本发明属于胶粘剂，具体涉及一种双组分水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法与应用。
背景技术：
1、随着世界各国对环境保护的日益重视，很多工业生产领域逐渐用水性胶粘剂替代溶剂型胶粘剂。水性聚氨酯特点在于在反应过程中由水代替有机溶剂作为分散介质，具有无毒、无污染并且具有耐低温、耐溶剂性能等特点，有效规避了溶剂型胶粘剂存在的有毒、易燃、异味及空气污染的缺陷。水性聚氨酯乳液稳定性和储存性良好，更在成本和运输等方面有显著优势，然而其存在干燥速度慢、对非极性基材润湿性不佳、初粘性过低和耐水性较差等问题。
2、水性聚氨酯胶粘剂通常是双组分体系，通过主剂与固化剂配合使用达到粘结性，能满足大部分的内饰贴合要求。然而，对于pvc皮革，水性聚氨酯的贴合的效果不够理想，粘力较差。
3、中国专利cn 110467899b涉及一种具有高粘结强度的双组分水性聚氨酯胶粘剂，由a组分和b组分按照100：(2-10)的质量比混合而成，所述的a组分包括水性聚氨酯分散体、vae乳液、特殊制备的thfa聚合物乳液、润湿分散剂、流平剂、消泡剂、杀菌剂、成膜助剂以及增稠剂。此发明对低表面张力的基材的粘接强度高、粘接力稳定、胶粘接件耐高温性能优异，在高温环境中粘接强度高，该胶粘剂能够广泛应用于汽车内饰行业pp、abs与pvc皮革等基材的粘接。然而，增稠剂的加入会使水性聚氨酯胶粘剂的韧性变差，且透光率未知。
4、中国专利cn 110272705b公开了一种汽车内饰用双组分水性胶粘剂及其制备方法，该胶粘剂为双组分水性胶粘剂，其中甲组分合成过程是首先低聚物多元醇、非离子亲水单体、多异氰酸酯、小分子扩链剂、含磺酸盐亲水扩链剂或者含磺酸基的多元醇在聚氨酯预聚体分子链上引入磺酸根，加入一定量硅烷偶联剂、环氧树脂、搅拌均匀后加水搅拌乳化，乳化后加入胺类扩链剂与环氧基、-nco反应生成含有胺基的聚氨酯乳液；乙组分为水性环氧树脂，将甲、乙两组分混合、并加入水性增稠剂构成胶粘剂，用于汽车内饰材料粘合，具有良好的初粘性、耐热性、耐环境变化稳定性以及无异味的特点，满足对汽车内饰材料的使用要求；但是该发明提供的水性胶粘剂的透光性差，并不适用于透光表皮包覆。
5、因此，亟需一种双组分水性聚氨酯胶粘剂，使胶粘剂具有初粘性好、耐高温、可操作时间长、透光性好的特性，可用于汽车内饰制造过程中pvc皮革基材的粘接。
技术实现思路
1、针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种双组分水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法与应用。本发明的胶粘剂初粘性好、耐高温、可操作时间长、透光性好、稳定性好，可用于汽车内饰制造过程中pvc皮革基材的粘接，具有较好的市场前景。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、本发明一是提供了一种双组分水性聚氨酯胶粘剂，水性聚氨酯胶粘剂包括a组分和b组分；其中，所述a组分按照重量份计包括以下原料：聚氨酯乳液60-120份、改性vae乳液5-20份、有机-无机增稠剂5-10份、润湿剂0.5-2份、消泡剂0.05-0.5份、ph值调节剂0.05-1份、水2-8份；所述b组分为异氰酸酯固化剂。
4、本发明的反应机理和作用如下：
5、1.本发明用二异氰酸酯和1,3-环戊二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、2,2-二羟甲基丁酸、山梨糖醇和全氟丁醇合成聚氨酯乳液。一方面，制备聚氨酯乳液时添加山梨糖醇，使得聚氨酯乳液的粒径减小，粘度增加，进而提高贴合的强度；此外，山梨糖醇化学性质稳定，增强了聚氨酯乳液的热稳定性。另一方面，当含氟化合物接入水性聚氨酯主链时，氟元素表面富集性能好，使得表面自由能与吸水率较低，提升疏水性和力学性能。申请人调控聚醚多元醇、聚酯多元醇的比例和分子量，并通过调控多元醇和二异氰酸酯比例来控制不同分子量合成物的分布，使得到的合成物分子量分布适宜，有助于得到适应性广的聚氨酯乳液。
6、2.本发明采用丙烯酸、4-羟基丁基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯和烯丙基硫脲共同改性vae乳液，有效解决了vae乳液与聚氨酯乳液体系的相容性问题。一方面，原料中的丙烯酸具有增加初粘性以及改善稳定性的效果；甲基丙烯酸月桂酯具有柔性长链结构，在反应后能够提高粘接强度，对基材粘接力稳定性高；烯丙基硫脲能够保护胶粘剂免受微生物、霉菌和细菌的侵害且具有抗氧化特性，从而能够延长乳液保质期和使用寿命；另一方面，vae乳液的分子结构中接枝了羟基、羧基、氨基，均可以与异氰酸酯固化剂发生交联反应形成三维网状结构，提高胶粘剂的稳定性和耐高温性。
7、3.本发明用聚氨酯乳液和改性vae乳液进行搭配使用，使得到的胶粘剂具有良好的初粘性和终粘性，且成膜后透光性好；此外，在a组分中添加特定量润湿剂，减少了胶粘剂成膜过程中的缺陷；同时，使用ph值调节剂后共混聚氨酯乳液与改性vae乳液，使两者具有更好的相容性，进一步提高了胶成膜后的透光率。
8、4.本发明的有机-无机增稠剂采用无机类增稠剂和水性聚氨酯缔合型增稠剂的混合物。水性聚氨酯缔合型增稠剂的分子量较大，具有“亲油-亲水-亲油”三嵌段的分子结构，亲油基团会和乳液颗粒结合，而亲水基团会和水相结合，提高了水性聚氨酯胶粘剂的初粘性和储存稳定性。然而，申请人发现水性聚氨酯缔合型增稠剂的加入会使水性聚氨酯胶粘剂的韧性变差，可能是因为水性聚氨酯缔合型增稠剂中的硬链段较多，从而在使用过程中降低了胶粘剂的韧性，容易出现开裂现象。申请人意外发现通过添加合适比例的无机增稠剂，增加了聚氨酯胶粘剂的黏度和粘附性，使其在涂覆时更加均匀和牢固，进而不仅能够提高水性聚氨酯胶粘剂的韧性，还能提高水性聚氨酯胶粘剂与待粘结物体的贴合强度。
9、在一些实施方式中，所述a组分与b组分的质量比为100：(1-10)。
10、在一些实施方式中，聚氨酯乳液的制备方法，包含如下步骤：
11、(1)将二异氰酸酯、1,3-环戊二醇干燥2-4h，取出备用；
12、(2)将经步骤(1)干燥后的二异氰酸酯和1,3-环戊二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、2,2-二羟甲基丁酸和山梨糖醇加入至反应釜中，持续搅拌，惰性气体保护氛围下，在70-90℃的恒温油浴中反应2-3h，得到反应物；
13、(3)在步骤(2)的反应物中滴加2-全氟辛基乙醇，滴加完成后反应1-1.5h，加入丙酮、三乙胺反应20-40min，加入水搅拌后乳化，经真空蒸馏后得到聚氨酯乳液。
14、优选地，所述山梨糖醇为γ晶型山梨糖醇。
15、在一些实施方式中，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇的分子量为1000-8000，两者的质量比为(2.5-10)：1。
16、优选地，所述聚酯多元醇的分子量为1000-3000，所述聚醚多元醇的分子量为1500-5000，两者的质量比为(2.5-6)：1。
17、在一些实施方式中，所述二异氰酸酯和聚醚多元醇与聚酯多元醇总量的质量比为1：(1.2-5.2)。
18、在一些实施方式中，所述二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或多种。
19、在一些实施方式中，所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯和聚己二酸己二醇酯中的任意一种或多种；所述聚醚多元醇为聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃醚多元醇中的任意一种或多种。
20、在一些实施方式中，所述有机-无机增稠剂为无机类增稠剂和水性聚氨酯缔合型增稠剂的混合物，两者的质量比为1：(5-8)。
21、优选地，所述无机增稠剂为膨润土和/或凹凸棒土。
22、在一些实施方式中，改性vae乳液的制备方法，包含如下步骤：
23、s1.将vae乳液、辛基酚聚氧乙烯醚和水加入至容器中，混合搅拌，得到溶液；
24、s2.将步骤s1得到的溶液、丙烯酸、4-羟基丁基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯和烯丙基硫脲加入至反应釜中，混合搅拌，加入过硫酸铵，加热至75-85℃，保温反应并搅拌，降温至35-45℃以下，过滤出料，得到改性vae乳液。
25、在一些实施方式中，所述润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
26、本发明二是提供了一种双组分水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，包含如下步骤：
27、一、将改性vae乳液、ph值调节剂加入至容器中，搅拌5-10min，加入聚氨酯乳液，升温至45-55℃，恒温搅拌1-1.5h，得到共混乳液；
28、二、将步骤一得到的共混乳液、有机-无机增稠剂、润湿剂、消泡剂、水混合，500-1000rpm的转速下搅拌1-3h，得到a组分；
29、三、将a组分和b组分按比例搅拌混合，得到胶粘剂。
30、本发明三是提供了一种双组分水性聚氨酯胶粘剂的应用，用于汽车内饰制造过程中pvc皮革基材的粘接。
31、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
32、1.本发明的胶粘剂初粘性好、耐高温、可操作时间长、透光性好、稳定性好，可用于汽车内饰制造过程中pvc皮革基材的粘接，具有较好的市场前景。
33、2.本发明中申请人使用水作为分散介质，未使用有机溶剂，提高了胶粘剂的环保性能，具有安全、环保、低气味和低voc的优势。
34、3.本发明合成的聚氨酯乳液能够提高贴合的强度，提升聚氨酯乳液疏水性和力学性能；此外，申请人调控聚醚多元醇、聚酯多元醇的比例和分子量，并通过调控多元醇和二异氰酸酯比例来控制不同分子量合成物的分布，使得到的合成物分子量分布适宜，进而有助于得到适应性广的聚氨酯乳液。
35、4.本发明的改性vae乳液有效解决了vae乳液与聚氨酯乳液体系的相容性问题。不仅能够增加初粘性，改善储存稳定性，提高粘接强度，延长乳液保质期和使用寿命，还接枝了羟基、羧基、氨基与异氰酸酯固化剂发生交联反应，进而提高胶粘剂的稳定性和耐高温性能。
36、5.本发明用聚氨酯乳液和改性vae乳液进行搭配使用，使得到的胶粘剂具有良好的初粘性和终粘性，且成膜后透光性好；此外，在a组分中添加特定份数的润湿剂和ph值调节剂，提高了胶成膜后的透光率。
37、6.本发明的有机-无机增稠剂采用无机类增稠剂和水性聚氨酯缔合型增稠剂的混合物，一方面，水性聚氨酯缔合型增稠剂提高了水性聚氨酯胶粘剂的初粘性和储存稳定性；另一方面，无机增稠剂不仅能够提高水性聚氨酯胶粘剂与待粘结物体的贴合强度，还能提高水性聚氨酯胶粘剂的韧性和与待粘结物体之间的作用力。