CN102719204A - 节能灯碳纤维增强粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种节能灯碳纤维增强粘合剂,所述的粘合剂原料，按质量比其组份为：聚合物乳液100，各种填料100-500，增强剂0.1-3，防老剂0.05-3，杀菌剂0.1-5，水20-100，粘合剂固含量为75-85%。其制备方法：将聚合物乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种填料、增强剂、防老剂、杀菌剂，继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。有益效果：以水为分散介质的聚合物乳液为粘结材料是一种环保型的胶粘剂；具有良好的耐热性且分子链具有内增韧机制，避免了外加增塑剂对产品性能的影响；由于应用碳纤维粉进行增强，赋予胶粘剂耐热、耐冲击和抗裂等等特性，提高了节能灯的抗裂标准。

Description

节能灯碳纤维增强粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种节能灯碳纤维增强粘合剂及其制备方法，该粘合剂适用于节能灯玻璃球泡与灯头塑料件之间的粘合，属于水基粘合剂技术领域。

背景技术

随着人类社会和科学技术的飞速发展，环境保护和节能越来越受到人们重视，节能灯的推广使用成为节电领域里的一项重大措施。目前，世界每年生产节能灯近百亿支，主要产地在中国。用来保护节能灯灯管的玻璃球泡与灯头塑料件之间连接的主要靠胶粘剂（下称泡口胶）来胶接。近年来，我国各节能灯生产厂家采用的泡口胶主要：有热固性酚醛树脂加填料型胶粘剂，单、双组份热固性环氧树脂加填料型胶粘剂，单、双组份聚氨醋胶和单、双组份硅酮硫化胶粘剂等，这些胶有的存在环境污染、有的制造工艺复杂、成本高，几乎都存在着在生产和使用过程中易出现玻璃球泡爆裂等方面的问题，不能满足国家对环保、安全、节能灯的质量和使用寿命方面的要求。为了克服上述粘合剂的不足，人们开始应用聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液，俗称白乳胶来作为泡口胶的成膜物质。因为白乳胶是无毒、无臭的热塑性聚合物，具有良好的粘接、耐光、不易老化等性能，是水基复合胶粘剂的重要基材，被认为是一种绿色环保型胶粘剂。目前，部分节能灯生产企业正在使用白乳胶基材的节能灯粘合剂。但由于醋酸乙烯酯单体自身的特点，以及乳液聚合工艺的因素，使得白乳胶存在一些不足。比如，此聚合物乳液耐水性和耐湿性较差，在潮湿环境中均摊开胶；耐热性差，固化后的胶层具有热塑性，软化点低，只有45-90℃，固化后的胶层在软化点以上就出现蠕变现象，使粘接强度急剧下降；耐冻融性差，0℃以下就会冻结，产生破乳现象。另外，当白乳胶与填料、颜料和助剂研磨制得泡口胶后，干燥速度较慢，干燥温度较高，同时干燥过程中伴有大量气泡，导致固化后的粘合剂内部存在较多孔隙，降低了粘接强度。为此，目前急需研制新一代成本低、在生产和使用过程中不出现玻璃球泡泡口爆裂的环保型节能灯泡口胶。丙烯酸酯胶粘剂就是较为理想的一种胶粘剂，它是由丙烯酸酯单体与不饱和烯烃类单体通过聚合、再添加适量助剂制备而成。由于丙烯酸酯单体中含有酯基，这种酯基属于氢键结构，具有很强的结合力。该胶粘剂的粘接性能优良，又因原材料属于热塑性结构，其溶解性好，胶的制备比较简单易行，投资少，见效快，加上其优异的粘接性，在国民经济建设、国防建设以及人们日常生活中用途极为广泛，已成为不可短缺的、人们所依赖的胶种之一。丙烯酸酯胶粘剂属于传统胶系列，其品种多样，质量稳定，用量大，特别是近年来，随着新技术在其选材、配方设计和制备中的广泛利用，使这一传统胶种充满了生机与活力，呈现出极为光明的发展前景。鉴于目前市场上应用的节能灯泡口胶的特点，将丙烯酸酯类共聚物乳液引入到泡品胶制品中，将有助于提高节能灯的质量，并形成节能灯专用胶系列。综观国内文献数据库，涉及节能灯专用胶方面的资料很少，大部分叙述的是丙烯酸酯类粘合剂的制备与改性，以及在皮革、造纸、纺织印染、塑料工业和金属制品方面的应用。

2007年张恩天申请了“节能灯玻璃球泡与灯头塑料件胶接用胶粘剂及其制备方法”的专利(申请号200710145214.8)。该发明公开了一种胶接节能灯玻璃球泡与灯头塑料件之间的胶粘剂，其制备方法及应用。张恩天认为该胶粘剂既可加热固化又可室温下放置进行冷固化；热膨胀率低，具有良好的耐冷热交变性能，在固化和使用过程受热、遇冷的情况下不易造成玻璃球泡泡口的爆裂；在固化和使用过程无有害物质放出，可充分满足环保无污染的要求；经130℃、200 小时间断式热老化，未出现玻璃球泡泡口的爆裂以及脱落等现象，可以取代高弹态高热膨胀率胶粘材料，用于节能灯玻璃球泡泡口的胶接。该发明的胶粘剂，主要成膜物质是以水为分散介质的聚醋酸乙烯乳液和外加多种填料和添加剂制造出来的耐高温、环保型节能灯灯头胶接使用的胶粘剂。

2009年上海漠王复合材料科技有限公司申请了“一种节能灯用抗裂粘合剂及其制备方法”(申请号200910045466.2)的发明专利，提供一种环保、性价比高的节能灯用抗裂粘合剂，来解决目前节能灯用粘合剂的粘结性差、环保性较低以及所引起的易松动问题。

2011年杭州电子科技大学申请了“一种节能灯粘合剂的制备方法”(申请号201110269304.4)的发明专利。该方法通过将聚醋酸乙烯醋乳液和有机硅乳液进行复合，制备的节能灯用粘合剂不仅粘结强度高，同时耐热性和耐老化性等综合性能也更好。

综合上述专利资料，并结合我们对丙烯酸酯乳液聚合的工作经验，认为节能灯粘合剂水基化是未来发展的趋势，解决粘结强度低、干燥速度慢、抗裂性差、与粘合材料相容性差等问题，仍然是节能灯粘合剂研究和开发中必须关注的主题。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能灯碳纤维增强粘合剂及其制备方法，旨在解决目前节能灯用粘合剂粘结强度低、环保性差和耐气候条件差等问题，以提高节能灯产品的品质。本发明粘合剂配伍简单、用量少、成本适中，粘合强度高、干燥速度快，耐温性好。

技术方案：一种节能灯碳纤维增强粘合剂,所述的粘合剂原料，按质量比其组份为：聚合物乳液100，各种填料100-500，增强剂0.1-3，防老剂0.05-3，杀菌剂0.1-5，水20-100，粘合剂固含量为75-85%。所述的聚合物乳液包括聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、醋-丙乳液中的一种或其多种混合，上述乳液的固含量为28-60%。所述的填料包括钛白粉、滑石粉、重晶石粉、石英粉、氧化铝粉、轻钙粉和重钙粉中的一种或多种混合。所述的增强剂为碳纤维粉，使用前采用偶联剂进行表面改性。所述的偶联剂为r-氨丙基三乙氧基硅烷。所述的防老剂为2-巯基苯并咪唑 。所述的杀菌剂为苯甲酸钠、五氯酚钠和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或多种混合。

节能灯碳纤维增强粘合剂的制备方法：将聚合物乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种填料、增强剂、防老剂、杀菌剂，继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据用途不同，通过调节水量控制粘合剂粘度的大小。

有益效果：以水为分散介质的聚合物乳液为粘结材料，其固化和使用过程中仅有少量水分释出，没有有毒有害物质释放出来，不会对环境或人体造成危害，所以胶粘剂是一种环保型的胶粘剂。由于采用的聚合物乳液具有良好的耐热性且分子链具有内增韧机制，避免了外加增塑剂对产品性能的影响。由于应用碳纤维粉进行增强，赋予胶粘剂耐热、耐冲击和抗裂等等特性，使胶粘剂在其固化和使用过程中不会造成玻璃制球泡的碎裂，提高了节能灯的抗裂标准。

具体实施方式

实施例1

将100kg苯-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉50kg；400目重晶石粉100kg；400目氧化铝粉80kg；800目白炭黑120kg；改性碳纤维粉0.5kg；防老剂0.1kg；杀菌剂0.1kg；水20kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.5-3 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例2

将100kg醋-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉100kg；400目重晶石粉100kg；400目氧化铝粉80kg；800目白炭黑70kg；改性碳纤维粉1.5kg；防老剂0.1kg；杀菌剂0.1kg；水20kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达1-5 Pa·s即可停止搅拌出料

实施例3

将100kg醋-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉80kg；400目重晶石粉50kg；400目氧化铝粉100kg；800目白炭黑120kg；改性碳纤维粉1kg；防老剂0.1kg；杀菌剂0.1kg；水20kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达2-6 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例4

将20kg醋-丙乳液和80kg聚醋酸乙烯乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉80kg；400目重晶石粉80kg；400目氧化铝粉100kg；800目白炭黑90kg；改性碳纤维粉1kg；防老剂0.1kg；杀菌剂0.1kg；水2kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.5-3 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例5

将40kg醋-丙乳液和60kg苯-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉80kg；400目重晶石粉80kg；400目氧化铝粉100kg；800目白炭黑90kg；改性碳纤维粉1kg；防老剂0.1kg；杀菌剂0.1kg；水20kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.2-5 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例6

将20kg醋-丙乳液、40kg聚醋酸乙烯乳液和40kg苯-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉100kg；改性碳纤维粉0.1kg；防老剂0.05kg；杀菌剂0.1kg；水20kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.2-5 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例7

将40kg聚醋酸乙烯乳液和60kg苯-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种400目重晶石粉100kg；改性碳纤维粉1.2kg；防老剂0.1kg；杀菌剂3kg；水80kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.2-5 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例8

将100kg聚醋酸乙烯乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种400目氧化铝粉100kg；改性碳纤维粉1.2kg；防老剂0.1kg；杀菌剂3kg；水80kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.2-5 Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例8

将100kg聚醋酸乙烯乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种800目白炭黑120kg；改性碳纤维粉1.2kg；防老剂0.1kg；杀菌剂3kg；水80kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.2-5Pa·s即可停止搅拌出料。

实施例9

将20kg醋-丙乳液、40kg聚醋酸乙烯乳液和40kg苯-丙乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种钛白粉100kg；400目重晶石粉120kg；400目氧化铝粉160kg；800目白炭黑120kg；改性碳纤维粉3kg；防老剂3kg；杀菌剂5kg；水100kg。加完后继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。根据粘合器件用胶的特点，通过调节水量控制粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0.2-5Pa·s即可停止搅拌出料。

Claims (8)

1.一种节能灯碳纤维增强粘合剂, 其特征在于：所述的粘合剂原料，按质量比其组份为：聚合物乳液100，各种填料100-500，增强剂0.1-3，防老剂0.05-3，杀菌剂0.1-5，水20-100，粘合剂固含量为75-85%。

2.根据权利要求1所述的节能灯碳纤维增强粘合剂，其特征在于：所述的聚合物乳液包括聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、醋-丙乳液中的一种或其多种混合，上述乳液的固含量为28-60%。

3.根据权利要求1所述的节能灯碳纤维增强粘合剂，其特征在于：所述的填料包括钛白粉、滑石粉、重晶石粉、石英粉、氧化铝粉、轻钙粉和重钙粉中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的节能灯碳纤维增强粘合剂，其特征在于：所述的增强剂为碳纤维粉，使用前采用偶联剂进行表面改性。

5.根据权利要求4所述的节能灯碳纤维增强粘合剂，其特征在于：所述的偶联剂为r-氨丙基三乙氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的节能灯碳纤维增强粘合剂，其特征在于：所述的防老剂为2-巯基苯并咪唑 。

7.根据权利要求1所述的节能灯碳纤维增强粘合剂，其特征在于：所述的杀菌剂为苯甲酸钠、五氯酚钠和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或多种混合。

8.根据权利要求1所述的节能灯碳纤维增强粘合剂的制备方法，其特征在于：将聚合物乳液加入带有电动搅拌的混合器中，在开动搅拌器的情况下，依次缓慢加入各种填料、增强剂、防老剂、杀菌剂，继续搅拌1小时，物料呈白色膏状粘稠液体。