一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法與流程

2023-05-29 00:19:11 2

技術領域：

本發明涉及膠黏劑領域，具體的涉及一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法。

背景技術：
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熱熔膠是以熱塑性樹脂或彈性體為基料，添加增黏劑、增塑劑、抗氧化劑、阻燃劑及填料，經熔融混合而成的固體狀粘合劑。與熱固型、溶劑型和水基型膠粘劑相比具有很多優越性，所以從20世紀50年代至今，熱熔膠已經在許多領域得到了快速發展，尤其在印刷、包裝等行業已用熱熔膠取代釘裝和線裝，並開始用於建築、飛機、艦船和汽車內裝飾等領域。在過去的60年中，熱熔膠工業發展極為迅速，新產品層出不窮，性能不斷完善。

根據所用基料的不同，熱熔膠可分為聚氨酯類、聚醯胺類、乙烯/醋酸乙烯類、聚酯類和嵌段共聚物類等多種。其中，聚氨酯類熱熔膠是應用較為廣泛的一種。pu熱熔膠主要是由聚醚或聚酯多元醇與二異氰酸酯等反應，生成端異氰酸酯(-nco)預聚體，當-nco含量達到某一設定值時，加入不與-nco反應的熱塑性樹脂、增黏樹脂、填料、抗氧劑和催化劑等助劑配製而成的。此類熱熔膠既具有熱熔膠無溶劑、初粘性高和定位快等特性，又具有反應性膠粘劑的耐水、耐溫、耐蠕變、耐溼和耐介質等性能。可用於金屬、玻璃、塑料、木材和織物等材料的粘接。

技術實現要素：
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本發明要解決的技術問題是現有技術中聚氨酯熱熔膠耐熱耐火性較差，在高溫下易發生脫膠現象。

為解決上述問題，本發明提供一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，該製備方法簡單，製得的熱熔膠粘結性能優異，力學性能好，耐高溫。

為了更好的解決上述問題，本發明採用以下技術方案：

一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，包括以下步驟：

(1)將無水乙醇和氫氧化鈉水溶液攪拌混合均勻，並加入高嶺土纖維，500w功率下超聲1-3h，處理後過濾，乾燥，得到預處理高嶺土纖維；

(2)將製得的預處理高嶺土纖維分散在無水乙醇中，將製得的分散液置於三口燒瓶中，升溫至60-70℃，加入順丁烯二酸、三乙胺，攪拌混合均勻後，恆溫反應5-10h，反應結束後冷卻至室溫，過濾，乾燥，製得改性高嶺土纖維；

(3)將聚酯多元醇、聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，120℃下真空脫水處理30min，解除真空，降溫至100℃，在氮氣保護下，向三口燒瓶中加入增粘樹脂、抗氧化劑，攪拌混合30-50min；之後繼續向三口燒瓶中加入二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑，混合均勻後100℃下反應1-2h，反應結束後，向三口燒瓶中加入擴鏈劑，繼續反應1h，反應結束後，製得的混合物轉移至鋁箔中，熱封口後80℃下熟化，得到聚氨酯熱熔膠。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述氫氧化鈉水溶液的質量分數為10％，其與無水乙醇的體積比為1：(5-8)。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述高嶺土纖維的直徑為50-100nm，長度為1-2μm。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述高嶺土纖維與氫氧化鈉水溶液的質量比為(0.35-0.75)：5。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述預處理高嶺土纖維與無水乙醇的質量比為1：(15-30)。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述預處理高嶺土纖維、順丁烯二酸、三乙胺的質量比為3：(0.1-0.3)：(0.05-0.1)。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述聚醚多元醇為的數均分子量為3000，為聚氧化丙烯二醇、聚乙二醇、聚四氫呋喃醚二醇中的一種；所述聚酯多元醇的數均分子量為3000，為聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述聚酯多元醇、聚醚多元醇、增粘樹脂、抗氧化劑、二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑、擴鏈劑的用量以重量份計分別為：聚酯多元醇30-55份、聚醚多元醇20-35份、增粘樹脂8-20份、抗氧化劑0.5-2份、二異氰酸酯15-25份、改性高嶺土纖維3-5份、催化劑0.1-0.3份、擴鏈劑2-6份。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述催化劑為辛酸亞錫/雙(2,2-嗎啉乙基)醚複合催化劑。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述擴鏈劑為乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、1,2-丙二醇、己二醇中的一種。

本發明具有以下有益效果：

本發明採用耐火耐高溫性能優異的高嶺土纖維對聚氨酯熱熔膠進行改性，且改性之前對其表面進行處理，改性後的高嶺土纖維表面帶有雙鍵、羧基等活性基團，並將在聚氨酯製備的過程中加入改性的高嶺土纖維，從而製得的聚氨酯熱熔膠穩定性好，粘結性能優異，膠膜力學性能佳，耐高溫性能好。

具體實施方式：

為了更好的解決上述技術問題，本發明採用實施例對本發明進一步說明，實施例只用於解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。

實施例1

一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，包括以下步驟：

(1)將無水乙醇和質量分數為10％的氫氧化鈉水溶液攪拌混合均勻，並加入高嶺土纖維，500w功率下超聲1h，處理後過濾，乾燥，得到預處理高嶺土纖維；其中，氫氧化鈉水溶液的質量分數為10％，其與無水乙醇的體積比為1：5；高嶺土纖維與氫氧化鈉水溶液的質量比為0.35：5；

(2)將製得的預處理高嶺土纖維分散在無水乙醇中，將製得的分散液置於三口燒瓶中，升溫至60-70℃，加入順丁烯二酸、三乙胺，攪拌混合均勻後，恆溫反應5h，反應結束後冷卻至室溫，過濾，乾燥，製得改性高嶺土纖維；其中，預處理高嶺土纖維與無水乙醇的質量比為1：15；預處理高嶺土纖維、順丁烯二酸、三乙胺的質量比為3：0.1：0.05；

(3)將聚酯多元醇、聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，120℃下真空脫水處理30min，解除真空，降溫至100℃，在氮氣保護下，向三口燒瓶中加入增粘樹脂、抗氧化劑，攪拌混合30min；之後繼續向三口燒瓶中加入二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑，混合均勻後100℃下反應1h，反應結束後，向三口燒瓶中加入擴鏈劑，繼續反應1h，反應結束後，製得的混合物轉移至鋁箔中，熱封口後80℃下熟化，得到聚氨酯熱熔膠；其中，各組分用量以重量份計分別為：聚酯多元醇30份、聚醚多元醇20份、增粘樹脂8份、抗氧化劑0.5份、二異氰酸酯15份、改性高嶺土纖維3份、催化劑0.1份、擴鏈劑2份。

實施例2

一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，包括以下步驟：

(1)將無水乙醇和質量分數為10％的氫氧化鈉水溶液攪拌混合均勻，並加入高嶺土纖維，500w功率下超聲3h，處理後過濾，乾燥，得到預處理高嶺土纖維；其中，氫氧化鈉水溶液的質量分數為10％，其與無水乙醇的體積比為1：8；高嶺土纖維與氫氧化鈉水溶液的質量比為0.75：5；

(2)將製得的預處理高嶺土纖維分散在無水乙醇中，將製得的分散液置於三口燒瓶中，升溫至60-70℃，加入順丁烯二酸、三乙胺，攪拌混合均勻後，恆溫反應10h，反應結束後冷卻至室溫，過濾，乾燥，製得改性高嶺土纖維；其中，預處理高嶺土纖維與無水乙醇的質量比為1：30；預處理高嶺土纖維、順丁烯二酸、三乙胺的質量比為3：0.3：0.1；

(3)將聚酯多元醇、聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，120℃下真空脫水處理30min，解除真空，降溫至100℃，在氮氣保護下，向三口燒瓶中加入增粘樹脂、抗氧化劑，攪拌混合50min；之後繼續向三口燒瓶中加入二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑，混合均勻後100℃下反應2h，反應結束後，向三口燒瓶中加入擴鏈劑，繼續反應1h，反應結束後，製得的混合物轉移至鋁箔中，熱封口後80℃下熟化，得到聚氨酯熱熔膠；其中，各組分用量以重量份計分別為：聚酯多元醇55份、聚醚多元醇35份、增粘樹脂20份、抗氧化劑2份、二異氰酸酯25份、改性高嶺土纖維5份、催化劑0.3份、擴鏈劑6份。

實施例3

一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，包括以下步驟：

(1)將無水乙醇和質量分數為10％的氫氧化鈉水溶液攪拌混合均勻，並加入高嶺土纖維，500w功率下超聲1.5h，處理後過濾，乾燥，得到預處理高嶺土纖維；其中，氫氧化鈉水溶液的質量分數為10％，其與無水乙醇的體積比為1：6；高嶺土纖維與氫氧化鈉水溶液的質量比為0.45：5；

(2)將製得的預處理高嶺土纖維分散在無水乙醇中，將製得的分散液置於三口燒瓶中，升溫至60-70℃，加入順丁烯二酸、三乙胺，攪拌混合均勻後，恆溫反應6h，反應結束後冷卻至室溫，過濾，乾燥，製得改性高嶺土纖維；其中，預處理高嶺土纖維與無水乙醇的質量比為1：18；預處理高嶺土纖維、順丁烯二酸、三乙胺的質量比為3：0.15：0.06；

(3)將聚酯多元醇、聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，120℃下真空脫水處理30min，解除真空，降溫至100℃，在氮氣保護下，向三口燒瓶中加入增粘樹脂、抗氧化劑，攪拌混合35min；之後繼續向三口燒瓶中加入二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑，混合均勻後100℃下反應1.2h，反應結束後，向三口燒瓶中加入擴鏈劑，繼續反應1h，反應結束後，製得的混合物轉移至鋁箔中，熱封口後80℃下熟化，得到聚氨酯熱熔膠；其中，各組分用量以重量份計分別為：聚酯多元醇35份、聚醚多元醇25份、增粘樹脂12份、抗氧化劑1份、二異氰酸酯17份、改性高嶺土纖維3.5份、催化劑0.15份、擴鏈劑3份。

實施例4

一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，包括以下步驟：

(1)將無水乙醇和質量分數為10％的氫氧化鈉水溶液攪拌混合均勻，並加入高嶺土纖維，500w功率下超聲2h，處理後過濾，乾燥，得到預處理高嶺土纖維；其中，氫氧化鈉水溶液的質量分數為10％，其與無水乙醇的體積比為1：6；高嶺土纖維與氫氧化鈉水溶液的質量比為0.55：5；

(2)將製得的預處理高嶺土纖維分散在無水乙醇中，將製得的分散液置於三口燒瓶中，升溫至60-70℃，加入順丁烯二酸、三乙胺，攪拌混合均勻後，恆溫反應7h，反應結束後冷卻至室溫，過濾，乾燥，製得改性高嶺土纖維；其中，預處理高嶺土纖維與無水乙醇的質量比為1：23；預處理高嶺土纖維、順丁烯二酸、三乙胺的質量比為3：0.2：0.07；

(3)將聚酯多元醇、聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，120℃下真空脫水處理30min，解除真空，降溫至100℃，在氮氣保護下，向三口燒瓶中加入增粘樹脂、抗氧化劑，攪拌混合40min；之後繼續向三口燒瓶中加入二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑，混合均勻後100℃下反應1.4h，反應結束後，向三口燒瓶中加入擴鏈劑，繼續反應1h，反應結束後，製得的混合物轉移至鋁箔中，熱封口後80℃下熟化，得到聚氨酯熱熔膠；其中，各組分用量以重量份計分別為：聚酯多元醇40份、聚醚多元醇28份、增粘樹脂15份、抗氧化劑1.4份、二異氰酸酯20份、改性高嶺土纖維4份、催化劑0.2份、擴鏈劑4份。

實施例5

一種耐火高嶺土纖維改性的可溼固化聚氨酯熱熔膠的製備方法，包括以下步驟：

(1)將無水乙醇和質量分數為10％的氫氧化鈉水溶液攪拌混合均勻，並加入高嶺土纖維，500w功率下超聲2.5h，處理後過濾，乾燥，得到預處理高嶺土纖維；其中，氫氧化鈉水溶液的質量分數為10％，其與無水乙醇的體積比為1：7；高嶺土纖維與氫氧化鈉水溶液的質量比為0.65：5；

(2)將製得的預處理高嶺土纖維分散在無水乙醇中，將製得的分散液置於三口燒瓶中，升溫至60-70℃，加入順丁烯二酸、三乙胺，攪拌混合均勻後，恆溫反應8h，反應結束後冷卻至室溫，過濾，乾燥，製得改性高嶺土纖維；其中，預處理高嶺土纖維與無水乙醇的質量比為1：27；預處理高嶺土纖維、順丁烯二酸、三乙胺的質量比為3：0.25：0.08；

(3)將聚酯多元醇、聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，120℃下真空脫水處理30min，解除真空，降溫至100℃，在氮氣保護下，向三口燒瓶中加入增粘樹脂、抗氧化劑，攪拌混合45min；之後繼續向三口燒瓶中加入二異氰酸酯、改性高嶺土纖維、催化劑，混合均勻後100℃下反應1.8h，反應結束後，向三口燒瓶中加入擴鏈劑，繼續反應1h，反應結束後，製得的混合物轉移至鋁箔中，熱封口後80℃下熟化，得到聚氨酯熱熔膠；其中，各組分用量以重量份計分別為：聚酯多元醇51份、聚醚多元醇33份、增粘樹脂18份、抗氧化劑1.7份、二異氰酸酯21份、改性高嶺土纖維4.5份、催化劑0.25份、擴鏈劑5份。

性能測試：

以30d滌棉為材質對上述各實施例產品的初始剝強和最終剝強以及固化速度進行測試。所述初始剝強和最終剝強測試方法參照標準fz/t01085-2009，粘合試樣製備方法如下：將待測樣品加熱到80-120℃，用0.45μm孔徑的不鏽鋼圓網塗布於30d滌棉面料上，並與同材質面料經壓燙機燙壓複合，最後置於20℃、溼度80％的恆溫恆溼環境中，分別於10min和48h後取出測試其剝離強度，10min和48h的測試結果分別定義為初始剝強和最終剝強。

測試結果如表1所示：

表1

從上述表格來看，本發明製得的熱熔膠剝離強度大，高溫下粘結性能依舊很好。