CN102936471A - 一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂及其制备方法，包括主剂和交联剂，主剂由聚乙烯醇、去离子水、乙醇和聚丙烯酸酯乳液组成，交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯及邻苯二甲酸二辛酯组成，将上述主剂和交联剂材料组分分别溶解混合制备水性高分子－异氰酸酯胶粘剂；本发明的优点在于:本发明提高了聚乙烯醇在水中的溶解性、提高了异氰酸酯与羟基聚合物的相溶性、降低了使用成本和价格、并且不含游离酚和游离醛，其使用时对木材的胶合强度可达1.71-2.59MPa；适用期大于40min。
Description
技术领域
本发明涉及粘合剂技术，尤其涉及一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂及制备方法。
背景技术
目前，为确保人们身体的健康安全，许多国家、包括我国都对民用的各种材料如家具、住宅涂料等释放出来的甲醛和酚的量做了严格的限制，制定了严格的约束性强制标准，这使得氨基树脂胶粘剂的使用范围受到了较大的限制，传统的脲醛树脂胶粘剂和酚醛树脂胶粘剂已不再符合人们对产品质量和环境的要求。对此，人们的目光逐渐转向环保型的胶粘剂，开发使用无毒低毒、高效的木材加工合成树脂胶粘剂是人们普遍关注的热门话题。
双组分的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂是木材胶的优秀代表。该类胶粘剂在木材工业中的应用，可以实现“以植代木、劣材优用、小材大用”，缓解木材供需矛盾，提高人造板的生产效率，且生产的人造板制品中不含游离酚和游离醛，彻底解决了人造板制品中的游离酚和游离醛问题。此双组分的胶粘剂胶接强度（粘合强度）高，可以常温固化，耐水性、耐热性和耐老化性能优异。发展木材综合利用，制备适宜的胶粘剂，充分利用加工剩余物和低劣木材，由小材集成大材的发展状况是木材工业的必由之路，也是解决木材供需矛盾的有效措施。因此水性高分子－异氰酸酯胶粘剂在集成材领域的用量迅速增加，可与间苯二酚类胶粘剂(RF)相媲美，前景十分广阔。
目前人们生产使用的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的主剂为聚乙烯醇（PVA）水溶液，但因溶解度所限，聚乙烯醇在少量水中的溶解效果较差，会产生不溶的小颗粒，而使用大量的水会降低胶粘剂的有效成分；同时目前人们生产使用的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的交联剂组分异氰酸酯与主剂中的羟基高分子的相容性较差，导致与水反应的异氰酸酯量较大，削弱了异氰酸酯对于高分子上的羟基与木材表面羟基的反应及交联作用，也会因过多的异氰酸酯基与水反应使胶层产生较多气泡而使胶接强度下降，从而影响到对木材的总体粘结效果，而为了达到较高的粘结强度，需要加大交联剂用量，从而增加了使用成本和价格。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供了一种能够提高聚乙烯醇在水中的溶解效果、提高异氰酸酯组分与羟基聚合物组分的相溶性、降低使用成本和价格、并且不含游离酚和游离醛的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂、以及一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，包括主剂和交联剂，其中，所述主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液 45～60质量份
聚丙烯酸酯乳液 30～45质量份；
所述交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：0.5～1.5制成；
所述主剂与交联剂的质量比为100：10～20, 水可采用去离子水。
所述聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为18～22：60～65：15～19。
所述聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为20：62.8：17.2。
所述交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1制成。
所述主剂与所述交联剂的质量比为100：15。
一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法，包括步骤：
（1）按质量份，向45～60质量份的聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液中加入30～45质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：0.5～1.5混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
所述主剂与交联剂的质量比为100：10～20，水可采用去离子水。
将聚乙烯醇、水和乙醇按质量比聚乙烯醇：水：乙醇为18～22：60～65：15～19混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液。
所述聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为20：62.8：17.2。
所述交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1制成。
所述主剂与交联剂的质量比为100：15。
本发明所用原料均为市售购得。
本发明主剂采用聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液与聚丙烯酸酯乳液，交联剂采用多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯，通过乙醇的助溶和与聚丙烯酸酯乳液混合，提高聚乙烯醇的溶解，提高了异氰酸酯与羟基聚合物相溶性、避免了异氰酸酯与水的大量反应，保证了胶粘剂的有效成分和胶接强度、加强了异氰酸酯对于高分子上的羟基与木材表面羟基的反应及交联作用，保证了木材的总体粘结效果和较高的粘结强度，减小了胶粘剂用量，降低使用成本和价格。且制成本水性高分子－异氰酸酯胶粘剂材料均属于环保型材料，不属于限制使用的有机污染物排放，能够达到涂料、油墨、树脂、胶粘剂行业新的环保标准，可用于建筑用板、木制品、家具、胶合板、装饰板、复合刨花板、层积木、木料、塑料、无机材料的胶接。
附图说明
附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
附图为主剂混合溶液—聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液含乙醇的本发明水性高分子－异氰酸酯胶粘剂与主剂混合溶液不含乙醇的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的胶合强度的对比示意图，其中本发明的主剂混合溶液—聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液与聚丙烯酸酯乳液质量配比采用45:45、50:45、55:35和60:30，主剂与交联剂的质量比为100：15。
本发明的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂主剂采用聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液与聚丙烯酸酯乳液，交联剂采用多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯，主剂与交联剂的配比为100：15时，对木材（柞木）的胶合强度可达1.71-2.59MPa（按GB/T 14074.10-1993 “木材胶粘剂及其树脂检验方法木材胶合强度测定法”测定），远高于国家标准值0.8，也远高于主剂不采用乙醇助溶的水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的胶合强度；而适用期则为≥40min（按GB/T 14074-2006“木材胶粘剂及其树脂检验方法”测定）。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
实施例一
如附图所示，一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，包括主剂和交联剂，其中，主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液 45质量份
聚丙烯酸酯乳液 45质量份；
交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：1制成；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2。
该一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法包括步骤：
（1）按质量份，将聚乙烯醇、去离子水和乙醇按质量比聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液，之后向45质量份的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液中加入45质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
结果：制得水性高分子－异氰酸酯胶粘剂对木材（柞木）的胶合强度为1.71MPa。
实施例二
如附图所示，一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，包括主剂和交联剂，其中，主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液 60质量份
聚丙烯酸酯乳液 30质量份；
交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：1制成；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2。
该一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法包括步骤：
（1）按质量份，将聚乙烯醇、去离子水和乙醇按质量比聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液，之后向60质量份的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液中加入30质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
结果：制得水性高分子－异氰酸酯胶粘剂对木材（柞木）的胶合强度为2.59MPa。
实施例三
如附图所示，一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，包括主剂和交联剂，其中，主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液 50质量份
聚丙烯酸酯乳液 40质量份；
交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：1制成；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2。
该一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法包括步骤：
（1）按质量份，将聚乙烯醇、去离子水和乙醇按质量比聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液，之后向60质量份的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液中加入30质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
结果：制得水性高分子－异氰酸酯胶粘剂对木材（柞木）的胶合强度为1.86MPa。
实施例四
如附图所示，一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，包括主剂和交联剂，其中，主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液 55质量份
聚丙烯酸酯乳液 35质量份；
交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：1制成；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2。
该一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法包括步骤：
（1）按质量份，将聚乙烯醇、去离子水和乙醇按质量比聚乙烯醇：去离子水：乙醇为20：62.8：17.2混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液，之后向60质量份的聚乙烯醇、去离子水和乙醇的混合溶液中加入30质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
主剂与交联剂的质量比为100：15。
结果：制得水性高分子－异氰酸酯胶粘剂对木材（柞木）的胶合强度为2.13MPa。
实施例五
一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，包括主剂和交联剂，其中，主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液 50质量份
聚丙烯酸酯乳液 40质量份；
交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：1.5制成；
主剂与交联剂的质量比为100：10。
聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为18：65：17。
该一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法包括步骤：
（1）按质量份，将聚乙烯醇、水和乙醇按质量比聚乙烯醇：水：乙醇为18：65：17混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液，之后向50质量份的聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液中加入40质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1.5混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
主剂与交联剂的质量比为100：10。
结果：制得水性高分子－异氰酸酯胶粘剂对木材（柞木）的胶合强度为2.01MPa。
本发明各个实施例中，所用料均为本领域生产中所用之料，均可从市场中得到，且对于生产结果不会产生影响；在各工序中用到的设备，均采用当前生产中所用的常规设备，并无特别之处。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，其特征在于包括主剂和交联剂，其中，所述主剂由以下质量份的原料制成：
聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液 45～60质量份
聚丙烯酸酯乳液 30～45质量份；
所述交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯按质量比1：0.5～1.5制成；
所述主剂与交联剂的质量比为100：10～20。
2.如权利要求1所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，其特征在于：所述聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为18～22：60～65：15～19。
3.如权利要求2所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，其特征在于：所述聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为20：62.8：17.2。
4.如权利要求3所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，其特征在于：所述交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1制成。
5.如权利要求4所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂，其特征在于：所述主剂与所述交联剂的质量比为100：15。
6.如权利要求1所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法，其特征在于包括步骤：
（1）按质量份，向45～60质量份的聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液中加入30～45质量份的聚丙烯酸酯乳液,搅拌混合均匀后制得主剂；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：0.5～1.5混合，室温下充分搅拌均匀，制得交联剂；
所述主剂与交联剂的质量比为100：10～20。
7.如权利要求6所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：将聚乙烯醇、水和乙醇按质量比聚乙烯醇：水：乙醇为18～22：60～65：15～19混合，室温下充分搅拌至聚乙烯醇完全溶解, 制得聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液。
8.如权利要求7所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇、水和乙醇的混合溶液的聚乙烯醇、水和乙醇的质量比为聚乙烯醇：水：乙醇为20：62.8：17.2。
9.如权利要求8所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述交联剂由多亚甲基多苯基多异氰酸酯和邻苯二甲酸二辛酯以质量比1：1制成。
10.如权利要求9所述的一种水性高分子－异氰酸酯胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述主剂与交联剂的质量比为100：15。
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