技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯胶粘剂。
背景技术
溶剂型聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于有机溶剂或分散于有机溶剂中形成的 胶粘剂，具有弹性好、耐低温、抗磨性优良等优点。但是，溶剂型聚氨酯胶粘 剂中含有苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，不仅污染环境，而且会危害人体 健康。
水性聚氨酯具有无污染、机械性能优良、安全可靠、易于改性、生物相容 性好等优点。溶剂型聚氨酯树脂已逐步被水性化的聚氨酯取代，水性聚氨酯成 为聚氨酯工业发展的重要方向。
目前，水性聚氨酯胶粘剂要保持其储存的稳定性，必须使用亲水性扩链剂， 这样虽然解决了其储存的稳定性，但降低了胶粘剂的耐水性，难以满足当代社 会对材料不断提出高标准、高要求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种水性聚氨酯胶粘剂，本 发明机械强度高，胶粘性好，耐水性好。
本发明提出的一种水性聚氨酯胶粘剂，其原料按重量份包括：改性聚氨酯 乳液80-100份，聚氨酯类增稠剂1-3份，有机硅流平剂0.02-0.13份，有机硅 类高效消泡剂Tego901W0.005-0.01份，二丙二醇丁醚0.005-0.02份，气相白 炭黑10-20份，钛白粉0.05-1份，水性固化剂1-5份，抗氧化剂2640.2-0.4 份，乳化剂61000.8-1.2份，紫外线吸收剂RMB0.2-0.3份，润湿剂Wet5001-1.4 份，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.7-1份，聚硅氧烷高分子化合物0.3-0.7份， 甲基异噻唑啉酮0.1-0.2份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.2-0.3份；
其中，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将将纳米SiO2加入乙醇中，分散均 匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，分散均匀，通入氮气，升温，保温搅拌， 过滤得到改性纳米SiO2；将改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液；将甲基环己基二异氰酸酯和干燥处理后的聚己二酸新戊二醇酯二醇混匀， 通入氮气，升温，保温搅拌，降温，加入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、 二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌，再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌， 加入丙酮混匀，降温，加入三乙胺进行中和，加入去离子水混匀，旋转蒸发丙 酮、N-甲基吡咯烷酮得、乙醇到改性聚氨酯乳液。
优选地，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将纳米SiO2加入乙醇中，超声分 散均匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，继续超声分散均匀，通入氮气，升 温至75-85℃，保温搅拌22-26h，过滤，用水洗涤，干燥，研磨得到改性纳米 SiO2；将改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液；将甲基环 己基二异氰酸酯和干燥后的聚己二酸新戊二醇酯二醇混匀，通入氮气，升温至 85-95℃，保温搅拌1.5-2.5h，降温至60-70℃，加入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、 乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌3.5-4.5h，再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌1.5-2.5h，加入丙酮混匀，降温至30-40℃，加入三乙胺进行 中和，加入去离子水以2000-3000r/min的速度搅拌20-40min，旋转蒸发丙酮、 N-甲基吡咯烷酮、乙醇得到改性聚氨酯乳液。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，纳米SiO2和γ-氨丙基甲基二乙 氧基硅烷的重量比为0.8-1.2：0.6-1。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，改性纳米SiO2的粒径大小为 40-80nm。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，聚己二酸新戊二醇酯二醇的干 燥方法为：取聚己二酸新戊二醇酯二醇，调节压力为0.08MPa，升温至100℃， 保温60min。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，聚己二酸新戊二醇酯二醇的数 均分子量为1000-2000道尔顿。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，聚己二酸新戊二醇酯二醇、甲 基环己基二异氰酸酯、N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛 酸亚锡的重量比为80-100：30-40：70-80：1.9-2.6：4-10：5-13：0.8-1.2。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，甲基环己基二异氰酸酯和改性 纳米SiO2的重量比为30-40：2-3。
优选地，在改性聚氨酯乳液的制备方法中，甲基环己基二异氰酸酯、丙酮、 三乙胺和去离子水的重量比为30-40：20-30：6-9：40-50。
优选地，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液85-95份，聚氨酯类增稠 剂1.5-2.5份，有机硅流平剂0.05-0.09份，有机硅类高效消泡剂Tego901W 0.007-0.009份，二丙二醇丁醚0.01-0.015份，气相白炭黑12-18份，钛白粉 0.06-0.08份，水性固化剂2-4份，抗氧化剂2640.25-0.35份，乳化剂6100 0.9-1.1份，紫外线吸收剂RMB0.22-0.28份，润湿剂Wet5001.1-1.3份，γ- 氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.8-0.9份，聚硅氧烷高分子化合物0.4-0.6份，甲 基异噻唑啉酮0.13-0.17份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.22-0.28份。
上述乙醇的作用为分散纳米SiO2、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和改性纳米 SiO2，不规定其用量，根据具体操作确定使用量。
本发明的制备方法如下：将改性聚氨酯乳液、聚氨酯类增稠剂、有机硅流 平剂、有机硅类高效消泡剂Tego901W、二丙二醇丁醚、气相白炭黑、钛白粉、 水性固化剂、抗氧化剂264、乳化剂6100、紫外线吸收剂RMB、润湿剂Wet500、 γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、聚硅氧烷高分子化合物、甲基异噻唑啉酮、N-辛 基-4-异噻唑啉-3-酮混合后，以2000r/min的速度搅拌20min得到水性聚氨酯 胶粘剂。
本发明选用的纳米SiO2可以改善水性聚氨酯的耐水、耐候和力学性能，但 是纳米SiO2在水性聚氨酯中的分散性不高，容易团聚，用γ-氨丙基甲基二乙氧 基硅烷改性纳米SiO2，一方面增加了纳米SiO2在水性聚氨酯中分散性，使纳米 SiO2和水性聚氨酯均匀分散，大大增加了本发明的耐水、耐候和力学性能，另一 方面均匀分散的改性纳米SiO2中含有氨基，氨基可与聚氨酯反应，从而将SiO2引入聚氨酯中，进一步增加本发明的耐水、耐候和力学性能；乙二醇、二羟甲 基丁酸为亲水扩链剂，增加本发明的稳定性；葡萄糖中含有大量的仲醇，可与 聚氨酯内部交联形成网络结构，可以增强本发明的耐水性、增加抗冲击、抗撕 裂性，同时能增加本发明的胶粘性；改性纳米SiO2、葡萄糖和聚氨酯相互作用， 大大增加了本发明的耐水性、机械性能和胶粘性；聚硅氧烷高分子化合物可以 增加本发明的胶粘性；润湿剂Wet500适用于水性聚氨酯，可以改善本发明的润 湿性，同时还有消泡和平流的作用；有机硅流平剂可以增加本发明的平整性、 透湿性、流平性；有机硅类高效消泡剂Tego901W、二丙二醇丁醚可以增加其与 各物质的相容性，可以长时间起到消泡的作用增加本发明的表面光洁度；气相 白炭黑、钛白粉可以增加本发明的机械强度；抗氧化剂264和紫外线吸收剂RMB 相互作用增加本发明的稳定性；甲基异噻唑啉酮和N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮为 防腐防霉剂，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷为偶联剂增加各物质的相容性，进而 增加本发明的稳定性；上述各种物质相互作用，增加本发明的机械强度、耐水 性、胶粘性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种水性聚氨酯胶粘剂，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液100份， 聚氨酯类增稠剂1份，有机硅流平剂0.13份，有机硅类高效消泡剂Tego901W 0.005份，二丙二醇丁醚0.02份，气相白炭黑10份，钛白粉1份，水性固化剂 1份，抗氧化剂2640.4份，乳化剂61000.8份，紫外线吸收剂RMB0.3份， 润湿剂Wet5001份，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷1份，聚硅氧烷高分子化合 物0.3份，甲基异噻唑啉酮0.2份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.2份；
其中，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将纳米SiO2加入乙醇中，超声分散 均匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，继续超声分散均匀，通入氮气，升温 至85℃，保温搅拌22h，过滤，用水洗涤，干燥，研磨得到改性纳米SiO2；将 改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液，其中，纳米SiO2和 γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的重量比为1.2：0.6，改性纳米SiO2的粒径大小为 80nm；将甲基环己基二异氰酸酯和干燥后的数均分子量为1000道尔顿聚己二酸 新戊二醇酯二醇混匀，通入氮气，升温至95℃，保温搅拌1.5h，降温至70℃， 加入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌 3.5h，再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌2.5h，加入丙酮混匀，降温至30℃， 加入三乙胺进行中和，加入去离子水以3000r/min的速度搅拌20min，旋转蒸发 丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙醇得到改性聚氨酯乳液，其中，聚己二酸新戊二醇 酯二醇的干燥方法为：取聚己二酸新戊二醇酯二醇，调节压力为0.08MPa，升温 至100℃，保温60min，聚己二酸新戊二醇酯二醇、甲基环己基二异氰酸酯、N- 甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡的重量比为100：30： 80：1.9：10：5：1.2，甲基环己基二异氰酸酯和改性纳米SiO2的重量比为30： 3，甲基环己基二异氰酸酯、丙酮、三乙胺和去离子水的重量比为30：30：6： 50。
实施例2
一种水性聚氨酯胶粘剂，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液80份，聚 氨酯类增稠剂3份，有机硅流平剂0.02份，有机硅类高效消泡剂Tego901W0.01 份，二丙二醇丁醚0.005份，气相白炭黑20份，钛白粉0.05份，水性固化剂5 份，抗氧化剂2640.2份，乳化剂61001.2份，紫外线吸收剂RMB0.2份，润 湿剂Wet5001.4份，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.7份，聚硅氧烷高分子化 合物0.7份，甲基异噻唑啉酮0.1份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.3份；
其中，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将纳米SiO2加入乙醇中，超声分散 均匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，继续超声分散均匀，通入氮气，升温 至75℃，保温搅拌26h，过滤，用水洗涤，干燥，研磨得到改性纳米SiO2；将 改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液，其中，纳米SiO2和 γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的重量比为0.8：1，改性纳米SiO2的粒径大小为 40nm；将甲基环己基二异氰酸酯和干燥后的数均分子量为2000道尔顿聚己二酸 新戊二醇酯二醇混匀，通入氮气，升温至85℃，保温搅拌2.5h，降温至60℃， 加入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌 4.5h，再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌1.5h，加入丙酮混匀，降温至40℃， 加入三乙胺进行中和，加入去离子水以2000r/min的速度搅拌40min，旋转蒸发 丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙醇得到改性聚氨酯乳液，其中，聚己二酸新戊二醇 酯二醇的干燥方法为：取聚己二酸新戊二醇酯二醇，调节压力为0.08MPa，升温 至100℃，保温60min，聚己二酸新戊二醇酯二醇、甲基环己基二异氰酸酯、N- 甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡的重量比为80：40： 70：2.6：4：13：0.8，甲基环己基二异氰酸酯和改性纳米SiO2的重量比为40： 2，甲基环己基二异氰酸酯、丙酮、三乙胺和去离子水的重量比为40：20：9： 40。
实施例3
一种水性聚氨酯胶粘剂，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液85份，聚 氨酯类增稠剂2.5份，有机硅流平剂0.05份，有机硅类高效消泡剂Tego901W 0.009份，二丙二醇丁醚0.01份，气相白炭黑18份，钛白粉0.06份，水性固 化剂4份，抗氧化剂2640.25份，乳化剂61001.1份，紫外线吸收剂RMB0.22 份，润湿剂Wet5001.3份，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.8份，聚硅氧烷高 分子化合物0.6份，甲基异噻唑啉酮0.13份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.28 份；
其中，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将纳米SiO2加入乙醇中，超声分散 均匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，继续超声分散均匀，通入氮气，升温 至78℃，保温搅拌25h，过滤，用水洗涤，干燥，研磨得到改性纳米SiO2；将 改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液，其中，纳米SiO2和 γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的重量比为0.9：0.9，改性纳米SiO2的粒径大小为 50nm；将甲基环己基二异氰酸酯和干燥后的数均分子量为1800道尔顿聚己二酸 新戊二醇酯二醇混匀，通入氮气，升温至87℃，保温搅拌2.2h，降温至63℃， 加入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌 4.3h，再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌1.8h，加入丙酮混匀，降温至37℃， 加入三乙胺进行中和，加入去离子水以2200r/min的速度搅拌35min，旋转蒸发 丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙醇得到改性聚氨酯乳液，其中，聚己二酸新戊二醇 酯二醇的干燥方法为：取聚己二酸新戊二醇酯二醇，调节压力为0.08MPa，升温 至100℃，保温60min，聚己二酸新戊二醇酯二醇、甲基环己基二异氰酸酯、N- 甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡的重量比为85：38： 73：2.4：6：10：0.9，甲基环己基二异氰酸酯和改性纳米SiO2的重量比为38： 2.2，甲基环己基二异氰酸酯、丙酮、三乙胺和去离子水的重量比为38：23：8： 43。
实施例4
一种水性聚氨酯胶粘剂，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液95份，聚 氨酯类增稠剂1.5份，有机硅流平剂0.09份，有机硅类高效消泡剂Tego901W 0.007份，二丙二醇丁醚0.015份，气相白炭黑12份，钛白粉0.08份，水性固 化剂2份，抗氧化剂2640.35份，乳化剂61000.9份，紫外线吸收剂RMB0.28 份，润湿剂Wet5001.1份，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.9份，聚硅氧烷高 分子化合物0.4份，甲基异噻唑啉酮0.17份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.22 份；
其中，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将纳米SiO2加入乙醇中，超声分散 均匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，继续超声分散均匀，通入氮气，升温 至82℃，保温搅拌23h，过滤，用水洗涤，干燥，研磨得到改性纳米SiO2；将 改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液，其中，纳米SiO2和 γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的重量比为1.1：0.7，改性纳米SiO2的粒径大小为 70nm；将甲基环己基二异氰酸酯和干燥后的数均分子量为1200道尔顿聚己二酸 新戊二醇酯二醇混匀，通入氮气，升温至93℃，保温搅拌1.8h，降温至67℃， 加入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌 3.7h，再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌2.2h，加入丙酮混匀，降温至33℃， 加入三乙胺进行中和，加入去离子水以2800r/min的速度搅拌25min，旋转蒸发 丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙醇得到改性聚氨酯乳液，其中，聚己二酸新戊二醇 酯二醇的干燥方法为：取聚己二酸新戊二醇酯二醇，调节压力为0.08MPa，升温 至100℃，保温60min，聚己二酸新戊二醇酯二醇、甲基环己基二异氰酸酯、N- 甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡的重量比为95：32： 77：2.2：8：8：1.1，甲基环己基二异氰酸酯和改性纳米SiO2的重量比为32： 2.8，甲基环己基二异氰酸酯、丙酮、三乙胺和去离子水的重量比为32：27：7： 47。
实施例5
一种水性聚氨酯胶粘剂，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液90份，聚 氨酯类增稠剂2份，有机硅流平剂0.07份，有机硅类高效消泡剂Tego901W0.008 份，二丙二醇丁醚0.013份，气相白炭黑15份，钛白粉0.07份，水性固化剂3 份，抗氧化剂2640.3份，乳化剂61001份，紫外线吸收剂RMB0.25份，润 湿剂Wet5001.2份，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.85份，聚硅氧烷高分子化 合物0.5份，甲基异噻唑啉酮0.15份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.25份；
其中，改性聚氨酯乳液的制备方法为：将纳米SiO2加入乙醇中，超声分散 均匀，加入γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，继续超声分散均匀，通入氮气，升温 至80℃，保温搅拌24h，过滤，用水洗涤，干燥，研磨得到改性纳米SiO2；将 改性纳米SiO2加入乙醇中超声分散得到改性纳米SiO2溶液，其中，纳米SiO2和 γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的重量比为1：0.8，改性纳米SiO2的粒径大小为 60nm；将甲基环己基二异氰酸酯和干燥后的数均分子量为1500道尔顿聚己二酸 新戊二醇酯二醇混匀，通入氮气，升温至90℃，保温搅拌2h，降温至65℃，加 入N-甲基吡咯烷酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡，保温搅拌4h， 再加入改性纳米SiO2溶液，继续搅拌2h，加入丙酮混匀，降温至35℃，加入三 乙胺进行中和，加入去离子水以2500r/min的速度搅拌30min，旋转蒸发丙酮、 N-甲基吡咯烷酮、乙醇得到改性聚氨酯乳液，其中，聚己二酸新戊二醇酯二醇 的干燥方法为：取聚己二酸新戊二醇酯二醇，调节压力为0.08MPa，升温至100℃， 保温60min，聚己二酸新戊二醇酯二醇、甲基环己基二异氰酸酯、N-甲基吡咯烷 酮、葡萄糖、乙二醇、二羟甲基丁酸和辛酸亚锡的重量比为90：35：75：2.3： 7：9：1，甲基环己基二异氰酸酯和改性纳米SiO2的重量比为35：2.5，甲基环 己基二异氰酸酯、丙酮、三乙胺和去离子水的重量比为35：25：7.5：45。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。