CN101475784B - 一种双组份粘结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双组份粘结剂，包括粘度为800-2000厘泊的第一组份和粘度为6000-15000厘泊的第二组份，所述第一组份与所述第二组份的重量份数比为0.5∶1-10∶1，其中所述第一组份主要包括聚醋酸乙烯酯乳胶和耐火粉料，以第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35-65份，所述耐火粉料的重量份数为40-70份，所述聚醋酸乙烯酯乳胶由醋酸乙烯酯和羧酸酯在醇类溶剂中通过化学引剂引发聚合而成；所述第二组份由支链淀粉、醇类溶剂和乳化剂混合而成。本发明还提供了该双组份粘结剂的制备方法。本发明制备的双组份粘结剂具有强度高、抗水解、固化速度快等优点。
Description
技术领域
本发明属于粘结剂领域，具体的说是涉及一种用于铸造领域中的双组份粘结剂。
背景技术
目前，聚醋酸乙烯酯乳胶是一种常用的乳液型胶粘剂，具有固化速度快、粘结强度高、成本低、环境友好的优点，广泛用于铸造、建筑、日常生活的多个方面，如用于砂型快速修补的过程，因此需要粘结剂具有固化速度快、粘结强度高的性能。但从醋酸乙烯酯分子结构式可以看出，它兼具烯烃与酯类的双重性质，在聚合反应生成聚醋酸乙烯酯乳胶的过程中，可以发生自由基聚合反应和碱性水解反应，导致这类粘结剂耐水性和耐寒性差等缺陷，并且通常使用的聚醋酸乙烯酯乳剂采用水溶体系，导致这类粘结剂固化速度较慢，使得其应用受到很大限制。
如中国文献《精细化工》1995年第12卷38页公开了氧化淀粉与聚醋酸乙烯酯乳胶共混体系的粘结性能研究，首先分别制备玉米氧化淀粉液和聚醋酸乙烯酯乳胶，其中氧化淀粉的制备过程是：在玉米淀粉中顺序加入过氧化氢、硫酸亚铁、氢氧化钠溶液、硼砂后，最后加入终止剂搅拌均匀即可得到氧化淀粉；聚醋酸乙烯酯乳胶的制备过程是：将聚乙烯醇和蒸馏水混合后加热，并顺序加入乳化剂和调节剂，再加入醋酸乙烯和过硫酸铵，最后加入适量增塑剂和适量稳定剂，搅拌均匀后即可得到聚醋酸乙烯酯乳胶。该现有技术将制备出的聚醋酸乙烯酯乳胶与氧化淀粉按照一定比例进行混合，对聚醋酸乙烯酯乳胶进行改性以克服聚醋酸乙烯酯乳胶粘结剂耐水性和耐寒性差等缺陷，经过剪切强度和耐水测试，证明共混的聚醋酸乙烯酯乳胶具有更好的粘结强度和耐水性能。但该现有技术仍存在如下缺陷：（1）从实验数值中可看出，该现有技术制备的胶粘剂在剪切测试中，室温下固化48小时，胶粘剂的粘结强度不断增加并测得48小时时的剪切强度仅为3MPa左右，可见现有技术不能达到快速固化的目的，且粘结强度并不理想。（2）该现有技术中聚醋酸乙烯酯乳胶的制备过程中，仅通过增加聚乙烯醇的含量来提高聚醋酸乙烯酯乳胶的粘稠度和粘结强度，由于聚乙烯醇等化学试剂价格相对昂贵，在工业大规模生产中，若要得到高粘结强度的粘结剂，就需要大量的聚乙烯醇，导致生产成本大大增加。此外，若想调节粘结剂的最终强度，就需要在聚合过程前精确计算各个原料的配比，有可能因为细微的变化导致产品粘结强度产生较大的变化，而又无法再次调节产品的粘结强度，造成人力物力的浪费。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于：克服现有技术中胶粘剂固化速度慢、生产成本较高的缺点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种双组份粘结剂，包括粘度为4000-10000厘泊的第一组份和粘度为6000-15000厘泊的第二组份，所述第一组份与所述第二组份的重量份数比为0.5:1-10:1，其中
所述第一组份主要包括聚醋酸乙烯酯乳胶和耐火粉料，以第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35-65份，所述耐火粉料的重量份数为40-70份，所述聚醋酸乙烯酯乳胶由醋酸乙烯酯和羧酸酯在醇类溶剂中通过化学引发剂引发聚合而成；
所述第二组份由支链淀粉、醇类溶剂和乳化剂混合而成。
第一组份中，以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，聚合形成所述聚醋酸乙烯酯乳胶的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 20-50份；
羧酸酯 5-25份；
醇类溶剂 10-35份；
引发剂 0.03-1.3份；
混合形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
支链淀粉 30-90份；
醇类溶剂 15-50份；
乳化剂 0.3-10份。
第二组份中还包括聚乙烯醇胶，所述聚乙烯醇胶是由下述原料聚合而成的：
聚乙烯醇 1-10份；
水 10-20份；
过硫酸铵水溶液 0.0001-0.001份。
所述引发剂为过硫酸铵和/或过氧化二酰。所述引发剂为过硫酸铵和过氧化二酰的混合物，且两者的重量比为1:1-2:1。所述过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的重量百分含量为5-10%。
所述羧酸酯为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或多种。
所述支链淀粉为醋酸酯淀粉、羟丙基交联淀粉、乙酰交联淀粉中的一种或多种。
形成所述第一组份、第二组份的原料中，所述醇类溶剂为甲醇和/或乙醇。
所述乳化剂为OP系列乳化剂、蓖麻油聚氧乙烯醚类乳化剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂的一种或多种。
所述耐火粉料为滑石粉、石英粉、高岭土、粘土、铝矾土中的一种或多种。
一种所述双组份粘结剂的制备方法，包括第一组份的制备步骤和第二组份的制备步骤，其中：
第一组份的制备步骤包括：
a）聚合反应步骤：先将引发剂溶解于醇类溶剂中以形成引发剂醇溶液待，再将醋酸乙烯酯、羧酸酯混合以形成混合单体，将50-80%（重量）的所述混合单体加入反应釜中，不断搅拌的情况下第一次缓慢加入部分所述引发剂醇溶液，聚合反应0.5-2.5小时后，再将剩余的20-50%（重量）所述混合单体全部缓慢的加入到所述反应釜中，并在加入所述剩余混合单体的过程中第二次缓慢多次加入剩余的所述引发剂醇溶液，整个聚合反应过程中温度控制在55-75℃，直至反应釜内混合物在室温下的粘度为500-1000厘泊时终止聚合反应，并得到聚合产物；
b）稀释步骤：向所述聚合产物中加入醇类溶剂，充分搅拌后得到聚醋酸乙烯酯乳胶；
c）混合分散步骤：在搅拌的条件下，向聚合反应步骤中得到的所述聚醋酸乙烯酯乳胶中缓慢多次加入耐火粉料，直至混合物料在室温下粘度为4000-10000厘泊时停止加入，并最终得到所述第一组份，其中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35-65份，所述耐火粉料的重量份数为40-70份；
第二组份的制备步骤包括：
a）混合稀释步骤：将支链淀粉加入至搅拌釜中，再向所述搅拌釜中加入醇类溶剂溶解稀释并形成稀释物；
b）乳化搅拌步骤：在不断搅拌的条件下，向所述搅拌釜中的所述稀释物中多次加入乳化剂，最终形成粘度为6000-15000厘泊的所述第二组份;
最后将所述第一组份与第二组份按重量份数比为0.5:1-10:1的比例进行混合即可得到所述双组份粘结剂。
第一组份的制备步骤中，以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，所述醋酸乙烯酯的重量份数为20-50份、5-25份所述羧酸酯的重量份数为5-25份，所述醇类溶剂的重量份数为10-35份，所述引发剂的重量份数为0.03-1.3份；第二组份的制备步骤中，以所述第二组份为一个整体，所述支链淀粉的重量份数为10-30份，醇类溶剂15-50份，乳化剂0.3-10份。
所述第二组份的制备步骤的所述乳化搅拌步骤前还包括聚乙烯醇胶制备步骤，具体为：
将聚乙烯醇与水混合，待聚乙烯醇溶解后加入过硫酸铵水溶液，控制反应温度为70-80℃，直至反应釜内混合物在室温下的粘度为800-2000厘泊时终止聚合反应，并得到聚乙烯醇胶；
在不断搅拌的条件下，将所述聚乙烯醇胶缓慢多次加入到所述搅拌釜中的所述稀释物中，加入所述聚乙烯胶的同时向所述稀释物中缓慢多次加入所述乳化剂，最终形成粘度为6000-15000厘泊的所述第二组份。
第二组份的制备步骤中，以所述第二组份为一个整体，所述聚乙烯醇的重量份数为1-10份，所述水的重量份数为10-20份，所述过硫酸铵水溶液的重量份数为0.0001-0.001份。
所述第一组份的制备步骤的共聚反应步骤中，搅拌转速为50-90转/分钟；所述混合分散步骤中，搅拌转速为90-120转/分钟。
所述第一组份的制备步骤的共聚反应步骤中，将剩余的20-50%（重量）所述混合单体全部缓慢的加入到所述反应釜的过程控制在60-90分钟内完成。
所述第一组份的制备步骤的稀释步骤中所述聚合产物的温度先降至室温至55℃后，再加入所述醇类溶剂。
所述第二组份的制备步骤的所述乳化搅拌步骤中温度控制为45-65℃，通过实验证明，在此温度下进行乳化搅拌后得到的第二组份的粘结性能最佳，当温度过低导致混合物粘度过大搅拌困难且乳化剂分散不均匀，而温度较高时支链淀粉间物理缠结程度过大，导致第二组份的粘度很难控制。
所述第一组份的制备步骤的共聚反应步骤中，所述引发剂为过硫酸铵和/或过氧化二酰所述过硫酸铵和过氧化二酰的混合物，且两者的重量比为1:1-2:1。所述第二组份的制备步骤的聚乙烯醇胶制备步骤中，所述过硫酸铵水溶液的重量百分含量为5-10%。
所述羧酸酯为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或多种。
所述支链淀粉为醋酸酯淀粉、羟丙基交联淀粉、乙酰交联淀粉中的一种或多种。
形成所述第一组份、第二组份的原料中，所述醇类溶剂为甲醇、乙醇中的一种或多种，所述第一组份、第二组份原料中的醇类溶剂可以为相同物质也可以不同物质。
所述乳化剂为OP系列乳化剂、蓖麻油聚氧乙烯醚类乳化剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂的一种或多种。
所述耐火粉料为滑石粉、石英粉、高岭土、粘土、铝矾土中的一种或多种。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
（1）在实验中发现，现有技术中聚醋酸乙烯酯乳胶主要采用水溶体系，导致粘结剂中含量水较大，而由于聚醋酸乙烯酯自身存在耐水性和耐寒性差的特点，故粘结剂粘结强度不高，同时水含量较高会降低常温条件下胶粘剂的固化速度。而本发明中第一组份制备过程中采用醇类作为溶剂，由于醇类具有挥发性能优良的特点中可以大大提高粘结剂的固化速度且粘结强度高。
（2）本发明的第一组份通过调节聚醋酸乙烯酯乳胶与耐火粉料的比例，可以达到根据实际需要随意调节第一组份粘结强度的目的。此外，由于本发明中制备出的第一组份的粘结强度控制可以在加入耐火粉料时再次进行调节，即使制备聚醋酸乙烯酯乳胶的强度过小或过大，也可以通过调节耐火粉料的加入量进行弥补，使得最终第一组份的粘结强度更加容易控制。同时，由于第一组份由成本较高聚醋酸乙烯酯乳胶和廉价的耐火粉料共同组成，相比于现有的纯化学粘结剂而言，使得本发明中双组份粘结剂的成本大大降低。
（3）本发明第二组份中的支链淀粉具有活性基团及疏水基团，这些基团能在固化过程中交联缩合反应生成牢固的亚甲基键、氨醋键和脉键等耐水化学键，形成紧密的网状骨架，防止水分子切人对氢键造成的破坏。因此通过第二组份与第一组份的配合使用，达到固化速度快、强度高、抗水解、抗碱性反应的要求。
具体实施方式
实施例1
本发明中双组份粘结剂的制备过程包括第一组份的制备步骤和第二组份的制备步骤。
第一组份的制备步骤包括：
a）精馏步骤：先把全部醋酸乙烯酯20-50份打入搅拌釜，60-70℃升温回流，其中馏出为醋酸乙烯酯，釜出为高沸物，其中包括大量的阻聚剂。回流时间为2-4小时，回流速度明显降低或釜内温度明显升高并大于或等于85℃时，精馏工序结束。
b）聚合反应步骤：在40-60℃下，用甲醇将过硫酸铵和过氧化二酰溶解，形成引发剂醇溶液待用，其中，过硫酸铵和过氧化二酰的重量份数比为1：1。
将醋酸乙烯酯、醋酸乙酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和丙烯酸异辛酯混合以形成混合单体，将80%（重量）的所述混合单体加入带有机械搅拌、冷凝器和氮气保护管的反应釜中，控制搅拌速度为50-70转/分钟并用蒸汽加热到65-75℃5-25分钟后,第一次加入60%（重量）的所述引发剂醇溶液，开始引发聚合反应,聚合反应2.5小时后，再将剩余的20%（重量）所述混合单体全部缓慢的加入到所述反应釜中，严格控制加料速度,使余下的混合单体在60分钟内加完。在加入所述剩余混合单体的过程中第二次缓慢地分为两次加入剩余的所述引发剂醇溶液。聚合反应过程中反应温度一直控制在65-75℃并定时取样,至反应釜内混合物在室温下的粘度为1000厘泊时终止聚合反应，并得到聚合产物。
b）稀释步骤：使反应釜内聚合生成的所述聚合产物的温度降至55℃，缓慢加入甲醇溶剂，加料过程用时10-40分钟，加料完毕后再充分搅拌10-30分钟，最终得到聚醋酸乙烯酯乳胶。
c）混合分散步骤：在搅拌的条件下，向聚合反应步骤中得到的所述聚醋酸乙烯酯乳胶中缓慢多次加入耐火粉料滑石粉、石英粉、粘土的混合物，控制转速为90-120转/分钟，加料过程用时30-60分钟，加料完毕后再常温充分搅拌1-2小时，直至混合物料在室温下粘度为10000厘泊时停止加入，并最终得到所述第一组份A1。
其中，以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，制备过程中所需的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 20份；
醋酸乙酯 5份；
丙烯酸酯 3份；
甲基丙烯酸酯 2份；
丙烯酸异辛酯 1份；
甲醇 10份；
过硫酸铵和过氧化二酰混合物（重量份数比为1:1） 0.03份；
以耐火粉料作为一个整体，其中：
滑石粉 20份；
石英粉 20份；
粘土 0.4份。
所述第一组份中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35份，所述耐火粉料的重量份数为40份。
第二组份的制备步骤包括：
a）混合稀释步骤：先把醋酸酯淀粉、羟丙基交联淀粉、乙酰交联淀粉的加入粉料混合机加盖密封后充分混合20-40分钟，用压缩空气将支链淀粉混合物输送至搅拌釜中。再向所述搅拌釜中加入乙醇稀释，充分搅拌溶解后50-75分钟后形成稀释物。
b）聚乙烯醇胶制备步骤：将聚乙烯醇和水加入至溶解釜中，充分搅拌10分钟后升温至90-105℃，1-3小时后待聚乙烯醇基本溶解并将至室温后进行过滤，将过滤后的聚乙烯醇水溶液投入至聚合釜中并滴加浓度为5%（重量）的过硫酸铵水溶液。在5-25分钟内将聚合釜内的温度升至70℃以上并控制在70-80℃内，在温度范围内充分搅拌1-2小时，直至反应釜内混合物在室温下的粘度为1000厘泊时终止聚合反应，并得到聚乙烯醇胶。
c）乳化搅拌步骤：在不断搅拌的条件下，将所述聚乙烯醇胶缓慢地并分为三次加入到所述搅拌釜中的所述稀释物中，第一次加入所述聚乙烯醇胶重量份的40%，后两次分别加入所述聚乙烯醇胶重量份的30%，间隔时间约为20-40分钟。在聚乙烯醇胶加料的同时分两次滴加OP-10乳化剂，在第一次加入所述聚乙烯醇胶料后立即滴入所需OP-10乳化剂全部的80%（重量份），在第二次加入所述聚乙烯醇胶料后立即滴入所有剩余的OP-10乳化剂。搅拌时温度控制为45-65℃，充分搅拌1-2小时后，最终形成粘度为15000厘泊的所述第二组份B1。
其中，以所述第二组份为一个整体，形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
醋酸酯淀粉 10份；
羟丙基交联淀粉 10份；
乙酰交联淀粉 10份；
聚乙烯醇 1份；
乙醇 20份；
水 10份；
OP-10乳化剂 0.3份；
5-10%(重量)过硫酸铵水溶液 0.0005份。
将制备好的第一组份A1和第二组份B1在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S11、S12、S13，其性能测试结果见表1。
制备第一组份步骤的聚合反应步骤中，需要说明的是：（1）本实施例中使用的醋酸乙烯酯为市售产品，为了保证其在保存期间不发生自聚或其他导致醋酸乙烯酯变质的反应，通常在产品中添加阻聚剂等添加剂。故在制备双组份粘结剂的生产工艺中，为了保证聚合反应不受这些添加剂的影响，通常情况下需要进行本实施例中制备第一组份步骤中的精馏步骤以去除醋酸乙烯酯中的阻聚剂等添加剂。当然，如果使用的产品中未加入任何添加剂，则制备第一组份的步骤中可以不进行精馏步骤。（2）由于制备聚醋酸乙烯酯乳胶的聚合反应体系需要在惰性气氛中才能引发并进行聚合反应，故反应釜中需要通入惰性气体以提供惰性气氛，惰性气体可以为氮气、氩气、氦气等。（3）引发剂必须分次加入，原因是如果一次全部将引发剂加入，会导致体系最初的反应很快，反应速度很难控制，而后期反应速度降低，反应又会不彻底，即出现反应速度不均匀，分子量大小不一，质量稳定性太差的现象。由于上述（1）、（2）两点技术内容为本领域技术人员所熟知，且不是本发明保护重点，故不作详述。
制备第二组份步骤中，需要说明的是：（1）本发明中使用的支链淀粉就是指由非线性高分子构成、难溶于水的淀粉。（2）OP系列乳化剂的主要成分为壬基酚聚氧乙烯醚，根据壬基酚聚氧乙烯醚含量的不同，OP系列乳化剂可以分为OP-4、OP-7和OP-10等乳化剂，由于该技术内容为本领域技术人员所熟知，故不赘述。
本实施例中第一组份中加入耐火粉料的目的在于调节所述聚醋酸乙烯酯乳胶的粘度和强度，即根据使用者实际需要调节聚醋酸乙烯酯乳胶与耐火粉料的配比，从而实现调节第一组份整体粘结强度的目的。另一方面，由于耐火粉料的价格低廉，从而大大降低制备第一组份的成本。
通过制备过程可以看出，本发明双组份粘结剂中的水含量很低，主要采用醇溶体系，一方面可以提高粘结剂固化速度；另一方面，可以降低税分子对粘结剂内部网络的破坏，提高粘结剂的环境耐受能力。
实施例2
本实施例中，双组份粘结剂的制备步骤与实施例1相同，仅对制备第一组份以及第二组份所需原料的重量份数进行变化。
第一组份中，
以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，制备过程中所需的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 50份；
醋酸乙酯 5份；
丙烯酸酯 10份；
甲基丙烯酸酯 5份；
丙烯酸异辛酯 5份；
甲醇 35份；
过硫酸铵和过氧化二酰混合物（重量份数比为1:1） 1.3份；
以耐火粉料作为一个整体，其中：
滑石粉 30份；
石英粉 35份；
粘土 4份。
所述第一组份中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为65份，所述耐火粉料的重量份数为70份。
第二组份中
以所述第二组份为一个整体，形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
醋酸酯淀粉 30份；
羟丙基交联淀粉 30份；
乙酰交联淀粉 30份；
聚乙烯醇 10份；
乙醇 50份；
水 20份；
OP-10乳化剂 8份；
5%（重量）过硫酸铵水溶液 0.001份。
将制备好的第一组份A2和第二组份B2在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S21、S22、S23，其性能测试结果见表1。
实施例3
本实施例中，双组份粘结剂的制备步骤与实施例1相同，仅对制备第一组份以及第二组份所需原料的重量份数进行变化。
第一组份中，
以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，制备过程中所需的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 25份；
醋酸乙酯 3份；
丙烯酸酯 2份；
甲基丙烯酸酯 1份；
丙烯酸异辛酯 1份；
甲醇 20份；
过硫酸铵和过氧化二酰混合物（重量份数比为1:1） 0.5份；
以耐火粉料作为一个整体，其中：
滑石粉 30份；
石英粉 20份；
粘土 2份。
所述第一组份中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为50份，所述耐火粉料的重量份数为55份。
第二组份中
以所述第二组份为一个整体，形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
醋酸酯淀粉 20份；
羟丙基交联淀粉 15份；
乙酰交联淀粉 15份；
聚乙烯醇 7份；
乙醇 30份；
水 15份；
OP-10乳化剂 5份；
过硫酸铵水溶液（能否为其他物质） 0.0008份。
将制备好的第一组份A3和第二组份B3在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S31、S32、S33，其性能测试结果见表1。
实施例4
本实施例中，双组份粘结剂的制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于：
（1）将制备第二组份步骤中使用的乳化剂变换为蓖麻油聚氧乙烯醚（RH-40）乳化剂。
（2）对制备第二组份步骤的聚乙烯醇胶制备步骤中过硫酸铵水溶液的浓度和聚乙烯醇胶的粘度进行变化。本实施例中向聚合釜中滴加浓度为10%（重量）的过硫酸铵水溶液；同时，本实施例中控制反应釜内混合物在室温下的粘度为2000厘泊时终止聚合反应，并得到聚乙烯醇胶。
采用本实施例中制备出的聚乙烯胶最终制备得到第二组份B4。
将第一组份A1和第二组份B4在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S41、S42、S43，其性能测试结果见表1。
实施例5
本实施例中双组份粘结剂的制备过程包括第一组份的制备步骤和第二组份的制备步骤。
第一组份的制备步骤包括：
a）精馏步骤：先把全部醋酸乙烯酯20-50份打入搅拌釜，60-70℃升温回流，其中馏出为醋酸乙烯酯，釜出为高沸物，其中包括大量的阻聚剂。回流时间为2-4小时，回流速度明显降低或釜内温度明显升高并大于或等于85℃时，精馏工序结束。
b）聚合反应步骤：在40-60℃下，用甲醇和乙醇的混合液将过硫酸铵和过氧化二酰溶解，形成引发剂醇溶液待用，其中，过硫酸铵和过氧化二酰的重量份数比为2：1。
将醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯混合以形成混合单体，将50%（重量）的所述混合单体加入带有机械搅拌、冷凝器和氮气保护管的反应釜中，控制搅拌速度为70-90转/分钟并用蒸汽加热到55-65℃5-25分钟后,第一次加入60%（重量）的所述引发剂醇溶液，开始引发聚合反应,聚合反应0.5小时后，再将剩余的50%（重量）所述混合单体全部缓慢的加入到所述反应釜中，严格控制加料速度,使余下的混合单体在90分钟内加完。在加入所述剩余混合单体的过程中第二次缓慢地分为两次加入剩余的所述引发剂醇溶液。聚合反应过程中反应温度一直控制在55-65℃并定时取样,至反应釜内混合物在室温下的粘度为500厘泊时终止聚合反应，并得到聚合产物。
b）稀释步骤：使反应釜内聚合生成的所述聚合产物的温度降至室温℃，缓慢加入甲醇和乙醇的混合溶剂，加料过程用时10-40分钟，加料完毕后再充分搅拌10-30分钟，最终得到聚醋酸乙烯酯乳胶。
c）混合分散步骤：在搅拌的条件下，向聚合反应步骤中得到的所述聚醋酸乙烯酯乳胶中缓慢多次加入耐火粉料高岭土和铝矾土的混合物，控制转速为90-120转/分钟，加料过程用时30-60分钟，加料完毕后再常温充分搅拌1-2小时，直至混合物料在室温下粘度为4000厘泊时停止加入，并最终得到所述第一组份A5。
其中，以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，制备过程中所需的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 20份；
醋酸丁酯 5份；
丙烯酸酯 5份；
丙烯酸异辛酯 1份；
甲醇和乙醇的混合溶剂 10份；
过硫酸铵和过氧化二酰混合物（重量份数比为1:1） 0.03份；
以耐火粉料作为一个整体，其中：
高岭土 20份；
铝矾土 21份。
所述第一组份中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35份，所述耐火粉料的重量份数为40份。
第二组份的制备步骤包括：
a）混合稀释步骤：先把醋酸酯淀粉、乙酰交联淀粉的加入粉料混合机加盖密封后充分混合20-40分钟，用压缩空气将支链淀粉混合物输送至搅拌釜中。再向所述搅拌釜中加入甲醇和乙醇的混合溶剂稀释，充分搅拌溶解后50-75分钟后形成稀释物。
b）乳化搅拌步骤：在不断搅拌的条件下，分三次向稀释物中滴加脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）乳化剂的混合物，间隔20-40分钟。搅拌时温度控制为45-65℃，充分搅拌1-2小时后，最终形成粘度为6000厘泊的所述第二组份。
其中，以所述第二组份为一个整体，形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
醋酸酯淀粉 20份；
乙酰交联淀粉 10份；
甲醇和乙醇的混合溶剂 20份；
脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）乳化剂的混合物 0.3份。
将制备好的第一组份A5和第二组份B5在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S51、S52、S53，其性能测试结果见表1。
实施例6
本实施例中，双组份粘结剂的制备步骤与实施例5相同，仅对制备第一组份以及第二组份所需原料的重量份数进行变化。
第一组份中，
以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，制备过程中所需的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 50份；
醋酸丁酯 10份；
丙烯酸酯 10份；
丙烯酸异辛酯 5份；
甲醇和乙醇的混合溶剂 35份；
过硫酸铵和过氧化二酰混合物（重量份数比为1:1） 1.3份；
以耐火粉料作为一个整体，其中：
高岭土 30份；
铝矾土 40份。
所述第一组份中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为65份，所述耐火粉料的重量份数为70份。
第二组份中
以所述第二组份为一个整体，形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
醋酸酯淀粉 60份；
乙酰交联淀粉 30份；
甲醇和乙醇的混合溶剂 50份；
脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）乳化剂的混合物 8份。
将制备好的第一组份A6和第二组份B6在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S61、S62、S63，其性能测试结果见表1。
实施例7
本实施例中，双组份粘结剂的制备步骤与实施例5相同，仅对制备第一组份以及第二组份所需原料的重量份数进行变化。
第一组份中，
以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，制备过程中所需的各原料的重量份数分别为：
醋酸乙烯酯 25份；
醋酸丁酯 3份；
丙烯酸酯 2份；
丙烯酸异辛酯 1份；
甲醇和乙醇的混合溶剂 20份；
过硫酸铵和过氧化二酰混合物（重量份数比为1:1） 0.5份；
以耐火粉料作为一个整体，其中：
高岭土 30份；
铝矾土 22份。
所述第一组份中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为50份，所述耐火粉料的重量份数为55份。
第二组份中
以所述第二组份为一个整体，形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
醋酸酯淀粉 20份；
乙酰交联淀粉 30份；
甲醇和乙醇的混合溶剂 30份；
脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）乳化剂的混合物 5份。
将制备好的第一组份A7和第二组份B7在使用前分开放置，在使用时按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合即得到本发明所述的双组份粘结剂，本实施例制备得到双组份粘结剂S71、S72、S73，其性能测试结果见表1。
对比例
制备方法与实施例1基本相同，仅将实施例1中所有使用的甲醇均替换为水，最终制备得到第一组份C1，第二组份D1，将制备好的第一组份C7和第二组份D7按重量比为0.5:1、1:1、10:1的比例进行混合，分别得到双组份粘结剂E1、E2、E3，其性能测试结果见表1。
验证例1
对实施例1-7以及对比例中制备得到的第一组份、第二组份以及双组份粘结剂进行抗拉强度测试，使用呋喃树脂8字块检测，树脂加入量占原砂1%，磺酸类固化剂加入量为呋喃树脂的40%。将8字块沿轴心断裂，并将粘结剂涂抹至断裂处进行拉伸测试和剪切测试。测试环境，温度为30℃，湿度为R=80%。测试结果见表1。
表1
通过上述表1中的数据可以看出，本发明中双组分粘结剂在高温高湿度的条件下，第一组份比例越高，常温抗拉强度越高、固化时间越短，但放置时间延长后，强度衰减明显；反之第二组份比例越高，常温抗拉强度稍有降低、固化时间适当延长，优点是放置时间延长后强度衰减不明显。使用者可以根据实际生产需要确定合适的比例。
验证例2
将本发明实施例3中制备的第一组份A3与第二组份B3按照A3:B3的重量比为1:1、2:1、1:2的比例混合，并使用呋喃树脂8字块检测，树脂加入量占原砂1%，磺酸类固化剂加入量为呋喃树脂的50%，将8字块沿轴心断裂，并将粘结剂涂抹至断裂处进行拉伸测试。测试环境，温度为20℃，湿度为R=60%。测试结果见表2。
表2
根据表2中的数据，以固化时间为横轴，不同比例下粘结剂的拉伸强度为纵轴作图，得到图1。
从图1中的曲线可以看出，本发明中制备的双组份粘结剂的拉伸强度在1-2小时内即可达到1.5MPa左右，并且随着放置时间的延长，粘结剂的拉伸强度没有明显降低，说明采用醇溶剂体系可以大大克服水溶剂体系对粘结剂性能的破坏。
综上所述，本发明生产的粘结剂具有强度高、抗水解、固化速度快等特点，基本可以实现30分钟内固化，2小时抗拉强度均能达到1.5Mpa以上。通过实验证明，自然条件下放置120小时后，本发明制备的大部分双组份粘结剂强度仍保证在1.5Mpa以上，且粘结强度强度衰减相对较小。本发明制备的双组份粘结剂可以广泛应用于树脂砂、水玻璃砂、粘土砂、油砂等型芯的粘合与修补。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明权利要求的保护范围之中。
Claims (14)
1.一种双组份粘结剂，包括粘度为4000-10000厘泊的第一组份和粘度为6000-15000厘泊的第二组份，所述第一组份与所述第二组份的重量份数比为0.5:1-10:1，其中
所述第一组份主要包括聚醋酸乙烯酯乳胶和耐火粉料，以第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35-65份，所述耐火粉料的重量份数为40-70份，所述聚醋酸乙烯酯乳胶由醋酸乙烯酯和羧酸酯在醇类溶剂中通过化学引发剂引发聚合而成；
所述第二组份由支链淀粉、醇类溶剂和乳化剂混合而成。
2.根据权利要求1所述的双组份粘结剂，其特征在于：第一组份中，以所述聚醋酸乙烯酯乳胶为一个整体，聚合形成所述聚醋酸乙烯酯乳胶的各原料的重量份数分别为：
混合形成所述第二组份的各原料的重量份数分别为：
支链淀粉 30-90份；
醇类溶剂 15-50份；
乳化剂 0.3-10份。
3.根据权利要求2所述的双组份粘结剂，其特征在于：第二组份中还包括聚乙烯醇胶，所述聚乙烯醇胶是由下述原料聚合而成的：
聚乙烯醇 1-10份；
水 10-20份；
过硫酸铵水溶液 0.0001-0.001份。
4.根据权利要求2所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵和/或过氧化二酰。
5.根据权利要求4所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵和过氧化二酰的混合物，且两者的重量比为1:1-2:1。
6.根据权利要求3所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的重量百分含量为5-10%。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述羧酸酯为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述支链淀粉为醋酸酯淀粉、羟丙基交联淀粉、乙酰交联淀粉中的一种或多种。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的双组份粘结剂，其特征在于：形成所述第一组份、第二组份的原料中，所述醇类溶剂为甲醇和/或乙醇。
10.根据权利要求1至3任意一项所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述乳化剂为OP系列乳化剂、蓖麻油聚氧乙烯醚类乳化剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂的一种或多种。
11.根据权利要求1至3任意一项所述的双组份粘结剂，其特征在于：所述耐火粉料为滑石粉、石英粉、高岭土、粘土、铝矾土中的一种或多种。
12.权利要求1至11之一所述双组份粘结剂的制备方法，包括第一组份的制备步骤和第二组份的制备步骤，其中：第一组份的制备步骤包括：
a）聚合反应步骤：先将引发剂溶解于醇类溶剂中以形成引发剂醇溶液待用，再将醋酸乙烯酯、羧酸酯混合以形成混合单体，将50-80%（重量）的所述混合单体加入反应釜中，不断搅拌的情况下第一次缓慢加入部分所述引发剂醇溶液，聚合反应0.5-2.5小时后，再将剩余的20-50%（重量）所述混合单体全部缓慢的加入到所述反应釜中，并在加入所述剩余混合单体的过程中第二次缓慢多次加入剩余的所述引发剂醇溶液，整个聚合反应过程中温度控制在55-75℃，直至反应釜内混合物在室温下的粘度为500-1000厘泊时终止聚合反应，并得到聚合产物；
b）稀释步骤：向所述聚合产物中加入醇类溶剂，充分搅拌后得到聚醋酸乙烯酯乳胶；
c）混合分散步骤：在搅拌的条件下，向稀释步骤中得到的所述聚醋酸乙烯酯乳胶中缓慢多次加入耐火粉料，直至混合物料在室温下粘度为4000-10000厘泊时停止加入，并最终得到所述第一组份，其中，以所述第一组份为一整体，所述聚醋酸乙烯酯乳胶的重量份数为35-65份，所述耐火粉料的重量份数为40-70份；
第二组份的制备步骤包括：
a）混合稀释步骤：将支链淀粉加入至搅拌釜中，再向所述搅拌釜中加入醇类溶剂溶解稀释并形成稀释物；
b）乳化搅拌步骤：在不断搅拌的条件下，向所述搅拌釜中的所述稀释物中多次加入乳化剂，最终形成粘度为6000-15000厘泊的所述第二组份;
最后将所述第一组份与第二组份按重量份数比为0.5:1-10:1的比例进行混合即可得到所述双组份粘结剂。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：所述第二组份的制备步骤的所述乳化搅拌步骤前还包括聚乙烯醇胶制备步骤，具体为：
将聚乙烯醇与水混合，待聚乙烯醇溶解后加入过硫酸铵水溶液，控制反应温度为70-80℃，直至反应釜内混合物在室温下的粘度为800-2000厘泊时终止聚合反应，并得到聚乙烯醇胶；
在不断搅拌的条件下，将所述聚乙烯醇胶缓慢多次加入到所述搅拌釜中的所述稀释物中，加入所述聚乙烯醇胶的同时向所述稀释物中缓慢多次加入所述乳化剂，最终形成粘度为6000-15000厘泊的所述第二组份。
14.根据权利要求12或13所述的制备方法，其特征在于：所述第二组份的制备步骤的所述乳化搅拌步骤中温度控制为45-65℃。
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