一种环保水性免钉胶及其制备方法与流程

1.本发明属于胶粘剂技术领域，具体地，涉及一种环保水性免钉胶及其制备方法。

背景技术：

2.随着人们对装饰装修个性化的需求，家庭diy操作逐渐兴起，建筑免钉胶凭借其施工方便、无钉孔粘接美观的优点逐渐地被人们广泛地使用。
3.市面上常见的免钉胶为氯丁型免钉胶，其粘接力强、耐老化性能优异，如中国专利cn103897636b公开了一种高强度耐低温复合免钉胶及其制备方法，该免钉胶包含以下质量配比的组分：氯丁橡胶：10-20份；sbs合成橡胶：5-10份；叔丁基酚醛树脂：10-15份；石油树脂：3-5份；溶剂：20-40份；填料：10-30份；气相二氧化硅：1-3份；偶联剂：0.5-2份；氧化镁：1-5份；三乙醇胺：0.1-0.5份；抗冻剂：0.1-0.5份；胺类防老剂：0.1-0.5份。虽然，该免钉胶剪切强度和粘接性能较强，然而其是综合利用氯丁橡胶和sbs橡胶为原材料，通常需要用到氯代烃类等有毒溶剂，环保性仍没有得到较好地解决，现有技术中也有采用小分子量的水性聚氨酯类免钉胶，但是其粘接力不强。

技术实现要素：

4.为了解决背景技术提到的技术问题，本发明提供一种环保水性免钉胶及其制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种环保水性免钉胶的制备方法，具体包括以下步骤：
7.步骤s1：取无水乙醇加入搅拌器中，搅拌条件下加入丙酮混合形成复合溶剂，之后向搅拌器中加入2,2-二羟甲基丙酸和edc，加入复合溶剂搅拌至2,2-二羟甲基丙酸和edc完全溶解，搅拌活化30-50min，之后向反应釜中加入硅烷偶联剂kh910，先在冰水浴中搅拌反应5-8h，反应结束，在45
±
2℃下持续真空加热搅拌反应20-30min，反应后在常压下加热至80℃蒸发结晶，抽滤、干燥，得到扩链剂；
8.步骤s2：取聚酯多元醇和dmf加入聚合釜中，搅拌升温至60℃，之后向聚合釜中加入催化剂搅拌混合，取多异氰酸酯加入聚合釜中，升温至75
±
5℃，保温搅拌反应120-150min，得到预聚液；
9.步骤s3：取扩链剂搅拌溶解于二丙二醇丁醚中，之后滴加到预聚液中，升温至80-90℃，保温反应2-3h，反应后强制换热降温至室温，之后再加入二丙二醇丁醚调节反应液的粘度为500-700cps，得到环保水性免钉胶。
10.进一步地，步骤s1中无水乙醇和丙酮的用量比为100ml:20-25ml。
11.进一步地，步骤s1中2,2-二羟甲基丙酸、edc和硅烷偶联剂kh910的用量比为100g：2.1-2.5g：8-12ml。
12.优选地，步骤s2中聚酯多元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇，多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯，且聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇和六亚甲基二异氰酸酯的用量比为100g：
400-500ml。
13.进一步地，步骤s2中催化剂为二丁基锡二月桂酸，二丁基锡二月桂酸与聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇中的用量比例为1.2-1.7ml/100g。
14.进一步地，步骤s3中扩链剂与聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇用量比例为5.5-7g/100g。
15.进一步地，步骤s3制备的环保水性免钉胶在氮气环境中保存，使用时用水稀释，现配现用。
16.本发明的有益效果：
17.1.本发明提供的免钉胶，采用两步聚合的方法，先形成小分子的聚氨酯预聚体，之后通过加入扩链剂，在特定的工艺下进行扩链，由于分子量不大，在水中有良好的乳化性能，可以用水作为分散体系。
18.2.针对小分子量的聚氨酯胶粘剂的粘接性能不强的问题，本发明通过2,2-二羟甲基丙酸和硅烷偶联剂kh910反应，使得扩链剂含有硅氧键，聚合后在聚氨酯分子的侧链上接上硅氧键，在固化过程中，侧链上的硅烷交联，形成网状结构，将各个聚氨酯分子连接起来，一方面交联结构具有良好的粘接性能，抗拉强度有明显提升，弥补小分子量聚氨酯粘接性不佳的缺陷，另一方面，交联后固化过程中含硅链段会向胶膜表面迁移富集，在表面形成疏水层，限制了水分子在胶膜表面铺展，使得胶水固化后具有良好的耐水性。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1
21.本实施例制备一种环保水性免钉胶，具体实施过程如下：
22.步骤s1：取1l无水乙醇加入反应釜中，设置反应釜的搅拌器转速为240rmp，向反应釜加入200ml丙酮搅拌5min，混合形成复合溶剂，取200g2,2-二羟甲基丙酸和4.2gedc加入反应釜中，向反应釜中缓慢加入复合溶剂，开启搅拌直至2,2-二羟甲基丙酸和edc完全溶解，继续搅拌活化反应30min，搅拌完成后取16ml硅烷偶联剂kh910加入反应釜中，先在冰水浴中以120rmp转速搅拌反应5h，反应结束对持续反应釜抽真空并加热至45
±
2℃搅拌反应20min，反应后在常压下加热至80℃蒸发结晶，对结晶液抽滤，取滤饼干燥，得到扩链剂；
23.步骤s2：取300g聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇和400ml dmf加入聚合釜中，升温至60℃至聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇完全融化，之后取3.6g二丁基锡二月桂酸加入反应釜中搅拌混合，再取1.2l六亚甲基二异氰酸酯加入聚合釜中，将聚合釜升温至70℃，保温搅拌反应120min，得到预聚液；
24.步骤s3：取16.5g扩链剂搅拌溶解于二丙二醇丁醚中，之后滴加到预聚液中，升温至80℃，保温反应2h，反应后采用冷却水套强制换热降温至室温，之后再加入二丙二醇丁醚搅拌至反应液的粘度为500cps，得到环保水性免钉胶，将环保水性免钉胶装入试剂瓶中，通入氮气进行保护。
25.实施例2
26.本实施例制备一种环保水性免钉胶，具体实施过程如下：
27.步骤s1：取1l无水乙醇加入反应釜中，设置反应釜的搅拌器转速为240rmp，向反应釜加入220ml丙酮搅拌5min，混合形成复合溶剂，取200g2,2-二羟甲基丙酸和4.6gedc加入反应釜中，向反应釜中缓慢加入复合溶剂，开启搅拌直至2,2-二羟甲基丙酸和edc完全溶解，继续搅拌活化反应40min，搅拌完成后取20ml硅烷偶联剂kh910加入反应釜中，先在冰水浴中以120rmp转速搅拌反应6h，反应结束对持续反应釜抽真空并加热至45
±
2℃搅拌反应20min，反应后在常压下加热至80℃蒸发结晶，对结晶液抽滤，取滤饼干燥，得到扩链剂；
28.步骤s2：取300g聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇和400ml dmf加入聚合釜中，升温至60℃至聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇完全融化，之后取4.5g二丁基锡二月桂酸加入反应釜中搅拌混合，再取1.35l六亚甲基二异氰酸酯加入聚合釜中，将聚合釜升温至75℃，保温搅拌反应130min，得到预聚液；
29.步骤s3：取18g扩链剂搅拌溶解于二丙二醇丁醚中，之后滴加到预聚液中，升温至90℃，保温反应3h，反应后采用冷却水套强制换热降温至室温，之后再加入二丙二醇丁醚搅拌至反应液的粘度为600cps，得到环保水性免钉胶，将环保水性免钉胶装入试剂瓶中，通入氮气进行保护。
30.实施例3
31.本实施例制备一种环保水性免钉胶，具体实施过程如下：
32.步骤s1：取1l无水乙醇加入反应釜中，设置反应釜的搅拌器转速为240rmp，向反应釜加入250ml丙酮搅拌5min，混合形成复合溶剂，取200g2,2-二羟甲基丙酸和5gedc加入反应釜中，向反应釜中缓慢加入复合溶剂，开启搅拌直至2,2-二羟甲基丙酸和edc完全溶解，继续搅拌活化反应50min，搅拌完成后取24ml硅烷偶联剂kh910加入反应釜中，先在冰水浴中以120rmp转速搅拌反应8h，反应结束对持续反应釜抽真空并加热至45
±
2℃搅拌反应30min，反应后在常压下加热至80℃蒸发结晶，对结晶液抽滤，取滤饼干燥，得到扩链剂；
33.步骤s2：取300g聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇400ml dmf加入聚合釜中，升温至60℃至聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇完全融化，之后取5.1g二丁基锡二月桂酸加入反应釜中搅拌混合，再取1.5l六亚甲基二异氰酸酯加入聚合釜中，将聚合釜升温至75℃，保温搅拌反应150min，得到预聚液；
34.步骤s3：取21g扩链剂搅拌溶解于二丙二醇丁醚中，之后滴加到预聚液中，升温至90℃，保温反应3h，反应后采用冷却水套强制换热降温至室温，之后再加入二丙二醇丁醚搅拌至反应液的粘度为700cps，得到环保水性免钉胶，将环保水性免钉胶装入试剂瓶中，通入氮气进行保护。
35.对比例1
36.本对比例为市售水性免钉胶，由鹤山市金润纳新型材料有限公司提供，型号krn8332。
37.将实施例1-3和对比例1得到的免钉胶进行性能测试，具体测试如下：
38.实施例1-3得到的免钉胶使用前先用水搅拌稀释，免钉胶和水的比例为1:0.6，之后按照行业标准《jc/t2186-2013室内墙面轻质装饰板用免钉胶》的要求测试免钉胶的性能，具体测试数据如表1所示：
39.表1
[0040] 实施例1实施例2实施例3对比例1表干时间/min9.587.58.5稠度/mm62687167拉伸强度/mpa3.853.874.052.24断裂伸长率/％11210496167拉剪强度/mpa2.852.963.201.71破坏形内聚内聚内聚界面
[0041]
由表1可知本发明制备的免钉胶的性能满足行业标准要求，且具有优异的拉伸强度及拉剪强度。
[0042]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0043]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种环保水性免钉胶的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤s1：取无水乙醇和丙酮混合形成复合溶剂，向复合溶剂中加入2,2-二羟甲基丙酸和edc搅拌至完全溶解，搅拌活化30-50min，之后加入硅烷偶联剂kh910，先在冰水浴中搅拌反应5-8h，反应结束，在45
±
2℃下真空加热搅拌反应20-30min，反应后在常压下加热至80℃蒸发结晶，抽滤、干燥，得到扩链剂；步骤s2：取聚酯多元醇和dmf在聚合釜中搅拌升温至60℃，之后加入催化剂搅拌分散，取多异氰酸酯加入聚合釜中，升温至75
±
5℃，保温搅拌反应120-150min，得到预聚液；步骤s3：取扩链剂溶于二丙二醇丁醚中，之后滴加到预聚液中，升温至80-90℃，保温反应2-3h，反应完成降温至室温，再加入二丙二醇丁醚调节反应液的粘度为500-700cps，得到环保水性免钉胶。2.根据权利要求1所述的一种环保水性免钉胶的制备方法，其特征在于，步骤s1中无水乙醇和丙酮的用量比为100ml:20-25ml。3.根据权利要求1所述的一种环保水性免钉胶的制备方法，其特征在于，步骤s1中2,2-二羟甲基丙酸、edc和硅烷偶联剂kh910的用量比为100g：2.1-2.5g：8-12ml。4.根据权利要求1所述的一种环保水性免钉胶的制备方法，其特征在于，步骤s2中聚酯多元醇和多异氰酸酯的用量比为100g：400-500ml，其中，聚酯多元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇，多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯。5.根据权利要求4所述的一种环保水性免钉胶的制备方法，其特征在于，催化剂与聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇的用量比例为1.2ml/100g，其中，催化剂为二丁基锡二月桂酸。6.根据权利要求4所述的一种环保水性免钉胶的制备方法，其特征在于，步骤s3中扩链剂与聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇的用量比例为5.5-7g/100g。7.一种环保水性免钉胶，其特征在于，由权利要求1-6任意一项所述的制备方法制成。

技术总结

本发明涉及一种环保水性免钉胶及其制备方法，属于胶粘剂技术领域，该免钉胶采用两步聚合的方法，先形成小分子的聚氨酯预聚体，之后再进行扩链，分子量不大，在水中有良好的乳化性能，可用水作为分散剂；本发明中通过2,2-二羟甲基丙酸和硅烷偶联剂KH910反应，使得扩链剂含有硅氧键，聚合后在聚氨酯分子的侧链上接上硅氧键，在固化过程中，侧链上的硅氧交联，形成网状结构，将各个聚氨酯分子连接起来，一方面交联结构具有良好的粘接性能，抗拉强度有明显提升，弥补小分子量聚氨酯粘接性不佳的缺陷，另一方面，交联后固化过程中含硅链段会向胶膜表面迁移富集，在表面形成疏水层，限制了水分子在胶膜表面铺展，使得胶水固化后具有良好的耐水性。好的耐水性。