防蚀、上漆等处理工序。本申请为克服该问题，采用了相对较低的增塑剂用量，有效防止增塑剂迁移现象；同时通过采用分子量适宜的多元醇原料，有效控制了聚氨酯的粘度，保障了其施工性能。
[0017]具体的，本申请采用了分子量较小的聚醚二元醇和聚醚四元醇，使聚合后的聚氨酯预聚物具有较低的粘性，有利于保障胶料整体的流动性、施工性。由于聚氨酯固化时的发泡特性，粘性过低容易导致胶料发泡严重，无法实现榫卯结构的紧密贴合，存在开裂风险。为此，本申请采用的聚醚三元醇分子量相对较高，有利于得到粘度适中的胶料，在保障聚氨酯木材胶施工性能的同时，有效解决增塑剂析出污染工件表面的问题。
[0018]另外，本申请基于各官能度多元醇的配比，通过采用短链聚醚二元醇、聚醚四元醇，能够增加聚氨酯预聚物的刚性；采用长链聚醚有利于增加聚氨酯预聚物的韧性。从而在保障混凝土剪切强度和抗倒胶性能。
[0019]需要说明的是，本申请所述的分子量均为数均分子量。
[0020]优选的，所述聚氨酯预聚物中，异氰酸基团与羟基基团的摩尔比为3.0～6.0。
[0021]适宜的摩尔比，有利于得到粘度适中的聚氨酯胶，并有效平衡其施工性能(流动性)和粘接性能(发泡程度)。
[0022]优选的，所述异氰酸酯预聚物按照如下方法制备得到：在加热条件下，将聚醚二元醇、聚醚四元醇、聚醚三元醇进行混合搅拌和真空干燥，降温后加入异氰酸酯，然后进行升温反应，反应完成后即得聚氨酯预聚物；优选的，所述加热条件的温度为100～120℃，更优选为100～110℃；优选的，所述降温后的温度为30～50℃；
优选的，所述升温反应的温度为70～80℃；优选的，所述升温反应的反应时间为2～3h。
[0023]优选的，所述木材胶的原料还包括0.3～1份的促粘剂，所述促粘剂采用异氰酸酯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂与丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或几种。
[0024]优选的，所述促粘剂选自3
‑
异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β
‑
(3、4环氧环己基)
‑
乙基三乙氧基硅烷、β
‑
(3、4环氧环己基)
‑
乙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷和γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的一种或者多种。
[0025]上述几种硅烷偶联剂一方面能够通过通过异氰酸酯基团、环氧基团或丙烯酰氧基团与聚氨酯本体形成化学键合，另一方面可通过硅羟基团与木材表面通过氢键力、范德华力等连接，从而有效提高聚氨酯胶与木材工件的粘接力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组分聚氨酯木材胶，其特征在于，包括如下重量份的原料：聚氨酯预聚物：75～90份；填料：1～10份；增塑剂：0.1～5份；触変剂：1～10份；催化剂：0.01～1份；所述聚氨酯预聚物由如下重量份的原料反应制得：异氰酸酯：30～50份；聚醚二元醇：3～20份；聚醚三元醇：30～60份；聚醚四元醇：3～20份。2.根据权利要求1所述的一种单组分聚氨酯木材胶，其特征在于，所述增塑剂的用量为0.1～0.5份，所述聚醚二元醇的分子量为300～800；和/或所述聚醚四元醇的分子量为2000～6000；和/或所述聚醚四元醇的分子量为300～800。3.根据权利要求2所述的一种单组分聚氨酯木材胶，其特征在于，所述聚氨酯预聚物中，异氰酸基团与羟基基团的摩尔比为3.0～6.0。4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种单组分聚氨酯木材胶，其特征在于，所述异氰酸酯预聚物按照如下方法制备得到：在加热条件下，将聚醚二元醇、聚醚四元醇、聚醚三元醇进行混合搅拌和真空干燥，降温后加入异氰酸酯，然后进行升温反应，反应完成后即得聚氨酯预聚物；优选的，所述加热条件的温度为100～120℃；优选的，所述降温后的温度为30～50℃；优选的，所述升温反应的温度为70...

【专利技术属性】
技术研发人员：应天祥，李云龙，何丹薇，何永富，陶小乐，方康峻，王斌杰，
申请(专利权)人：杭州之江新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：