CN103333645B - 一种无醛聚醋酸乙烯酯木材胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无醛聚醋酸乙烯酯木材胶粘剂及其制备方法，步骤如下：一、①在一半聚乙烯醇溶液中加入十二烷基硫酸钠、非离子型表面活性剂、水；②滴加醋酸乙烯酯；③滴加过硫酸铵溶液，升温，搅拌，保温；④加入适量重量浓度为10～30%的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.0～6.0，作为聚合乳液备用。二、复配，①在水中加入淀粉和另一半聚乙烯醇溶液，待淀粉完全熟化后方可降温；②加入聚合乳液，搅拌；③加入乙酰柠檬酸三丁酯、矿物油和水胶保，搅拌均匀后，于40℃以下过滤出料。本发明产品为白色均匀乳液，粘度值可大于14000mPa·S，pH值为4～6，本发明的产品具有固化速度快、初始粘接力强、持续粘接强度高，防霉变、抗老化，适机性能优良，施工实用、方便的特点。
Description
技术领域
本发明属于有机化工，即一种无醛聚醋酸乙烯酯木材胶粘剂及其制备方法。
背景技术
我国木材供需间存在着较大的矛盾，必须大力发展以人造板为中心的木材综合利用，为此需要研制优良的胶粘剂。目前，合成树脂木材胶粘剂主要有： 脲醛类、三聚氰胺甲醛类、酚醛类、间苯二酚甲醛类；合成橡胶类；环氧类；皮、骨胶、酪素胶；聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂。第一大类胶粘剂因为要使用到固化剂，使得其在施胶涂布过程中难度较大，且由于其中含有甲醛，并带有颜色，对环境和涂布物污染大；第二类胶粘剂需要利用苯、酮作溶剂，对环境和人体容易产生危害，且生产成本较高；第三类胶粘剂需要用到固化剂，使用不方便，生产成本高；第四大类胶粘剂属于非结构性胶粘剂，存在粘接度低、性能差、使用难和污染大等缺点。
聚醋酸乙烯酯及其改性树脂乳液胶粘剂属于水性乳液，操作过程中洗涤方便，无毒、无火灾和爆炸的危险，且无腐蚀性，对人体的呼吸道和皮肤均无刺激作用，具有良好、安全的操作条件；同时，其在常温下固化速度较快，初期胶合强度高，使用简便，无须加热和添加固化剂，胶层就能固化，且胶层无色透明，不会污染木材表面。因此，这一类胶粘剂主要用于木制品加工方面，还适用于纸张、布、皮革和陶瓷等多孔性材料的胶合。但现今市场上的很多此类胶粘剂生产厂家为控制生产成本和改善产品性能不足，大都利用了甲醛或含醛类的化学材料进行改性，使得胶料中或多或少含有对环境和人体健康产生严重影响的醛类物质。
发明内容
为了控制木材胶粘剂的生产成本和保证产品的质量，本发明提供了一种完全不含醛类物质、成本相对较低、基于聚醋酸乙烯酯的高粘度木材胶粘剂及其制备方法，它既能满足生产方和使用方的双方权益，又对环境和人体健康给予了切实可靠的安全保障，是胶粘剂不断发展的需要。
这种无醛聚醋酸乙烯酯木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：
一、按重量比例，含有下述原材料：
醋酸乙烯酯，无色透明液体，120～150份，
聚乙烯醇，白色絮状粉末，30～45份，
十二烷基硫酸钠，白色粉末，0.2～0.8份，
非离子型表面活性剂，白色粉末，1.5～2.5份，
过硫酸铵，白色粉末，0.2～0.8份，
乙酰柠檬酸三丁酯，无色透明液体，10～15份，
矿物油，无色透明液体，1.0～4.0份，
水，无色液体，600～900份，
淀粉，白色粉末，35～70份，
⑩水胶保，无色或淡黄色透明液体，0.5～5.0份，
碳酸氢钠，白色粉末，用量根据具体要求而定；
二、将聚乙烯醇放入反应瓶中，加水200～300份，升温至80～95℃，保温、搅拌，直至全部溶解，然后降温至35～45℃，过滤后，待用；
三、将过硫酸铵配制成重量浓度为8～12%的水溶液；
四、聚合反应，制备聚合乳液：
在一半聚乙烯醇溶液中加入十二烷基硫酸钠、非离子型表面活性剂、水200～300份，搅拌20～30分钟，
滴加醋酸乙烯酯，
滴加过硫酸铵溶液，升温至60～80℃，搅拌，保温30～60分钟，直至无明显回流时，将温度升至90～95℃，反应20～30分钟后，冷却至50℃以下，
加入适量重量浓度为10～30%的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.0～6.0，作为聚合乳液备用，
五、复配
在200～300份水中加入淀粉和另一半聚乙烯醇溶液，匀速搅拌，缓慢升温至85～90℃，保温20～30分钟，待淀粉完全熟化后方可降温，
降温至75℃以下，加入聚合乳液，搅拌，
降温至55℃以下，加入乙酰柠檬酸三丁酯、矿物油和水胶保，搅拌均匀后，于40℃以下过滤出料。
在聚合反应时，醋酸乙烯酯中可添加下述物质的一种或数种，其重量比为：
丙烯酸丁酯，无色透明液体，0～20份，
丙烯酸，无色透明液体，0～5.0份，
甲基丙基酸甲酯，无色透明液体，0～10.0份，
丙烯酸β-羟丙酯，无色透明液体，0～10.0份。
为了使各种物质反应充分，聚合反应可分二步进行：
一、种子聚合
在一半聚乙烯醇溶液中加入十二烷基硫酸钠、非离子型表面活性剂、水200～300份，搅拌20～30分钟，
加入醋酸乙烯酯15～25份，
滴加过硫酸铵溶液，其滴加量为所配制的过硫酸铵溶液总量的30～40%，搅拌20～40分钟，升温至50～70℃；
二、充分聚合
待种子聚合反应无明显回流后，滴加剩余的醋酸乙烯酯105～125份，控制反应温度72～80℃，并且补加剩余的过硫酸铵溶液，分8～12次补加完，搅拌、保温30～60分钟，直至无明显回流时，将温度升至90～95℃，反应20～30分钟后，冷却至50℃以下加入适量重量浓度为10～30%的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.0～6.0。
在分二步聚合时的充分聚合步骤中，剩余的醋酸乙烯酯中可添加下述物质中的一种或数种，其重量比为：
丙烯酸丁酯，无色透明液体，0～20份，
丙烯酸，无色透明液体，0～5.0份，
甲基丙基酸甲酯，无色透明液体，0～10.0份，
丙烯酸β-羟丙酯，无色透明液体，0～10.0份。
聚乙烯醇的品种可为：聚乙烯醇1788,15.0～22.5份；聚乙烯醇1799,15.0～22.5份。
非离子型表面活性剂的型号可为OP-10或平平加。
产品形成所用水可为去离子水。
淀粉的类型可为食用玉米淀粉。
本发明产品为白色均匀乳液，是以聚醋酸乙烯酯乳液为主要组分，添加天然高分子和适量功能助剂改性而成的水性乳液粘合剂，粘度值可大于14000mPa·S，pH值为4～6，产品生产过程中不添加甲醛等有害物质，无毒无腐蚀，无有机溶剂，气味清新自然，满足GB18583-2008《室内装饰装修材料 胶粘剂中有害物质限量》标准要求，符合《中国环境标志认证》标准。
本发明的产品具有固化速度快、初始粘接力强、持续粘接强度高，防霉变、抗老化，适机性能优良，施工实用、方便的特点。
附图说明
图1是本发明实施例3的工艺流程图。
具体实施方式
下面举4个实施例详细说明如下：
实施例1：
一、将聚乙烯醇30份放入反应瓶中，加水200份，升温至95℃，保温、搅拌。直至全部溶解，降温至40℃，过滤后备用；
二、将过硫酸铵0.2份配制成重量浓度10%的水溶液；
三、聚合反应
在一半的聚乙烯醇溶液中加入十二烷基硫酸钠0.2份、非离子型表面活性剂（OP-10）1.5份、水200份，搅拌30分钟；
滴加醋酸乙烯酯120份；
滴加过硫酸铵溶液，升温至70℃，搅拌，保温50分钟，直至无明显回流时，将温度升至95℃，反应30分钟后，冷却至50℃加入适量重量浓度为15的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.5，待用；
四、复配
在200份水中加入淀粉40份和另一半聚乙烯醇溶液，匀速搅拌，缓慢升温至90℃，保温30分钟，待淀粉完全熟化后方可降温；
降温至75℃，加入聚合乳液，搅拌；
降温至55℃加入乙酰柠檬酸三丁酯12份、矿物油2.0份和水胶保2.0份，搅拌均匀后，于40℃以下过滤出料。
实施例2：
在实施例1中，在聚合反应的第②步时，滴加醋酸乙烯酯120份和下述物质的混合单体：丙烯酸丁酯4份、丙烯酸1份、甲基丙基酸甲酯2份、丙烯酸β-羟丙酯3份。
在图1中，实施例3:
一、将聚乙烯醇（1788）20份、聚乙烯醇（1799）20份放入反应瓶中，加去离子水270份混溶0.5小时，升温至80℃，搅拌4小时，待聚乙烯醇基本溶解后升温至95℃，保温搅拌直至全部溶解，然后降温至40℃，经过滤后备用；
二、将过硫酸铵0.6份配制成10%的水溶液备用；
三、在放有一半经溶解过滤的聚乙烯醇反应瓶中，加入十二烷基硫酸钠0.6份，非离子型表面活性剂（OP-10）2.0份，去离子水270份，搅拌30分钟后，滴加醋酸乙烯酯单体20份，滴加过硫酸铵溶液，其滴加量为上述所配制的过硫酸铵溶液总量的40%，搅拌30分钟，升温至60℃，进行种子聚合；
四、将剩余的醋酸乙烯酯单体120份与丙烯酯丁酯8份、丙烯酸2份、甲基丙烯酸甲酯4、丙烯酸β-羟丙酯6份进行混合后放入滴液管中备用；
五、待种子聚合无明显回流后，开始滴加上述配制的混合单体，控制滴加速度，使混合单体在4小时内滴完，控制反应温度70℃，并且每隔半小时补加一次过硫酸铵溶液，其每次补加量为所配制过硫酸铵溶液总量的7%，补加8次，待所有单体滴加完后，搅拌10分钟，补加剩余过硫酸铵溶液，继续保温反应30分钟，直至无明显回流时，将反应体系温度升至95℃，反应25分钟后，冷却至50℃加入适量重量浓度为20的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.5，备用；
六、在280份水中加入淀粉60份和另一半聚乙烯醇溶液，匀速搅拌，缓慢升温至90℃，保温30分钟，待淀粉完全熟化后降温至75℃，加入聚合乳液，搅拌30分钟。继续降温至55℃，搅拌30分钟后，再加入乙酰柠檬酸三丁酯12份、矿物油2份和水胶保2份，搅拌均匀后，于40℃过滤出料。
实施例4：
在实施例3中，步骤四里没有丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙基酸甲酯、丙烯酸β-羟丙酯的添加，在步骤五中仅加入了醋酸乙烯酯120份。
上述四个实施例所得的产品均为白色均匀乳液；
实施例1中的产品，粘度值为14100mPa·S，pH值为5.5；
实施例2中的产品，粘度值为14800mPa·S，pH值为5.0；
实施例3中的产品，粘度值为14500mPa·S，pH值为4.5；
实施例4中的产品，粘度值为14300mPa·S，pH值为5.0。
Claims (2)
1.一种无醛聚醋酸乙烯酯木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：
一、按重量比例，含有下述原材料：
醋酸乙烯酯，无色透明液体，120～150份，
聚乙烯醇，白色絮状粉末，30～45份，
十二烷基硫酸钠，白色粉末，0.2～0.8份，
非离子型表面活性剂，白色粉末，1.5～2.5份，
过硫酸铵，白色粉末，0.2～0.8份，
乙酰柠檬酸三丁酯，无色透明液体，10～15份，
矿物油，无色透明液体，1.0～4.0份，
水，无色液体，600～900份，
淀粉，白色粉末，35～70份，
⑩水胶保，无色或淡黄色透明液体，0.5～5.0份，
⑪碳酸氢钠，白色粉末，用量根据具体要求而定；
二、将聚乙烯醇放入反应瓶中，加水200～300份，升温至80～95℃，保温、搅拌，直至全部溶解，然后降温至35～45℃，过滤后，待用；
三、将过硫酸铵配制成重量浓度为8～12%的水溶液；
四、聚合反应，制备聚合乳液：
在一半聚乙烯醇溶液中加入十二烷基硫酸钠、非离子型表面活性剂、水200～300份，搅拌20～30分钟，
滴加醋酸乙烯酯，
滴加过硫酸铵溶液，升温至60～80℃，搅拌，保温30～60分钟，直至无明显回流时，将温度升至90～95℃，反应20～30分钟后，冷却至50℃以下，
加入适量重量浓度为10～30%的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.0～6.0，作为聚合乳液备用，
五、复配
在200～300份水中加入淀粉和另一半聚乙烯醇溶液，匀速搅拌，缓慢升温至85～90℃，保温20～30分钟，待淀粉完全熟化后方可降温，
降温至75℃以下，加入聚合乳液，搅拌，
降温至55℃以下，加入乙酰柠檬酸三丁酯、矿物油和水胶保，搅拌均匀后，于40℃以下过滤出料；
在聚合反应时，醋酸乙烯酯中添加下述物质的一种或数种，其重量比为：
丙烯酸丁酯，无色透明液体，0～20份，
丙烯酸，无色透明液体，0～5.0份，
甲基丙基酸甲酯，无色透明液体，0～10.0份，
丙烯酸β-羟丙酯，无色透明液体，0～10.0份；
聚合反应分二步进行：
一、种子聚合
在一半聚乙烯醇溶液中加入十二烷基硫酸钠、非离子型表面活性剂、水200～300份，搅拌20～30分钟，
加入醋酸乙烯酯15～25份，
滴加过硫酸铵溶液，其滴加量为所配制的过硫酸铵溶液总量的30～40%，搅拌20～40分钟，升温至50～70℃；
二、充分聚合
待种子聚合反应无明显回流后，滴加剩余的醋酸乙烯酯105～125份，控制反应温度72～80℃，并且补加剩余的过硫酸铵溶液，分8～12次补加完，搅拌、保温30～60分钟，直至无明显回流时，将温度升至90～95℃，反应20～30分钟后，冷却至50℃以下加入适量重量浓度为10～30%的碳酸氢钠溶液，调节至pH值为5.0～6.0；
在分二步聚合时的充分聚合步骤中，剩余的醋酸乙烯酯中添加下述物质中的一种或数种，其重量比为：
丙烯酸丁酯，无色透明液体，0～20份，
丙烯酸，无色透明液体，0～5.0份，
甲基丙基酸甲酯，无色透明液体，0～10.0份，
丙烯酸β-羟丙酯，无色透明液体，0～10.0份；
聚乙烯醇的品种为：聚乙烯醇1788,15.0～22.5份；聚乙烯醇1799,15.0～22.5份；
非离子型表面活性剂的型号为OP-10或平平加；
产品形成所用水为去离子水；
淀粉的类型为食用玉米淀粉。
2.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的无醛聚醋酸乙烯酯木材胶粘剂，其特征在于：本产品为白色均匀乳液，是以聚醋酸乙烯酯乳液为主要组分，添加天然高分子和适量功能助剂改性而成的水性乳液粘合剂，粘度值大于14000mPa·S，pH值为4～6，产品生产过程中不添加甲醛有害物质，无毒无腐蚀，无有机溶剂，气味清新自然，满足GB18583-2008《室内装饰装修材料 胶粘剂中有害物质限量》标准要求，符合《中国环境标志认证》标准。
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