阅读说明：本技术 水性聚氨酯及其制备方法、热封胶粘剂 (Waterborne polyurethane, preparation method thereof and heat-sealing adhesive ) 是由 陈宇 周妙兰 韩航 孙同兵 李金禹 吕铭华 崔正 张春辉 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及热封胶技术领域,具体涉及水性聚氨酯及其制备方法、热封胶粘剂,所述水性聚氨酯包含来自羟基丙烯酸酯的结构单元A,来自二异氰酸酯的结构单元B,来自多元醇的结构单元C和来自扩链剂的结构单元D。本发明提供的水性聚氨酯粘度低、固含量高,适合在室温下高速涂布,且在制备和使用过程中均无VOC排放,无污染,对环境友好。(The invention relates to the technical field of heat seal adhesives, and particularly relates to waterborne polyurethane, a preparation method thereof and a heat seal adhesive. The waterborne polyurethane provided by the invention has low viscosity and high solid content, is suitable for high-speed coating at room temperature, has no VOC (volatile organic compound) emission in the preparation and use processes, is pollution-free and is environment-friendly.)

水性聚氨酯及其制备方法、热封胶粘剂

技术领域

本发明涉及热封胶技术领域，具体涉及水性聚氨酯及其制备方法、热封胶粘剂。

背景技术

热封胶是一种包装用胶，具有良好的粘接力，尤其适合于纸张等的粘合，热压后立即完成粘接。热封胶经干燥后涂布面的粘性比低，不存在压敏性；收卷存放时不会对纸等背材形成牢固的粘合，所以解卷容易。热封胶需经热压封合，一旦撕开就会破坏包装纸等，因此，其可以用于封装重要的物品，起到良好的防盗保密作用。

目前市面上热封胶大多为聚氨酯固体胶或含有有机溶剂的液体胶，聚氨酯固体热封胶存在着软化点高、熔融黏度大和施工工艺繁琐等缺点，含有有机溶剂的液体胶使用了有机溶剂，不仅气味较大，而且污染严重。水性聚氨酯可以在常温下实现涂布过程，所需要的设备简单方便，而且以水为分散介质，环保无毒、无味，无污染，因此更受行业喜爱，具有良好的市场。现有的水性聚氨酯多为线性结构且其骨架中含有一定量的亲水基团，此类型的水性聚氨酯粘度较高，在分散的时候需要加入的水量较大，且水性聚氨酯的固含量较低，一般低于40％。

CN109651998A公开了一种低粘度单组分无溶剂聚氨酯胶粘剂及其制备方法和应用，该低粘度单组分无溶剂聚氨酯胶粘剂以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物和多异氰酸酯为主要组分，其中，以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物采用二异氰酸酯同时对多元醇和羟基丙烯酸酯在无溶剂的情况下进行封端反应，通过该方法得到的聚氨酯预聚物的粘度仍然偏高(1500mPa·s)，不适合在室温下高速涂布。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的存在水性聚氨酯粘度高、固含量低的问题，提供了一种粘度低、固含量高的水性聚氨酯及其制备方法、热封胶粘剂，该水性聚氨酯能够在室温下高速涂布。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种水性聚氨酯，所述水性聚氨酯包含来自羟基丙烯酸酯的结构单元A，来自二异氰酸酯的结构单元B，来自多元醇的结构单元C和来自扩链剂的结构单元D；

其中，所述结构单元A的结构式为R₁选自H或甲基，R₂选自C₂-C₄的亚烷基中的至少一种；

所述结构单元B的结构式为R₃选自六亚甲基、

1,3,3-三甲基环己基和4,4’-亚甲基双环己基中的至少一种；

所述结构单元C的结构式为其中，R₄选自C₂-C₆的亚烷基和

中的至少一种，R₅选自C₄-C₈的亚烷基中的至少一种，R₆选自C₁-C₁₀的亚烷基中的至少一种；n选自1或10-100之间的任意整数；

所述扩链剂选自N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐、二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的至少一种。

本发明第二方面提供一种水性聚氨酯的制备方法，包括：

(1)将二异氰酸酯和羟基丙烯酸酯单体按重量比为10-90:1进行聚合反应得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将所述丙烯酸酯改性二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂在丙酮中进行接触反应，得到水性聚氨酯。

本发明第三方面提供一种热封胶粘剂，包含上述水性聚氨酯。

通过上述技术方案，本发明首先将羟基丙烯酸酯单体与二异氰酸酯反应，在二异氰酸酯的分子链上引入丙烯酸酯单体，降低了二异氰酸酯中-NCO基团的反应活性，使其与多元醇反应时，能够有效控制异氰酸酯与多元醇的反应程度，从而得到粘度较低(150-1000mPa·s)、固含量高(＞48wt％)的水性聚氨酯；该水性聚氨酯适合在室温下高速涂布，对于纸张具有良好的粘接力(≥8.3N/15mm)，可广泛用于纸制品热封；且本发明提供的水性聚氨酯在制备和使用过程中均无VOC排放，无污染，对环境友好。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

一种水性聚氨酯，所述水性聚氨酯包含来自羟基丙烯酸酯的结构单元A，来自二异氰酸酯的结构单元B，来自多元醇的结构单元C和来自扩链剂的结构单元D；

其中，所述结构单元A的结构式为

R₁选自H或甲基，R₂选自C₂-C₄的亚烷基中的至少一种；

所述结构单元B的结构式为

R₃选自六亚甲基、

1,3,3-三甲基环己基和4,4’-亚甲基双环己基中的至少一种；

所述结构单元C的结构式为其中，R₄选自C₂-C₆的亚烷基和

中的至少一种，R₅选自C₄-C₈的亚烷基中的至少一种，R₆选自C₁-C₁₀的亚烷基中的至少一种；n选自1或10-100之间的任意整数；

所述扩链剂选自N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐、二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的至少一种。

在本发明中，优选的，所述R₄选自C₂-C₄的亚烷基(例如可以为-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂CH₂-中的至少一种)和

中的至少一种，R₅选自C₄-C₈的亚烷基中的至少一种(例如可以为-(CH₂)₄-、-(CH₂)₅-、-(CH₂)₆-、-(CH₂)₈-等中的至少一种)，R₆选自C₁-C₁₀的亚烷基中的至少一种(例如可以为亚甲基、-(CH₂)₂-、-(CH₂)₄-、-(CH₂)₆-、-(CH₂)₈-、-(CH₂)₁₀-等中的至少一种)；n选自1或10-100之间的任意整数。

在本发明中，所述结构单元A、所述结构单元B、所述结构单元C和所述结构单元D的重量比优选为1:30-80:65-250:3-10，更优选为1:35-70:70-200:6-8。

在本发明中，优选的，所述水性聚氨酯在25℃下的粘度为150-1000mPa·s。

本发明另一方面提供一种水性聚氨酯的制备方法，包括：

(1)将二异氰酸酯和羟基丙烯酸酯单体按重量比为10-90:1进行聚合反应得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将所述丙烯酸酯改性二异氰酸酯、多元醇、扩链剂和催化剂在丙酮中进行接触反应，得到水性聚氨酯。

本发明中，首先将羟基丙烯酸酯单体与二异氰酸酯反应，在二异氰酸酯的分子链上引入丙烯酸酯单体，降低了二异氰酸酯中-NCO基团的反应活性，使其与多元醇反应时，能够有效控制异氰酸酯与多元醇的反应程度，从而得到粘度较低(150-1000mPa·s)、固含量高(＞48wt％)的水性聚氨酯。

本发明采用丙烯酸酯对二异氰酸酯进行改性，在二异氰酸酯的分子链上引入丙烯酸酯基团，使二异氰酸酯的位阻增大，降低二异氰酸酯的与多元醇的反应活性，从而使生成物的分子较小、粘度降低，其中羟基丙烯酸酯单体的含量是影响改性后二异氰酸酯反应活性的因素之一。优选的，所述二异氰酸酯和所述羟基丙烯酸酯单体的重量比为10-90:1(例如可以为10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1、70:1、80:1或上述数值之间的任意值)，更优选为60-80:1。

为了进一步降低水性聚氨酯的粘度，提高其固含量，优选条件下，所述聚合反应的温度为70-90℃，聚合时间为2-3h。

优选的，所述羟基丙烯酸酯单体选自直链羟基丙烯酸酯单体和/或含有甲基的羟基丙烯酸酯单体；在二异氰酸酯分子链中引入含有甲基的羟基丙烯酸酯，能够进一步提高二异氰酸酯的位阻，降低其与多元醇的反应活性，优选的，所述羟基丙烯酸酯单体包含直链羟基丙烯酸酯单体和含有甲基的羟基丙烯酸酯单体。更优选的，所述直链羟基丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯和/或丙烯酸羟丙酯；更优选地，所述含有甲基的羟基丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟丙酯。

本发明中，所述二异氰酸酯选自脂环族二异氰酸酯和/或脂肪族二异氰酸酯；为了进一步控制二异氰酸酯的反应活性，降低产物的粘度，优选条件下，所述二异氰酸酯包含脂肪族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。更优选的，所述脂环族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；更优选地，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯。

本发明中，丙烯酸酯改性的二异氰酸酯能够与多元醇反应后生成水性聚氨酯，为了提高丙烯酸改性聚氨酯的交联密度和内聚强度，优选条件下，所述多元醇的官能度为2～3，更优选的，所述多元醇选自聚酯二元醇、小分子二醇和聚醚二元醇中的至少一种。聚酯二元醇中含有柔软的酯键结构能够与基材(纸质材料)表面的羟基发生化学键合，因此对基材具有很高的粘结强度；液态的聚醚多元醇能够使丙烯酸酯改性的二异氰酸酯与其它物料充分混合；优选地，所述多元醇包含聚酯二元醇、小分子二醇和可选的聚醚二元醇；为了进一步提高丙烯酸改性聚氨酯与基材的粘结强度、降低其粘度，优选地，所述聚酯二元醇、所述聚醚二元醇与所述小分子二醇的重量比为55-100:0-4:1(例如可以为55:3:1、60:0:1、65:3.5:1、70:3:1、80:3.5:1、90:4:1、100:4:1或上述数值之间的任意值)；更优选为60-80:3-3.5:1。

本发明中，优选的，所述聚酯二元醇选自聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸-二乙二醇酯、聚己二酸-1,2丁二醇酯、聚己二酸-1,3丁二醇酯、聚己二酸-1,4丁二醇酯、聚己二酸-1,6-己二醇酯、聚己二酸-1,8-辛二醇酯和聚己二酸-1,9-壬二醇酯中的至少一种；进一步优选地，所述聚酯二元醇的相对分子量为1000-3000。

优选地，所述聚醚二元醇选自聚丙二醇聚醚、聚乙二醇聚醚和聚丁二醇聚醚中的至少一种；进一步优选地，所述聚醚二元醇的相对分子量为1000-3000。

优选地，所述小分子二醇选自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇和二甘醇中的至少一种。

本发明中，为了使丙烯酸酯改性异氰酸酯与多元醇反应生产聚氨酯，同时提高聚氨酯的固含量，降低其粘度，优选的，所述扩链剂选自N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐、二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的至少一种；优选的，所述催化剂的选自辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯、二醋酸二丁基锡和2,2-双吗啉基二乙基醚中的至少一种。

本发明中，反应体系中NCO/OH的比值越高，生成的聚氨酯的分子越小，粘度也越低，为了降低产物丙烯酸酯改性聚氨酯的粘度，优选条件下，所述二异氰酸酯的总NCO当量数与所述多元醇的总OH当量数比值为1.8-2.5:1(例如可以为1.8:1、2:1、2.3:1、2.5:1或上述数值之间的任意值)，更优选为2:1。

本发明中，为了进一步降低所述水性聚氨酯的粘度，提高其固含量，优选条件下，步骤(2)还包括：将所述丙烯酸酯改性二异氰酸酯、聚酯二元醇、小分子二醇和可选的聚醚二元醇在丙酮中混合后，在75-90℃下反应2-3h；接着将产物与扩链剂在80-90℃下继续反应1-2h；再向得到的混合物中加入催化剂在80-95℃下反应2-3h，然后每隔1h测一次反应产物中NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃，接着加入中和剂调节体系至中性，然后加入有机胺反应0.5-1h后，脱去丙酮。

优选的，所述有机胺选自二甲胺、乙二胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、丙二胺、丁二胺中的至少一种，最优选为乙二胺。

优选的，所述中和剂的种类可以为所属领域技术人员所知，例如可以为有机胺、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物中的至少一种，优选为有机胺，更优选为三乙胺。

为了进一步降低所述水性聚氨酯的粘度，提高其固含量，在本发明的一个优选实施方式中，制备所述水性聚氨酯的原料包括：羟基丙烯酸酯0.2-20重量份、二异氰酸酯8-30重量份、聚酯二元醇50-75重量份、聚醚二元醇0-10重量份、小分子二醇0-4重量份、中和剂1-5重量份、有机胺0.1-0.5重量份、扩链剂0-4重量份和催化剂0.1-0.5重量份；更优选的，所述原料组合物包括羟基丙烯酸酯0.3-5重量份、二异氰酸酯9-30重量份、聚酯二元醇55-70重量份、聚醚二元醇2.5-3.5重量份、小分子二醇0.7-1重量份、中和剂2.5-4重量份、有机胺0.15-0.25重量份、扩链剂2-3重量份和催化剂0.15-0.35重量份。

本发明中，制得的产品中的结构单元及其含量可以通过红外、核磁等方法测定，也可以通过投入的原料种类及含量推断得到。

本发明还提供一种热封胶粘剂，包含上述水性聚氨酯，所述热封胶粘剂的固含量≥48wt％、所述热封胶封剂可用于纸张/纸张的粘结、塑料/塑料的粘结以及纸张/塑料的粘结，其中，所述塑料可以为PVC。

本发明中，所述热封胶粘剂中还可以含有消泡剂、流平剂等助剂，所述消泡剂和流平剂可以为所述领域技术人员所知，例如，所述消泡剂可以为脂肪酸酯、磷酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂等中的至少一种；所述流平剂可以为聚二甲基硅氧烷和/或聚甲基苯基硅氧烷。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，固含量的测定方法参照GB/T 2793-1995；粘度的测试方法参照GB/T 2794-1995，测试温度为(25±1)℃。

以下实施例中，PBA为济宁华凯树脂有限公司的市售品，其数均分子量为2000；聚乙二醇聚醚为万华化学的市售品，其数均分子量为2000；脱水聚己二酸乙二醇酯为济宁华凯树脂有限公司的市售品，其数均分子量为2000。

以下实施例中，在反应前，均对PBA、聚己二酸乙二醇酯进行脱水处理，脱水处理的工艺为：将PBA、聚己二酸乙二醇酯放入四口烧瓶中升温至100-120℃，在真空度-0.09±0.005MPa下搅拌2-3小时。

以下实施例中，水性聚氨酯中结构单元A、结构单元B、结构单元C和结构单元D的重量比通过投入的原料含量推断得到。

实施例1

一种水性聚氨酯，其制备步骤如下：

(1)在反应釜中加入21.1g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2.7g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和0.35g甲基丙烯酸羟乙酯，在75-85℃反应2h，得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将步骤(1)得到的丙烯酸酯改性二异氰酸酯、68.6g脱水PBA、3g聚乙二醇聚醚、0.8g小分子二甘醇在丙酮中混合后，在80-85℃反应3h，接着将产物与2.78g扩链剂二羟甲基丙酸在80-90℃继续反应2h，再向得到的混合物中加入0.2g二月桂酸二丁基锡在85-90℃反应2h，然后每隔1h测一次反应物中的NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃加入3.87g三乙胺调节体系pH至中性，接着反应1h，加入108g离子水，高速搅拌分散均匀，加入0.21g乙二胺水溶液(50wt％)分散1h，脱去丙酮，即得到水性聚氨酯。

本实施例步骤(2)中，体系中总NCO当量数与总OH当量数比值R值(NCO/OH)为2；

本实施例得到的水性聚氨酯中结构单元A、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₁、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；其外观为乳白色液体，粘度为380mPa·s(25℃)，固体含量为48.5wt％，其热封强度如表2所示。

实施例2

一种水性聚氨酯，其制备步骤如下：

(1)在反应釜中加入8g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和0.3g羟基丙烯酸酯单体(甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为9:1)，在75-85℃反应2h，得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将步骤(1)得到的丙烯酸酯改性二异氰酸酯、62.6g脱水PBA、3.5g聚乙二醇聚醚、1g小分子二甘醇在丙酮中混合后，在80-85℃反应3h，接着将产物与2.78g扩链剂二羟甲基丙酸在80-90℃继续反应2h，再向得到的混合物中加入0.2g辛酸亚锡在85-90℃反应2h，然后每隔1h测一次反应物中的NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃加入3.77g三乙胺调节体系pH至中性，接着反应1h，加入88g离子水，高速搅拌分散均匀，加入0.21g乙二胺水溶液(50wt％)分散1h，脱去丙酮，即得到水性聚氨酯。

本实施例步骤(2)中，体系中总NCO当量数与总OH当量数比值R值(NCO/OH)为1.8；

本实施例得到的水性聚氨酯中结构单元A(由A₁和A₂组成)、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₁、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；其外观为乳白色液体，粘度为318mPa·s(25℃)，固体含量为48.5wt％，其热封强度如表2所示。

实施例3

一种水性聚氨酯，其制备步骤如下：

(1)在反应釜中加入6.94g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、13.88g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和0.3g甲基丙烯酸羟乙酯，在75-85℃反应2h，得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将步骤(1)得到的丙烯酸酯改性二异氰酸酯、69.2g聚酯二元醇(脱水PBA和脱水聚己二酸乙二醇酯的重量比为90:10)、3g聚乙二醇聚醚、0.9g小分子二甘醇在丙酮中混合后，在80-85℃反应3h，接着将产物与2.4g扩链剂二羟甲基丙酸在80-90℃继续反应2h，再向得到的混合物中加入0.15g辛酸亚锡在85-90℃反应1h，然后每隔1h测一次反应物中的NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃加入3.27g三乙胺调节体系pH至中性，接着反应1h，加入108g离子水，高速搅拌分散均匀，加入0.18g乙二胺水溶液(50wt％)分散0.5h，脱去丙酮，即得到水性聚氨酯。

本实施例步骤(2)中，体系中总NCO当量数与总OH当量数比值R值(NCO/OH)为1.8；

本实施例得到的水性聚氨酯中结构单元A、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₁、C₂、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；其外观为乳白色液体，粘度为368mPa·s(25℃)，固体含量为48.6wt％，其热封强度如表2所示。

实施例4

一种水性聚氨酯，其制备步骤如下：

(1)在反应釜中加入14.87g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、14.87g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和0.85g羟基丙烯酸酯单体甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为4:1)，在75-85℃反应2.5h，得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将步骤(1)得到的丙烯酸酯改性二异氰酸酯、54.9g脱水聚己二酸乙二醇酯、3.23g聚乙二醇聚醚、0.97g小分子二甘醇在丙酮中混合后，在80-85℃反应2.5h，接着将产物与2.6g扩链剂二羟甲基丙酸在80-90℃继续反应1.5h，再向得到的混合物中加入0.1g辛酸亚锡在85-90℃反应2.5h，然后每隔1h测一次反应物中的NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃加入3.5g三乙胺调节体系pH至中性，接着反应0.5h，加入108mL离子水，高速搅拌分散均匀，加入0.19g乙二胺水溶液(50wt％)分散1h，脱去丙酮，即得到水性聚氨酯。

本实施例步骤(2)中，体系中总NCO当量数与总OH当量数比值R值(NCO/OH)为2；

本实施例得到的水性聚氨酯中结构单元A(由A₁和A₂组成)、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₁、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；其外观为乳白色液体，粘度为350mPa·s(25℃)，固体含量为48.2wt％，其热封强度如表2所示。

实施例5

一种水性聚氨酯，其制备步骤如下：

(1)在反应釜中加入11.66g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、11.66g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和0.3g羟基丙烯酸酯单体甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为1:1)，在75-85℃反应2h，得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将步骤(1)得到的丙烯酸酯改性二异氰酸酯、68.45g脱水聚己二酸乙二醇酯、2.54g聚乙二醇聚醚、0.74g小分子二甘醇在丙酮中混合后，在80-85℃反应3h，接着将产物与2.03g扩链剂二羟甲基丙酸在80-90℃继续反应2h，再向得到的混合物中加入0.1g 2,2-双吗啉基二乙基醚在85-90℃反应2h，然后每隔1h测一次反应物中的NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃加入2.75g三乙胺调节体系pH至中性，接着反应0.5-1h，加入108mL离子水，高速搅拌分散均匀，加入0.16g乙二胺水溶液(50wt％)分散0.5-1h，脱去丙酮，即得到水性聚氨酯。

本实施例步骤(2)中，体系中总NCO当量数与总OH当量数比值R值(NCO/OH)为2；

本实施例得到的水性聚氨酯中结构单元A(由A₁和A₂组成)、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₂、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；外观为乳白色液体，粘度为840mPa·s(25℃)，固体含量为48.3wt％，其热封强度如表2所示。

实施例6

一种水性聚氨酯，其制备步骤如下：

(1)在反应釜中加入14.8g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、14.9g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和0.85g羟基丙烯酸酯单体甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯的重量比为4:1)，在75-85℃反应2h，得到丙烯酸酯改性二异氰酸酯；

(2)将步骤(1)得到的丙烯酸酯改性二异氰酸酯、58.2g脱水聚己二酸乙二醇酯、1g小分子二甘醇在丙酮中混合后，在80-85℃反应3h，接着将产物与2.6g扩链剂二羟甲基丙酸在80-90℃继续反应2h，再向得到的混合物中加入0.5g辛酸亚锡在85-90℃反应2h，然后每隔1h测一次反应物中的NCO百分含量，当NCO百分含量下降趋于稳定时，降温至55-65℃加入3.5g三乙胺调节体系pH至中性，接着反应0.5-1h，加入108mL离子水，高速搅拌分散均匀，加入0.19g乙二胺水溶液(50wt％)分散0.5-1h，脱去丙酮，即得到水性聚氨酯。

本实施例步骤(2)中，体系中总NCO当量数与总OH当量数比值R值(NCO/OH)为2；

本实施例得到的水性聚氨酯中结构单元A(由A₁和A₂组成)、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₂和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；外观为乳白色液体，粘度为530mPa·s(25℃)，固体含量为48.4wt％，其热封强度如表2所示。

对比例1

按照实施例2的方法，不同的是，不含有羟基丙烯酸酯单体，结果如表1所示。

具体的，制备所述水性聚氨酯的原料为：8g异佛尔酮二异氰酸酯、1g六亚甲基二异氰酸酯、62.6g聚酯二元醇、3.5g聚乙二醇聚醚、1g小分子二甘醇、2.78g扩链剂二羟甲基丙酸、3.77g三乙胺、0.21g乙二胺和0.07g辛酸亚锡。

本对比例得到的水性聚氨酯中结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₁、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；其性能参数如表2所示。

对比例2

按照实施例2的方法，不同的是，二异氰酸酯和羟基丙烯酸酯单体按重量比为6:1，结果如表1所示。

具体的，制备所述水性聚氨酯的原料为：1.5g羟基丙烯酸酯单体、8g异佛尔酮二异氰酸酯、1g六亚甲基二异氰酸酯、62.6g聚酯二元醇、3.5g聚乙二醇聚醚、1g小分子二甘醇、2.78g扩链剂二羟甲基丙酸、3.77g三乙胺、0.21g乙二胺和0.08g二月桂酸二丁基锡。

本对比例得到的水性聚氨酯中结构单元A(由A₁和A₂组成)、结构单元B(由B₁和B₂组成)、结构单元C(由C₁、C₃和C₄组成)和结构单元D的结构式和重量比如表1所示；其性能参数如表2所示。

表1：实施例1-6和对比例1-2的水性聚氨酯中的结构单元及其比值

其中，A₁为

A₂为

B₁为

B₂为

C₁为C₂为

C₃为-(CH₂CH₂)_n-；C₄为-(CH₂)₃-；

D为

测试例

纸张热封强度的测试方法为：在两个纸张(长100mm×宽15mm)表面分别涂覆实施例1-6和对比例1-2的水性聚氨酯，然后在0.2MPa、155-165℃下热压2-3s；然后采用拉力试验机(拉力0-100N)进行180°角方向剥离，观察纸张分离时是否破坏。

PVC热封强度的测试方法为：在两个PVC(长100mm×宽15mm)表面分别涂覆实施例1-6和对比例1-2的水性聚氨酯，然后在0.2MPa、155-165℃下热压2-3s；然后采用拉力试验机进行180°角方向剥离，记录PVC的剥离强度。

表2：实施例1-6和对比例1-2的水性聚氨酯的性能参数

从表2中可以看出，本发明得到的水性聚氨酯的固含量高(≥48wt％)，粘度低(300-850mPa·s，25℃)，且对纸张和PVC均具有良好的粘接力(≥8.3N/15mm)，因此，可广泛用于纸制品热封。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。