CN103289619B - 复合改性环保型水性酚醛树脂胶黏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合改性环保型水性酚醛树脂胶黏剂，采用蔗糖和有机硅对酚醛树脂进行复合改性，利用蔗糖多羟基交联结构来提高树脂分子量，达到提高树脂的粘接性能的目的，使产品既具有良好的柔韧性，又具有较高的粘接强度；同时采用甲醛同时使用固体甲醛与苯酚反应，不需要抽真空抽出多余水分，即可使合成的水溶性酚醛树脂固含量满足要求。此外本发明制备方法简单，易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂，特别涉及一种采用复合改性剂改性的水性酚醛树脂胶黏剂。
背景技术
酚醛树脂（Phenol-fomaldehyde Resin）最先由德国科学家Bayer, 在1872 年通过甲醛和苯酚反应制得。1909年, 美国科学家Baekeland的酚醛树脂胶黏剂的专利，为酚醛树脂的工业化奠定了基础。在合成树脂胶黏剂领域中，酚醛树脂以其良好的耐候性、耐水性、耐温性以及粘合强度高等特点，在涂料、摩擦材料、绝缘材料、模塑料等方面得到广泛的应用。为了克服酚醛树脂固有的缺陷，进一步提高酚醛树脂的性能和应用范围，满足高新技术发展的需要，许多科研工作者对酚醛树脂进行了大量的研究，改性酚醛树脂的韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为国内外研究热点。
酚醛树脂是苯酚或取代苯酚与甲醛的反应产物。改变酚和醛的种类、酚的物质量比、催化剂的种类和用量、反应时间与温度，则反应所生成的产物均不相同。重要的商品酚包括苯酚C6H5OH、甲苯酚CH3C6H4OH、二甲苯酚（CH3）2C6H3OH 和对叔丁基苯酚等。所用酚的物质量比与催化剂的种类，决定着酚醛树脂是酚端基还是羟甲基端基。酚端基型酚醛树脂常称为“线性酚醛树脂”或“两步型树脂”；该树脂不是热反应性的（除非另外加入更多的甲醛），它们一般用六次甲基四胺在加热条件下交联固化。如果分子链端为羟甲基，则称为“甲阶酚醛树脂”或“一步型树脂”；该树脂是热反应性的，在加热条件下即可固化，形成热固性网状结构[除非将苯酚的邻位之一或对位预先封闭（例如采用对叔丁基苯酚）]。两步型树脂在酚过量[即较高的n（酚）/n（催化剂）比值]与酸性催化剂存在下制备；一步型树脂在醛过量[即较低的n（酚）/n（催化剂）比值]与碱性催化剂存在下制备。水性酚醛树脂包括低相对分子质量的水溶性酚醛树脂（主要是甲阶树脂）和水分散性酚醛树脂两类，后者可由包括线性酚醛树脂在内的多种酚醛树脂制成，且比较稳定。
近年来, 随着对酚醛树脂研究的更加深人, 使得酚醛树脂的许多性能得到改善, 也使得酚醛树脂胶黏剂的应用范围更加广泛。相信人们对酚醛树脂胶黏剂改性的不断深入, 相应的改性品种也会层出不穷, 从而使得酚醛树脂胶黏剂的应用领域不断得到扩展。
发明内容
本发明的目的是克服现有酚醛树脂胶黏剂的缺陷，提供一种采用复合改性剂改性的环保型水性酚醛树脂胶黏剂。
为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种复合改性环保型水性酚醛树脂胶黏剂，包括以下质量份数的组分：苯酚40份；甲醛20份；固体甲醛30～80份；有机硅3～6份；蔗糖1～2份；催化剂1～2份。
所述有机硅为有机硅8427。
所述催化剂为氢氧化钠和氧化锌的混合物，氢氧化钠与氧化锌的摩尔比为1～1.5：1。
纯酚醛树脂的胶膜硬脆，易折断，使用过程中有游离甲醛和游离苯酚释放，而且热稳定性较差，在200℃以上开始氧化，到340～360℃会热分解。采用有机硅对酚醛树脂进行改性，将有机硅中的硅氧键引入到酚醛树脂中，既能提高酚醛树脂的柔韧性，又能提高耐热性。但是有机硅表面张力和表面能低，其分子间作用力比碳氢化合物小得多，与有机物无粘接性，表面光滑，所以改性后的酚醛树脂胶粘剂的粘接强度会变小。采用蔗糖和有机硅对酚醛树脂进行复合改性，利用蔗糖多羟基交联结构来提高树脂分子量，达到提高树脂的粘接性能的目的，使产品既具有良好的柔韧性，又具有较高的粘接强度。
传统合成酚醛均采用苯酚与甲醛反应，由于甲醛溶液的质量分数只有37%，因而合成的水溶性酚醛树脂固含量很低，本发明采用甲醛同时使用固体甲醛的方法，不需要抽真空抽出多余水分，即可使固含量满足要求。
本发明的主要优点和有益效果是：采用蔗糖和有机硅对酚醛树脂进行复合改性，利用蔗糖多羟基交联结构来提高树脂分子量，达到提高树脂的粘接性能的目的，使产品既具有良好的柔韧性，又具有较高的粘接强度；同时采用甲醛同时使用固体甲醛与苯酚反应，不需要抽真空抽出多余水分，即可使合成的水溶性酚醛树脂固含量满足要求。此外本发明制备方法简单，易于操作。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
按以下质量份数准备原料：苯酚40份；甲醛20份；固体甲醛30份；有机硅8427 6份；蔗糖1份；氢氧化钠1份，氧化锌1份；
在苯酚中加入催化剂，升温到40℃，加入有机硅8427和蔗糖，控制温度在40～50℃之间，反应30min；
加入甲醛，控制温度在60～70℃之间，反应1h，继续加入固体甲醛，反应2h，在80～90℃回流1h后降温出料。
实施例二：
按以下质量份数准备原料：苯酚40份；甲醛20份；固体甲醛40份；有机硅8427 5份；蔗糖2份；氢氧化钠1.2份，氧化锌0.6份；
在苯酚中加入催化剂，升温到40℃，加入有机硅8427和蔗糖，控制温度在40～50℃之间，反应30min；
加入甲醛，控制温度在60～70℃之间，反应1h，继续加入固体甲醛，反应2h，在80～90℃回流1h后降温出料。
实施例三：
按以下质量份数准备原料：苯酚40份；甲醛20份；固体甲醛50份；有机硅8427 3份；蔗糖2份；氢氧化钠0.5份，氧化锌0.5份；
在苯酚中加入催化剂，升温到40℃，加入有机硅8427和蔗糖，控制温度在40～50℃之间，反应30min；
加入甲醛，控制温度在60～70℃之间，反应1h，继续加入固体甲醛，反应2h，在80～90℃回流1h后降温出料。
实施例四：
按以下质量份数准备原料：苯酚40份；甲醛20份；固体甲醛80份；有机硅8427 4份；蔗糖1份；氢氧化钠0.8份，氧化锌0.8份；
在苯酚中加入催化剂，升温到40℃，加入有机硅8427和蔗糖，控制温度在40～50℃之间，反应30min；
加入甲醛，控制温度在60～70℃之间，反应1h，继续加入固体甲醛，反应2h，在80～90℃回流1h后降温出料。
性能测试：
（1）游离甲醛含量：根据GB18582 利用乙酰丙酮法检测游离甲醛含量；
（2）拉剪强度：根据GB/ T7124- 2008 检测拉伸剪切强度；
（3）粘度：根据GB/ T11175-2002 用上海天平仪器厂NDJ-7 型旋转粘度仪在20 ℃下测定；
（4）柔韧性：将胶粘剂用25 号线棒在长10cm宽2cm的铝箔上涂胶2 来回，60℃下烘干，冷却至室温开始对折实验，计算对折次数。到有白色折痕出现为止，每试样5 个数据取平均值。
测试结果表明，水性酚醛树脂胶黏剂游离甲醛含量低至0.054% ，粘接强度高达8.2MPa，粘度为124～132mPa·s，柔韧性在10次左右。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种复合改性环保型水性酚醛树脂胶黏剂，其特征在于包括以下质量份数的组分：苯酚40份；甲醛20份；固体甲醛30～80份；有机硅3～6份；蔗糖1～2份；催化剂1～2份；
所述有机硅为有机硅8427；
所述催化剂为氢氧化钠和氧化锌的混合物，氢氧化钠与氧化锌的摩尔比为1～1.5：1；
所述胶黏剂采用以下步骤制备：
（1）按以上质量份数准备原料；
（2）在苯酚中加入催化剂，升温到40℃，加入有机硅和蔗糖，控制温度在40～50℃之间，反应30min；
（3）加入甲醛，控制温度在60～70℃之间，反应1h，继续加入固体甲醛，反应2h，在80～90℃回流1h后降温出料。
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