[發明專利]含有雙嗎啉聚烷氧基醚催化劑的濕固化聚氨酯熱熔膠粘劑

無效

• 申請號: 201310069311.9
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103102863A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王金良;周曉楠;王建莉;邢艷君;王金濤;沈政
• 申請（專利權）人: 河南省科學院化學研究所有限公司
• 主分類號: C09J175/08
• 分類號: C09J175/08;C09J175/06;C09J175/04;C09J11/06
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本發明涉及一種含有雙嗎啉聚烷氧基醚催化劑的濕固化聚氨酯熱熔膠粘劑，屬膠粘劑領域。

背景技術

濕固化聚氨酯熱熔膠粘劑(PURHM)組合物通常含有異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物和一種能加速聚氨酯預聚物與濕氣(水)反應的催化劑。PURHM膠粘劑室溫下為固體，加熱至105℃熔融后涂布于基材上，然后與另外一種基材粘合到一起。待PURHM膠粘劑冷卻、硬化，在兩種被粘基材之間產生一定的初始強度。基材自身的水分及周圍環境的濕氣與異氰酸酯端基反應形成一種熱固性聚合物。在周圍環境的溫度和濕度下，PURHM大概需要幾天的時間方能完全固化。然而，在某些應用場合，要求固化時間較短，最好是幾小時左右，從而產品能夠更快地進行包裝和運輸。通常添加催化劑可以提高PURHM膠粘劑的固化速度。

如何選擇PURHM膠粘劑的催化劑是一項具有挑戰性的工作，這是由于PURHM膠粘劑應用溫度超過105℃，這對于PURHM膠粘劑是一個具有挑戰性的使用溫度。首先，催化劑必須對PURHM膠粘劑沒有明顯不良影響。當溫度超過105℃時，一般用于液體或者熱熔膠粘劑的有機錫和鉍類催化劑會損害PURHM膠粘劑的熱穩定性，導致粘度明顯增大。其次，在溫度高于105℃時催化劑必須有相對低的揮發性，尤其當PURHM膠粘劑用于滾涂設備等開放環境下，這一特性尤其重要。催化劑在環境中揮發將會影響膠粘劑的質量和固化速度。最后，在周圍環境溫度和濕度下，催化劑必須在相對短的時間內(約3至4個小時之內)使PURHM膠粘劑固化到足夠的強度。

PURHM膠粘劑的一個優點是不含有機溶劑，因此，PURHM膠粘劑能夠較好的保護環境。另一個優點是易于使用，對不同基材都有較高的粘接強度和優異的耐熱性。美國專利5,550,191提出使用二嗎啉二乙基醚(DMDEE)作為熱熔膠粘劑催化劑，該專利指出DMDEE可加速濕固化速度同時不明顯影響產品的熱穩定性。然而，根據ASTMD-2369標準測試，DMDEE催化劑揮發性強，相當于含有76％的VOC，DMDEE從體系中揮發將導致膠粘劑使用和固化的不穩定性。當膠粘劑被用于開放涂布環境、持續暴露在高溫和工業通風系統的時候這一問題尤其嚴重。因為，在不同的暴露時間下，不同量的DMDEE從體系中揮發，致使膠粘劑固化時間不同，這將給生產的質量控制帶來不穩定性。美國專利6,020,429提出使用一種二嗎啉聚氧乙烯醚(DMPEG)催化劑制造PURHM膠粘劑。為了避免“產生氣泡”，催化劑的質量分數需少于0.04％。該膠粘劑組成含有占膠粘劑質量分數“少于0.04％，最好0.005～0.04％之間”的催化劑，該膠粘劑可被用于粘接塑料、金屬、木材和紙質的基材，使用溫度在55℃～120℃之間，但如此低的催化劑濃度在許多場合并不能產生足夠快的固化速度。美國專利6,025,029將DMPEG作為聚氨酯預聚物濕固化催化劑。該催化劑可在低溫或低濕度環境下用于催化濕固化聚氨酯預聚體。例如，在溫度低于5℃，濕度為80％，或室溫下濕度為20％，就足以用來固化聚氨酯預聚體。而且，DMPEG催化劑具有較好的熱穩定性，可容許膠粘劑組合物在高于95℃溫度下使用。DMPEG聚氨酯組合物尤其適用于粘接、密封和涂層材料，但DMPEG在PURHM中的表現并沒有被提及和加以研究，所使用的催化劑也僅僅局限于二嗎啉基聚氧乙烯醚(DMPEG)。

發明內容

本發明目的在于對現有濕固化反應型聚氨酯熱熔膠進行改進，提供一種高溫下不易揮發、熱穩定性好、固化速度快、不產生氣泡的雙嗎啉基聚烷氧基醚(DMPAG)催化的濕固化聚氨酯熱熔膠。

為實現本發明目的，技術方案如下：

該濕固化聚氨酯熱熔膠由以下原料制備而成：各組分以重量百分比計，

由多異氰酸酯和多元醇制備的聚氨酯預聚體，在121℃的粘度約為2,000cps～100,000cps，63％～93％；

丙烯酸酯聚合物5～35％；

雙嗎啉基聚烷氧基醚(DMPAG，0≤PKa≤8.0)0.02～2％。

優選以下配方：

由多異氰酸酯和多元醇制備的聚氨酯預聚體，在121℃的粘度約為5,000cps～50,000cps，69.2％～85％

丙烯酸酯聚合物????14.2～30％；

雙嗎啉聚烷氧基醚(DMPAG，0≤PKa≤8.0)????0.1～0.8％。

本發明所述的雙嗎啉基聚烷氧基醚(DMPAG)催化劑的結構如式I，II，或III，