CN103173138B - 一种粘合剂组合物 - Google Patents
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Abstract
一种粘合剂组合物，包括：a）至少一种单α-氰基丙烯酸酯；b）至少一种双α-氰基丙烯酸二醇酯或双α-氰基丙烯酸二酰胺；以及c）至少一种添加剂。所述粘合剂组合物可快速固化、不含有机溶剂以及固化产物可降解且无毒，可用于食品包装、饭盒、生物工程材料和医用胶。
Description
技术领域：
本发明涉及一种粘合剂组合物，尤其涉及一种可快速固化、不含有机溶剂以及固化产物可降解且无毒的粘合剂组合物。
背景技术：
粘合剂是一种常用的化学品，用于粘结物品。在很多领域都需要使用粘合剂，例如包装领域、计算机领域等。但是，常用的粘合剂为了达到一定的粘合强度，其固化时间都比较长，需要等待一段时间，才能得到粘合好的物品。另外，常用的粘合剂一般都含有有机溶剂，虽然在固化时大部分的有机溶剂都挥发掉了，但不可避免的仍然残留一些在粘合的物品上，而大部分的有机溶剂对人体是有害的，因此这些粘合剂不能用于食品、医药材料上。再者，大部分的粘合剂在固化后形成高分子量的聚合物，当粘合的物品报废被丢弃时，这些高分子量的聚合物很难降解，造成环境污染。
因此，需要开发出一种新的粘合剂组合物，其可快速固化、并且其组分中不含有有机溶剂，同时其固化产物可降解，降解产物无毒。本发明就是为了解决上述技术问题而研发出一种新的粘合剂组合物。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种新的粘合剂组合物。
本发明提供的粘合剂组合物，包括：
a）至少一种单α-氰基丙烯酸酯；
b）至少一种双α-氰基丙烯酸二醇酯或双α-氰基丙烯酸二酰胺；以及
c）至少一种添加剂。
其中，基于粘合剂组合物的总重量，所述a）的含量为40重量％-70重量％，优选40重量％-60重量％，所述b）的含量为30重量％-60重量％，优选30重量％-50重量％，所述c）的含量为1重量％-40重量％，优选1重量％-20重量％，且a）+b）+c）≤100重量％。
所述单α-氰基丙烯酸酯是已知的物质，常用于制备医用粘合剂。本发明优选的单α-氰基丙烯酸酯选自单α-氰基丙烯酸正丁酯、单α-氰基丙烯酸异丁酯、单α-氰基丙烯酸正辛酯、单α-氰基丙烯酸乙二醇酯、单α-氰基丙烯酸聚乙二醇酯、单α-氰基丙烯酸丁氧基羰基乙基酯和单α-氰基丙烯酸聚乳酸酯。
所述双α-氰基丙烯酸二醇酯也是已知的物质，其结构最早报道于上世纪60年代，普遍认为其聚合物具有较高交联度，机械强度和硬度大，在湿气环境下稳定。英国专利GB1048906A公开了一系列双α-氰基丙烯酸二醇酯，其内容通过引用而整体结合到本文中。本发明优选的双α-氰基丙烯酸二醇酯选自双α-氰基丙烯酸丙二醇酯、双α-氰基丙烯酸乙二醇酯、双α-氰基丙烯酸丁二醇酯；优选的双α-氰基丙烯酸二酰胺选自双α-氰基丙烯酸乙二酰胺、双α-氰基丙烯酸丙二酰胺、双α-氰基丙烯酸丁二酰胺。
所述添加剂可以是交联剂、固化促进剂、着色剂、填料、防腐剂、散热剂、生物相容剂，纤维增强材料等，优选固化促进剂或填料。其中填料选自纳米碳酸钙或纳米二氧化硅。所述添加剂最好是纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，因为它们对人体和环境无毒，同时能增强粘合强度。
作为一个优选的实施方式，基于粘合剂组合物的总重量，所述粘合剂组合物包括：40重量％-60重量％的单α-氰基丙烯酸正丁酯，30重量％-50重量％的双α-氰基丙烯酸丁二酰胺，1重量％-10重量％的纳米碳酸钙。
作为另一个优选的实施方式，基于粘合剂组合物的总重量，所述粘合剂组合物包括：40重量％-60重量％的单α-氰基丙烯酸正丁酯，30重量％-50重量％的双α-氰基丙烯酸丁二酰胺，1重量％-10重量％的纳米二氧化硅。
本发明所述粘合剂组合物的制备方法包括将a）、b）和c）分别加入混合装置中，然后在不超过80℃，优选不超过60℃的温度下进行搅拌，使混合物混合均匀即得，其中搅拌速率为2000-3000转/分钟，优选为2200-2800转/分钟。在本发明的上述温度范围和搅拌速率范围下，能得到均匀流动和整体均匀的粘合剂。
由于本发明的粘合剂组合物可快速固化，不含有机溶剂，并且无毒，因此可用在食品包装、3D打印、生物工程材料和医用胶上。
发明的有益效果：
本发明粘合剂组合物使用特定的组分：单α-氰基丙烯酸酯，双α-氰基丙烯酸二醇酯或双α-氰基丙烯酸二酰胺，其中双α-氰基丙烯酸二醇酯或双α-氰基丙烯酸二酰胺起到交联剂的作用，所述组分中的单α-氰基丙烯酸酯在微量阴离子条件下，例如OH-下，发生聚合，同时双α-氰基丙烯酸二醇酯或双α-氰基丙烯酸二酰胺中各自包括两个可聚合的烯键，于是在很短的时间内发生交联聚合，形成3d体型交联聚合物。这个很短的时间为10-60秒，优选10-30秒。
本发明使用40重量％-70重量％的单α-氰基丙烯酸酯，30重量％-60重量％的双α-氰基丙烯酸二醇酯或双α-氰基丙烯酸二酰胺，1重量％-40重量％的添加剂，其中不含有有机溶剂，从而不会残留有机溶剂在粘合的物品上，不会对人体造成毒害。
另外，虽然本发明的粘合剂组合物聚合形成3d体型交联聚合物，但由于该交联聚合物的结构中包含多个酯键，这些酯键键能较低，容易降解，且降解的产物是小分子氰基丙烯酸酯类或氰基丙烯酸酯类片段，其对环境和人体都是无毒的。
在本发明优选的实施方式中，本发明优选使用的添加剂是纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，这两种填料可以增强粘合剂组合物的粘结强度；同时由于其含量为1重量％-40重量％，对环境和人体也不会造成伤害。
实施例：
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员应当理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。
实施例1-4和对比实施例1
按照表1的配方，将组分a）、b）和c）分别加入混合装置中，然后在50℃的温度下进行搅拌，使混合物混合均匀即得，其中搅拌速率为3000转/分钟，可得到一系列本发明的粘合剂组合物。
表1：
将实施例1-4和对比实施例1所得到的粘合剂组合物用于粘合食品包装盒，测量粘合时间和粘结强度，结果示于表2中。其中粘合时间是指将粘合剂刚涂刷到食品包装盒上的时间点，到所述涂刷的粘合剂由液体完全固化为固体的时间点，之间的一段时间，单位为秒。粘结强度是指将单位面积的粘结面拉开的拉力，单位是MPa。
表2：
从表2中可以看出，含有添加剂的实施例1-4的粘合剂组合物具有更高的粘结强度，同时其粘合时间也没有显著延长。
将实施例1-4和对比实施例1的粘合剂组合物直接固化，形成聚合物，然后将聚合物真空干燥并称量其初始重量，再将聚合物置于0.1M磷酸盐缓冲液（PBS缓冲液，K2HPO4.3H2O1.85g/L,KH2PO40.24g/L,NaCl8.00g/L,KCl0.20g/L）中，在室温下进行降解，14天后称量剩余固体重量，结果示于表3中。
表3：
| 实施例编号 | PBS中固体剩余（重量％） |
| 实施例1 | 58.35 |
| 实施例2 | 65.15 |
| 实施例3 | 63.25 |
| 实施例4 | 70.56 |
| 对比实施例1 | 45.32 |
从表3的数据可以看出，由本发明的粘合剂组合物聚合形成的聚合物可降解，不会对环境和人体造成危害。
上述说明仅是作为本发明的例示的实施方式来提供的，其仅为示例，不应限定性地解释。本技术领域人员明白本发明的变形例也是包含在权利要求范围内的。
Claims (4)
1.一种粘合剂组合物，其特征在于，基于粘合剂组合物的总重量，所述粘合剂组合物由以下成分组成：50g的单α-氰基丙烯酸正丁酯，45g的双α-氰基丙烯酸丁二酰胺，4g的纳米碳酸钙和1g的固化促进剂。
2.一种粘合剂组合物，其特征在于，基于粘合剂组合物的总重量，所述粘合剂组合物由以下成分组成：55g的单α-氰基丙烯酸正丁酯，40g的双α-氰基丙烯酸丁二酰胺，8g的纳米二氧化硅和2g的固化促进剂。
3. 如权利要求1或2所述粘合剂组合物的制备方法，其特征在于，将单α-氰基丙烯酸正丁酯、双α-氰基丙烯酸丁二酰胺、固化促进剂与添加剂纳米碳酸钙或纳米二氧化硅分别加入混合装置中，然后在不超过60℃的温度下进行搅拌，使混合物混合均匀即得，其中搅拌速率为2000-3000转/分钟。
4. 权利要求1-2任一项所述粘合剂组合物在食品包装、饭盒、生物工程材料和医用胶上的用途。
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