[發明專利]一種快干型軟包裝復合膜用水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410369335.0
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104087236A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 丁運生;孫靜;李雅迪;薛攀;孫曉紅;方華高
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C09J175/08
• 分類號: C09J175/08;C09J175/06;C09J11/00;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/12
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種快干型軟包裝復合膜用水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法，屬于膠粘劑材料領域。

背景技術

聚氨酯膠粘劑因其結構可設計性，具有良好的綜合性能而廣泛用于包裝、皮革、汽車等的粘接。目前，聚氨酯膠粘劑主要分為溶劑型、無溶劑型和水性聚氨酯膠粘劑。溶劑型聚氨酯膠粘劑是以丙酮等有機溶劑為主要溶劑，通過溶液聚合法制得。因此溶劑型聚氨酯膠粘劑在生產和使用過程中不僅污染環境、安全系數低，而且對人的身體健康危害極大。

水性聚氨酯膠粘劑以水代替有機溶劑作為分散介質，保留了傳統溶劑型聚氨酯膠粘劑高強度、耐磨損等優點，且安全無毒、無污染。水性聚氨酯在國外已有長足發展，在很多領域都有所應用；較之于國外，國內因技術起步晚，無論理論還是應用研究都相對滯后，產品不僅產量小，且品種單一，遠不能滿足國內市場對高品質環保型聚氨酯膠粘劑的需求。因此，國內水性環保聚氨酯的研究和應用有著巨大的發展空間。

隨著薄膜生產技術的發展，薄膜作為高阻隔包裝材料在生產應用中越來越普及。然而，因薄膜受熱易收縮，普通的熱封對復合膜已不再適用，又因環保衛生的需求，急需一種安全無害、高性能的軟包裝膜用膠粘劑，以滿足軟包裝復合膜日益增長的需求。中國專利公報申請號為“201310071629.0”的發明公開了一種PVDC膜和其他軟包裝膜復合用水性聚氨酯膠粘劑的合成方法，該發明以聚醚和聚酯混合多元醇與甲苯二異氰酸酯反應作為聚氨酯主鏈，該法制備的水性聚氨酯膠粘劑對不同材質的薄膜都有一定的粘接強度，但是該法需額外加入較大量的水性固化劑促進固化，制備工藝復雜，能耗較高。

因此開發一種制備工藝簡單，環保安全的快干型軟包裝復合膜用水性聚氨酯膠粘劑，對水性聚氨酯材料的發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種無需外加固化劑的快干型軟包裝復合膜用水性聚氨酯膠粘劑及其制備方法，通過該水性聚氨酯膠粘劑制備的復合膜平整、透明，耐低溫，能夠制備成多種用途的包裝袋，用于食品、醫藥和化工等包裝行業。

本發明快干型軟包裝復合膜用水性聚氨酯膠粘劑的制備方法，其特點在于：包括預處理、預聚反應、擴鏈反應、中和反應、分散乳化及增稠流平，具體步驟如下：

(1)預處理和預聚反應：

預處理：分別將羥基單體和親水性單體在真空度0.08-0.10MPa、溫度80-110℃的條件下脫水1.0-2.0h，得脫水后羥基單體和脫水后親水性單體；

預聚反應：將脫水后羥基單體和脫水后親水性單體混合并攪拌均勻，然后調節反應溫度至60-90℃，在回流條件下，加入多異氰酸酯單體和催化劑，回流反應2.0-4.0h，獲得聚氨酯預聚物；預聚反應在氮氣保護下進行；

(2)擴鏈反應：60-90℃下，在步驟(1)獲得的聚氨酯預聚物中加入擴鏈劑，反應1.0-4.0h，獲得所需分子量的聚氨酯預聚體；

(3)中和反應：在步驟(2)反應基礎上，降溫至40-50℃，在所需分子量的聚氨酯預聚體中加入溶劑降粘，然后再加入成鹽劑中和成鹽0.5-1.0h，獲得成鹽后產物，中和度為80-120％；

(4)分散乳化：在步驟(3)所得成鹽后產物中高速攪拌下加入去離子水，繼續高速攪拌下乳化0.5-1.0h，然后真空減壓脫去所述溶劑，獲得固含量為30-40wt％的水性聚氨酯乳液；高速攪拌的攪拌速度為600-1200r/min。去離子水的加入量是根據成鹽后產物的質量和所要獲得的固含量來計算。

(5)增稠流平：在步驟(4)制得的水性聚氨酯乳液中加入增稠劑和流平劑，調整乳液粘度至100-1000?mPa·s，即得快干型軟包裝復合膜用水性聚氨酯膠粘劑。

其中：步驟(1)所述的多異氰酸酯單體為芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯或脂環族二異氰酸酯；優選為4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和六亞甲基二異氰酸酯(HDI)中的一種或幾種的混合物；

步驟(1)所述的羥基單體為分子量為300-3000的聚醚多元醇和/或分子量為300-3000聚酯多元醇；所述聚醚多元醇優選為聚氧化丙烯二醇、聚四氫呋喃醚和聚氧化丙烯三醇中的至少一種；所述聚酯多元醇優選為聚酯二醇、聚己內酯二醇、聚碳酸酯和聚己二酸己二醇酯中的至少一種；所述羥基單體最優選為聚己二酸乙二醇酯、聚氧化丙烯二醇與聚氧化丙烯三醇的一種或幾種的混合物，所述羥基單體與所述多異氰酸酯單體的質量比為0.5-3.5:1；