一种高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法

本发明属于胶粘剂的，尤其是涉及一种高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。

背景技术：

1、水性聚氨酯胶粘剂是指在聚氨酯分子链上引入亲水基团和亲水结构，使其能够溶于水或分散在水中的聚氨酯胶粘剂。水性聚氨酯胶粘剂具有无气味，无毒无害，安全环保的优点。胶合板是家具常用材料之一，为人造板三大板之一。目前常用于胶合板的胶粘剂有脲醛胶、酚醛胶等。

2、脲醛胶黏剂价格低廉，粘接效果良好，但随着时间的推移，脲醛胶会发生水解释放出甲醛，对用户构成极大的安全威胁。酚醛胶在使用时需要对板材进行高温加热固化，影响了生产效率，而且由于竹材或木材的导热性差，难免造成固化不均匀的情况。而水性聚氨酯胶粘剂无甲醛释放，在常温下便可以固化，施胶操作简便，可很好的应用于胶合板粘接。但是，目前水性聚氨酯胶粘剂存在固含量低，耐水性较差和易燃的问题，仍有待进一步改进。

技术实现思路

1、为了更好的使水性聚氨酯胶粘剂应用于胶合板粘接，本发明首要目的是提供一种高固含、易于使用、具有良好耐水性和阻燃性能的水性聚氨酯胶粘剂。

2、本发明另一目的是提供上述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，通过先合成小粒径的聚氨酯乳液，再将其和大粒径聚氨酯乳液进行混合，体系粒径分布变宽，使聚氨酯乳液的固含量提高；将线性的聚氨酯链段交联成具有网状结构的更加致密的聚氨酯树脂，提高了水性聚氨酯的耐水性、耐热性以及粘接强度；反应得到的基体聚氨酯进一步用丙烯酸酯进行改性，提高了聚氨酯胶粘剂的耐水性，同时将二甲基乙烯基膦酸酯接入到分子中，提高聚氨酯胶粘剂的阻燃性能。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、一种高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂，包括如下重量配比的成分制成：

5、

6、优选的，所述阴离子亲水扩链剂使用n-甲基吡咯烷酮溶解。

7、优选的，所述偶氮二异丁腈使用丙酮溶解。

8、本发明还提供了一种水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

9、s1.将聚己二酸-1,4-丁二醇酯进行脱水处理；在80～85℃下加入1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，反应1-1.5h；再加入阴离子亲水扩链剂和适量丙酮，保温反应3-4h；再加入三羟甲基丙烷反应2-2.5h；加入甲基丙烯酸羟乙酯并继续反应1-1.5h；冷却到40-45℃后加入三乙胺反应20-30min；加入水并进行搅拌，得到40～60nm小粒径单组份水性聚氨酯乳液。

10、s2.将聚己二酸-1,4-丁二醇酯进行脱水处理；在80℃下加入1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，反应1-1.5h；再加入阴离子亲水扩链剂和适量丙酮，反应3-4h；再加入三羟甲基丙烷反应2-2.5h；加入甲基丙烯酸羟乙酯并继续反应1-1.5h；冷却到40-45℃后加入三乙胺反应20-30min，即获得大粒径乳液(大于100nm)；再向其中滴加水和s1制得的小粒径单组份水性聚氨酯乳液进行搅拌，分散完全后减压蒸馏脱去丙酮。

11、s3.向静置一段时间后的乳液中加入丙烯酸酯软单体和丙烯酸酯硬单体、二甲基乙烯基膦酸酯、乳化剂和引发剂，在75-80℃和100-130r/min匀速搅拌下反应12-15h得到水性聚氨酯胶粘剂。

12、在步骤s1和s2中，所述聚己二酸-1,4-丁二醇酯的分子量为1000～2000；所述脱水条件为在100～120℃、真空度≤-0.8mpa条件下脱水1～2h；

13、在步骤s1和s2中，所述阴离子亲水扩链剂为二羟甲基丙酸，二羟甲基丁酸中的一种或几种，使用n-甲基吡咯烷酮溶解；

14、在步骤s1中，所述搅拌速率为4000-5000r/min，搅拌时间为20～40min；

15、在步骤s2中，所述搅拌速率为4000-5000r/min，搅拌时间为20～40min；

16、在步骤s3中，所述丙烯酸酯软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯中的一种或几种；

17、在步骤s3中，所述丙烯酸酯硬单体为甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、苯乙烯和醋酸乙烯酯中的一种或几种；

18、在步骤s3中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠(sds)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种；

19、在步骤s3中，所述引发剂为过硫酸钾、偶氮二异丁腈中的至少一种，所述引发剂使用丙酮溶解；

20、通过采用上述技术方案，经试验证明，小粒径乳液与大粒径乳液的重量分数比为2:5时，得到的水性聚氨酯胶粘剂拥有更低的黏度和更高的固含量。

21、本发明的水性聚氨酯胶粘剂相对于现有技术具有以下有益效果：

22、本发明的水性聚氨酯胶粘剂以水代替有机溶剂作为分散介质，无毒无害、安全环保，储存和运输更为安全，相较于脲醛胶黏剂更加环保，无甲醛释放，危害人体健康。在使用时直接喷涂即可，施工方便。

23、通过交联改性的方法，通过三羟甲基丙烷将线性的聚氨酯链段交联成具有网状结构的更加致密的聚氨酯树脂，提高聚氨酯胶粘剂的机械性能、耐水性、耐热性、耐沾污性以及抗化学性能

24、通过内交联剂三羟甲基丙烷控制粒径，通过物理混合的方法制备宽粒径分布的聚氨酯乳液，聚氨酯胶粘剂具有高固含。

25、丙烯酸酯相比于其他的高分子合成树脂，具有优异的耐光性、户外暴晒耐久性等许多突出优点。使用丙烯酸酯通过嵌段共聚法将聚氨酯进行改性，使制得的聚氨酯胶粘剂具有良好的耐水性和耐热性。与此同时在分子链中接入二甲基乙烯基膦酸酯，在提高聚氨酯阻燃性能的同时避免了一般添加型阻燃剂易析出的问题。

技术特征：

1.一种高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂，其特征在于，包括如下重量配比的成分制成：

2.根据权利要求1中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s1和s2中，所述聚己二酸-1,4-丁二醇酯的分子量为1000～2000；所述脱水条件为在100～120℃、真空度≤-0.8mpa条件下脱水1～2h。

4.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s1和s2中，所述阴离子亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或几种。

5.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述丙烯酸酯软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯中的一种或几种。

6.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述丙烯酸酯硬单体为甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、苯乙烯和醋酸乙烯酯中的一种或几种。

7.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。

8.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述引发剂为过硫酸钾、偶氮二异丁腈中的至少一种。

9.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述在搅拌下反应是指在75-80℃和100-130r/min匀速搅拌下反应12-15h。

10.根据权利要求2中所述高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，小粒径乳液与大粒径乳液的重量分数比优选为2:5。

技术总结
本发明属于胶粘剂的技术领域，公开了一种高固含阻燃水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法。本发明利用小粒径聚氨酯乳液和大粒径聚氨酯乳液的物理混合使粒径分布更宽，制得高固含聚氨酯乳液，使用丙烯酸酯对聚氨酯进行改性，使制得的聚氨酯胶粘剂具有良好的耐水性和耐热性。与此同时在分子链中接入二甲基乙烯基膦酸酯，在提高聚氨酯阻燃性能的同时避免了一般添加型阻燃剂易析出的问题。本发明的水性聚氨酯胶粘剂以水代替有机溶剂作为分散介质，无毒无害、安全环保，储存和运输更为安全，相较于脲醛胶黏剂更加环保，无甲醛释放，危害人体健康。在使用时直接喷涂即可，施工方便。

技术研发人员：王锋,唐长升,于英豪,胡祝平
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13