本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
背景技术：
聚氨酯胶黏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黏剂。它是由异氰酸酯基与含有活性氢化合物聚合反应生成的高分子材料。具有优良的粘接性、突出的耐油、耐冲击、耐磨、耐低温等特性，因此，广泛应用于汽车、建筑、木材、家具、电子、医药、国防等各个领域。
按是否含有机溶剂，聚氨酯胶黏剂主要可分为溶剂型聚氨酯胶黏剂和水性聚氨酯胶黏剂，溶剂型聚氨酯胶黏剂是以聚氨酯类聚合物、多异氰酸酯为主体材料配制的溶剂型胶粘剂，具有粘结力强，初粘力大，耐低温以及适用范围广等优点，但是溶剂型聚氨酯胶粘剂在成膜阶段以及固化完成后会释放大量的挥发性有机物(voc)，不仅危害人体健康，而且污染环境。水性聚氨酯胶粘剂是指在聚氨酯基团中引入亲水基团使其溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，是一种环保工业胶粘剂，通过规避原料中有机溶剂的使用，大大降低了成品的voc排放，降低了对于环境的污染、对人体的危害，同时也减少了运输、仓储和使用过程中易燃易爆的危险性。因此，水性聚氨酯胶粘剂成为目前聚氨酯胶黏剂的主要研究和发展方向。
中国专利文献cn110343499a公开了一种水性胶黏剂，所述水性胶黏剂包括水性聚氨酯乳液60-80％，聚氨酯改性聚醚类缔合型增稠剂0.5-7％，无机填料10-30％，聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂0.05-0.5％，有机硅改性共聚物型流平剂0.05-0.5％，有机硅类消泡剂0.05-0.5％，异氰酸酯固化剂0.5-10％，各组分之和为100％。该文献公开的水性聚氨酯胶黏剂具有柔韧性、耐摩擦性、
开裂率低以及耐热性能好等优点，但是，其在施胶时的初粘效果差，易脱胶；固化成胶后的耐水性能较差，这些缺陷大大限制了水性聚氨酯胶粘剂的推广。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水性聚氨酯胶黏剂存在初粘性差以及固化后的耐水解性能差的缺陷，从而提供一种水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
为此，本发明提供如下技术方案：
一种水性聚氨酯胶黏剂，其原料包括聚氨酯乳液，还包括水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液。
进一步地，所述水性聚丙烯酸乳液和所述水性聚碳酸酯乳液的质量比为(3-7)：(1-5)。
进一步地，所述水性聚氨酯胶黏剂的原料还包括水性聚氨酯固化剂。
进一步地，所述水性聚氨酯固化剂包括质量比为(3-4)：(1-2)的聚异氰酸酯固化剂和丙二醇甲醚醋酸酯。
进一步地，按重量份数计，水性聚氨酯胶黏剂的原料包括聚氨酯乳液30-70份，水性聚丙烯酸乳液15-35份，水性聚碳酸酯乳液5-25份。
进一步地，所述水性聚氨酯固化剂的用量为原料总用量的4.8-9.1wt％。
进一步地，所述水性聚氨酯胶黏剂的原料还包括表面助剂0.1-1份和增稠剂0.5-2份；
其中，所述表面助剂为水性有机硅消泡剂、分散剂、流平剂和基材润湿剂中的至少一种；
所述增稠剂为聚氨酯缔合型流变助剂。
更进一步地，所述水性聚氨酯胶黏剂的原料还包括颜料0-1份；所述颜料为二氧化钛、碳黑和酞菁蓝中的至少一种。
进一步地，所述水性聚碳酸酯乳液为阴离子型聚碳酸酯分散体乳液。
进一步地，所述水性聚丙烯酸乳液是由油性烯类单体乳化在水中，然后在引发剂引发下合成的水性聚丙烯酸乳液；
其中，所述油性烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯以及其衍生物中的至少一种。
进一步地，所述聚氨酯乳液为氨基封端的聚氨酯预聚体通过自乳化产生的水乳液。
本发明还提供了一种水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
将聚氨酯乳液，水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液混合均匀，得混合溶液，即为所述水性聚氨酯胶黏剂。
进一步地，还包括将混合溶液与水性聚氨酯固化剂混合均匀的步骤。
进一步地，在将混合液和水性聚氨酯固化剂混合均匀之前，还包括将聚异氰酸酯固化剂和丙二醇甲醚醋酸酯混合均匀的步骤。
进一步地，还包括将表面助剂与聚氨酯乳液，水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液混合均匀后，再与增稠剂或增稠剂和色料混合的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，其原料包括聚氨酯乳液，还包括水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液。通过向聚氨酯乳液中同时添加水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液，可有效提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性以及固化后的耐水解性能和储存稳定性。
如果只添加水性聚丙烯酸乳液，虽然可以提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性，但是其固化后的耐水解性能不仅没有提高，反而更容易水解了。如果只添加水性聚碳酸酯乳液，虽然能够提高水性聚氨酯胶黏剂固化后的耐水解性能，但是其初粘性很差。而同时添加水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液，可起到协同作用：不仅有效提高了水性聚氨酯胶黏剂的初粘性，而且固化后的强度以及耐水解性能明显优于只添加水性聚碳酸酯乳液的水性聚氨酯胶黏剂。
2.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过限定水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液两者的质量比，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性以及固化后的耐水解性能和储存稳定性。
3.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过添加水性聚氨酯固化剂，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的固化性能以及固化后的耐水解性能和储存稳定性。
4.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过采用聚异氰酸酯固化剂和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物作为固化剂，并限定两者的质量比，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的光泽、硬度、附着力以及固化后的耐水解性能。
5.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过限定各原料的份数，以及水性聚氨酯固化剂的用量，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性以及固化后的耐水解性能和储存稳定性。
6.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过添加表面助剂和增稠剂，可提高水性聚氨酯胶黏剂的成膜性能和光泽特性，并进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性以及固化后的耐水解性能。
7.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过进一步限定水性聚碳酸酯乳液为阴离子型聚碳酸酯分散体乳液，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的稳定性。
8.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过进一步限定合成丙烯酸乳液的油性烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯以及其衍生物，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性。
9.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂，通过进一步限定聚氨酯乳液为氨基封端的聚氨酯预聚体通过自乳化产生的水乳液，可进一步提高水性聚氨酯胶黏剂固化后的强度以及耐水解性能。
10.本发明提供的水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，简单方便，而且制得的水性聚氨酯胶黏剂具有优异的初粘性和固化后的强度以及耐水解性能和储存稳定性。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
本发明技术方案中的涉及到的所有原料采用市售产品或现有的合成方法制得的都能够满足本发明技术方案的实施，但是，为便于各实施例和对比例的对比，聚氨酯乳液均采用科思创聚合物(中国)有限公司出售的型号为的u53的水性聚氨酯乳液，水性聚丙烯酸乳液均采用帝斯曼(中国)有限公司出售的型号为neocrylxk-12的水性丙烯酸树脂；水性聚碳酸酯乳液采用科思创聚合物(中国)有限公司出售的型号为bayhydroluh-2888的聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体；聚异氰酸酯固化剂采用科思创聚合物(中国)有限公司出售的型号desmodurrn的固化剂。
聚氨酯缔合型流变助剂均采用美国亚什兰集团生产的型号为natrosolperformax的羟乙基纤维素水性增稠剂配置的其含量为10wt％的水溶液。
消泡剂均采用瓦克(中国)有限公司出售的型号为sd-670的消泡剂；分散剂均采用杭州科盈化工有限公司出售的型号为kyc-9366的分散剂；流平剂均采用杭州科盈化工有限公司出售的型号为kyc-616的流平剂；基材润湿剂均采用成都硅宝科技有限公司出售的型号为kh-560的基材润湿剂。
实施例1
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将60kg聚氨酯乳液，15kg水性聚丙烯酸乳液，15kg水性聚碳酸酯乳液，0.2kg消泡剂，0.1kg分散剂，0.1kg流平剂和0.1kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.2kg酞菁蓝，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为10:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例2
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将50kg聚氨酯乳液，25kg水性聚丙烯酸乳液，20kg水性聚碳酸酯乳液，0.2kg消泡剂，0.1kg分散剂，0.1kg流平剂和0.1kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌30min；然后在此搅拌速率下，加入3.3kg去离子水，1kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.2kg碳黑，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为20:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例3
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将50kg聚氨酯乳液，15kg水性聚丙烯酸乳液，25kg水性聚碳酸酯乳液，0.4kg消泡剂，0.2kg分散剂，0.2kg流平剂和0.2kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌25min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.2kg二氧化钛，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为15:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例4
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将70kg聚氨酯乳液，20kg水性聚丙烯酸乳液，5kg水性聚碳酸酯乳液，0.4kg消泡剂，0.3kg分散剂和0.3kg流平剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂、0.5kg酞菁蓝和0.5kg二氧化钛，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为20:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例5
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将35kg聚氨酯乳液，35kg水性聚丙烯酸乳液，25kg水性聚碳酸酯乳液，0.4kg消泡剂，0.2kg分散剂，0.2kg流平剂和0.2kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.5kg酞菁蓝，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)60kg和丙二醇甲醚醋酸酯40kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为15:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例6
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将30kg聚氨酯乳液，30kg水性聚丙烯酸乳液，10kg水性聚碳酸酯乳液和0.1kg消泡剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水和2kg聚氨酯缔合型流变助剂，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)70kg和丙二醇甲醚醋酸酯30kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为12:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例7
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将50kg聚氨酯乳液，25kg水性聚丙烯酸乳液，20kg水性聚碳酸酯乳液、0.3kg消泡剂和0.2kg分散剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌30min；然后在此搅拌速率下，加入3.3kg去离子水和1kg聚氨酯缔合型流变助剂，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为20:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实施例8
本实施例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将60kg聚氨酯乳液，35kg水性聚丙烯酸乳液，5kg水性聚碳酸酯乳液和0.2kg消泡剂，0.1kg分散剂，0.1kg流平剂，0.1kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.2kg酞菁蓝，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为10:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
对比例1
本对比例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将60kg聚氨酯乳液，15kg水性聚碳酸酯乳液和0.2kg瓦克sd-670消泡剂，0.1kg分散剂，0.1kg流平剂，0.1kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.2kg酞菁蓝，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为10:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
对比例2
本对比例提供一种水性聚氨酯胶黏剂，其制备方法如下：
室温下，将60kg聚氨酯乳液，15kg水性聚丙烯酸乳液和0.2kg瓦克sd-670消泡剂，0.1kg分散剂，0.1kg流平剂，0.1kg基材润湿剂在500r/min搅拌速率下混合搅拌20min；然后在此搅拌速率下，加入8.8kg去离子水，0.5kg聚氨酯缔合型流变助剂和0.2kg酞菁蓝，得混合液；
在60℃，800r/min搅拌速率下，将聚异氰酸酯固化剂(desmodurrn)80kg和丙二醇甲醚醋酸酯20kg混合搅拌4h，即得水性聚氨酯固化剂；
将混合液和水性聚氨酯固化剂按质量比为10:1混合均匀，即得所述水性聚氨酯胶黏剂。
实验例
将上述各实施例和对比例制得的水性聚氨酯胶黏剂分别进行初粘强度、完全固化后剥离强度和完全固化后在70℃，湿度为50％的条件下保存7天后剥离强度的测试，具体的测试结果见表1；其中，初粘强度是通过粘结完成后15min直接测试的剥离强度来表征，初粘强度和剥离强度均按照gbt2791-1995的测试方法进行检测。
表1各实施例和对比例制得的水性聚氨酯胶黏剂的测试结果
由上表中的数据可知，水性聚丙烯酸乳液可明显提高制得的水性聚氨酯胶黏剂的初粘强度；水性聚碳酸酯乳液可提高完全固化强度，而且高温高湿处理后的强度有明显提升。本发明通过向聚氨酯乳液中同时添加水性聚丙烯酸乳液和水性聚碳酸酯乳液，可有效提高水性聚氨酯胶黏剂的初粘性以及固化后的耐水解性能和储存稳定性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。