CN103773284A - 一种耐候性水性粘接剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐候性水性粘接剂及其制备方法，其原料包括去离子水、醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠、保护胶体、酒石酸、交联剂、醋酸乙烯、交联单体、双氧水、防霉剂、消泡剂、成膜助剂；其制备方法是：在去离子水中加入醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠、保护胶体及消泡剂制得保护胶体溶液；保护胶体溶液中加入部分醋酸乙烯、交联单体，加入全部交联剂溶液，再加入部分双氧水、酒石酸制得种子乳液；种子乳液中继续滴加部分醋酸乙烯和双氧水，加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，熟化反应后加入成膜助剂，再加入防霉剂制得耐候性水性粘接剂。本发明具有粘接强度高、耐热、耐水性能优，使用方便，提高了工作效率，降低了成本。

Description

一种耐候性水性粘接剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粘接剂，具体涉及一种耐候性水性粘接剂及其制备方法。 

背景技术

聚醋酸乙烯合成乳液由于具有粘接强度高、固化速度快、使用方便、价格便宜、无毒无污染等优点，自20世纪至今一直被广泛应用于木材加工、家具制造、建筑装潢、纸品加工、书籍装订、织物处理、工艺品制造等很多行业。但目前聚醋酸乙烯合成乳液的耐水、耐热、耐候性能差，浸水、受潮易发白、开裂，受热强度下降，特别是在室外装潢和厨房、卫生间、浴室的粘接方面，客户投诉较多。为此，各生产厂家纷纷通过在聚醋酸乙烯合成乳液中加入有毒交联剂异氰酸酯，来提高乳液的耐水性能，殊不知异氰酸酯对人体有伤害，可致癌。而且采用此方法，使用时必须现用现配，调配好的胶水必须在1小时内用完，否则就会固化、报废，既污染了环境，又浪费了资源。因此，现有聚醋酸乙烯合成乳液不能适应工业化大生产的需要，严重制约了其自身的发展。目前也有不少厂家采用其它配方制备粘合剂，如中国专利号为201210038155.5的专利公开了一种胶粘剂，由甲醛水溶液、尿素、聚乙烯醇、三聚氰胺及氢氧化钠制成，虽然工艺简单，容易实现工业化生产，且游离甲醛含量也低，但仍存在少量甲醛的挥发物，不能符合目前的环保要求；中国专利号为200810058298.6的专利公开了一种环保胶粘剂，由复方乳化剂吐温T-80及水制成的士母液、丙烯酸、水、增稠剂、表面活性剂、增粘剂、改性剂、引发剂、增塑剂、防腐剂组成，不排污，不排毒，但粘接强度低，固化速度慢，应用受到一定的制约。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种不含任何有毒有害化学成分，具有固化速度快、粘接强度高、耐水、耐热、耐老化，使用方便，无需调配，可满足工业化大生产的需求，各项性能指标都优于传统的聚醋酸乙烯合成乳液的耐候性水性粘接剂。 

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 

一种耐候性水性粘接剂，所述耐候性水性粘接剂按重量百分比包括以下原料：

去离子水                     40～55%

醋酸钠                       0.01～0.02%

十二水合磷酸氢二钠           0.05～0.15%

保护胶体                     3～5%

酒石酸                       0.15～0.3%

交联剂                       0.003～0.005%

醋酸乙烯                     40～55%

交联单体                     0.005～0.007%

双氧水                       0.1～0.2%

防霉剂                       0.05～0.15%

消泡剂                       0.01～0.03%

成膜助剂                     1.5～3.5%     。

所述保护胶体为完全醇解性聚乙烯醇RS-2117。 

所述交联剂为硫酸亚铁。 

所述交联单体为苯乙烯。 

所述防霉剂为异噻唑啉酮类杀菌防腐剂。 

所述消泡剂为聚硅氧烷类水性消泡剂。 

所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯或二乙二醇二苯甲酸酯。 

本发明还提供了一种耐候性水性粘接剂的制备方法，包括以下步骤： 

（1）按上述重量比例称取各组分；

（2）将交联剂与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂溶液；

（3）在反应釜中加入步骤（2）配制交联剂溶液后余下的去离子水，开机搅拌并加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠、保护胶体及消泡剂，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总重量的3%和全部的交联单体，再加入配制好的全部的交联剂溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，然后滴加双氧水总重量的3%和酒石酸总重量的50%，再将温度升至80～85℃，形成种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯和双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后，熟化反应1～1.5小时后降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的防霉剂，制得耐候性水性粘接剂。

  本发明提供的一种耐候性水性粘接剂及其制备方法，具有以下有益效果： 

（1）配方选用含有特殊疏水基、完全醇解的聚乙烯醇RS-2117作为耐候性性水性粘接剂的保护胶体，利用其在水中形成强缔合体，具有较高的耐水性能及粘接强度，以提升水性粘接剂的耐水性能。

（2）制备过程中采用无皂乳液聚合工艺代替传统乳液聚合工艺，在聚合体系中不用乳化剂，剔除亲水基团的带入，从而提高水性粘接剂的耐水性能及环保性能。 

（3）聚合过程中利用多价金属FeSO₄作为交联剂，与羧基之间形成很强的离子键，能有效地提高聚合物微粒间的粘接强度，同时以醋酸乙烯为主单体，苯乙烯为交联单体，共聚改性，以提高水性接着剂的粘接强度及耐水性能，并以双氧水与酒石酸的氧化还原体系进行，利用由于氢键的原因，羟基和羧基可进行假交联的效果这一原理，增强了聚合物乳胶粒与保护胶体聚乙烯醇之间的相互作用，增加了胶膜的致密程度，因而显著提高了水性粘接剂的粘接强度、耐热、耐水性能。 

（4）本发明不含APEO（烷基酚聚氧乙烯醚）、邻苯二甲酸酯类及异氰酸酯类有害物质，属绿色环保产品。 

  综上所述，本发明克服了传统聚乙酸乙烯合成乳液耐水、耐热、耐候性能差，在使用中必须加入有毒交联剂异氰酸酯来提高乳液的耐水性能，同时必须现配现用，使用周期短，浪费严重等缺陷，具有粘接强度高、耐热、耐水性能优，使用方便，无需调配直接使用，既提高了工作效率又降低了成本。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。 

实施例1： 

（1）按下列重量配比称取各组分：

去离子水                                 40%

醋酸钠                                   0.01%

十二水合磷酸氢二钠                       0.05%

保护胶体聚乙烯醇RS-2117                  5%

酒石酸                                    0.3%

交联剂FeSO₄                               0.003%

醋酸乙烯                                  52.972%

交联单体苯乙烯                            0.005%

双氧水                                    0.1%

防霉剂杀菌防腐剂华科-983                   0.05%

消泡剂水性消泡剂Defom W-052               0.01%

成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯  1.5%    ；

（2）将称量好的交联剂FeSO₄与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂FeSO₄溶液，待用；

（3）在反应釜中加入配制FeSO₄溶液后余下的去离子水，开机搅拌加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠和保护胶体聚乙烯醇RS-2117及水性消泡剂Defom W-052，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，在聚乙烯醇RS-2117完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总量的3%和全部的交联单体苯乙烯，再加入配制好的全部的交联剂FeSO₄溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，开始滴加双氧水和还原剂酒石酸，其中双氧水的滴加重量为双氧水总重量的3%，酒石酸的滴加重量为酒石酸总重量的50%，然后将滴加双氧水和还原剂酒石酸后的混合液温度升至80～85℃，制得种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯及双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）将步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后所得的含有聚合物的混合溶液熟化反应1～1.5小时后降温，降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的杀菌防腐剂华科-983，制得耐候性水性粘接剂。

实施例2： 

（1）按下列重量配比称取各组分：

去离子水                                 52.638%

醋酸钠                                   0.02%

十二水合磷酸氢二钠                       0.15%

保护胶体聚乙烯醇RS-2117                  3%

酒石酸                                    0.3%

交联剂FeSO₄                               0.005%

醋酸乙烯                                  40%

交联单体苯乙烯                            0.007%

双氧水                                    0.2%

防霉剂杀菌防腐剂Promex CHS4               0.15%

消泡剂水性消泡剂DEFOMEX 2063             0.03%

成膜助剂二乙二醇二苯甲酸酯                3.5%    ；

（2）将称量好的交联剂FeSO₄与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂FeSO₄溶液，待用；

（3）在反应釜中加入配制FeSO₄溶液后余下的去离子水，开机搅拌加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠和保护胶体聚乙烯醇RS-2117及水性消泡剂DEFOMEX 2063，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，在聚乙烯醇RS-2117完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总量的3%和全部的交联单体苯乙烯，再加入配制好的全部的交联剂FeSO₄溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，开始滴加双氧水和还原剂酒石酸，其中双氧水的滴加重量为双氧水总重量的3%，酒石酸的滴加重量为酒石酸总重量的50%，然后将滴加双氧水和还原剂酒石酸后的混合液温度升至80～85℃，制得种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯及双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）将步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后所得的含有聚合物的混合溶液熟化反应1～1.5小时后降温，降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂二乙二醇二苯甲酸酯，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的杀菌防腐剂Promex CHS4，制得耐候性水性粘接剂。

实施例3： 

（1）按下列重量配比称取各组分：

去离子水                                 55%

醋酸钠                                   0.01%

十二水合磷酸氢二钠                       0.05%

保护胶体聚乙烯醇RS-2117                  3%

酒石酸                                    0.15%

交联剂FeSO₄                               0.003%

醋酸乙烯                                  40.122%

交联单体苯乙烯                            0.005%

双氧水                                    0.1%

防霉剂杀菌防腐剂Promex CHS4               0.05%

消泡剂水性消泡剂DEFOMEX 2063             0.01%

成膜助剂二乙二醇二苯甲酸酯                 1.5%    ；

（2）将称量好的交联剂FeSO₄与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂FeSO₄溶液，待用；

（3）在反应釜中加入配制FeSO₄溶液后余下的去离子水，开机搅拌加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠和保护胶体聚乙烯醇RS-2117及水性消泡剂DEFOMEX 2063，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，在聚乙烯醇RS-2117完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总量的3%和全部的交联单体苯乙烯，再加入配制好的全部的交联剂FeSO₄溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，开始滴加双氧水和还原剂酒石酸，其中双氧水的滴加重量为双氧水总重量的3%，酒石酸的滴加重量为酒石酸总重量的50%，然后将滴加双氧水和还原剂酒石酸后的混合液温度升至80～85℃，制得种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯及双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）将步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后所得的含有聚合物的混合溶液熟化反应1～1.5小时后降温，降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂二乙二醇二苯甲酸酯，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的杀菌防腐剂Promex CHS4，制得耐候性水性粘接剂。

实施例4： 

（1）按下列重量配比称取各组分：

去离子水                                 40.122%

醋酸钠                                   0.01%

十二水合磷酸氢二钠                       0.05%

保护胶体聚乙烯醇RS-2117                  3%

酒石酸                                    0.15%

交联剂FeSO₄                               0.003%

醋酸乙烯                                  55%

交联单体苯乙烯                            0.005%

双氧水                                    0.1%

防霉剂杀菌防腐剂华科-983                   0.05%

消泡剂水性消泡剂Defom W-052               0.01%

成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯  1.5%    ；

（2）将称量好的交联剂FeSO₄与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂FeSO₄溶液，待用；

（3）在反应釜中加入配制FeSO₄溶液后余下的去离子水，开机搅拌加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠和保护胶体聚乙烯醇RS-2117及水性消泡剂Defom W-052，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，在聚乙烯醇RS-2117完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总量的3%和全部的交联单体苯乙烯，再加入配制好的全部的交联剂FeSO₄溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，开始滴加双氧水和还原剂酒石酸，其中双氧水的滴加重量为双氧水总重量的3%，酒石酸的滴加重量为酒石酸总重量的50%，然后将滴加双氧水和还原剂酒石酸后的混合液温度升至80～85℃，制得种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯及双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）将步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后所得的含有聚合物的混合溶液熟化反应1～1.5小时后降温，降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的杀菌防腐剂华科-983，制得耐候性水性粘接剂。

实施例5： 

（1）按下列重量配比称取各组分：

去离子水                                 45.405%

醋酸钠                                   0.015%

十二水合磷酸氢二钠                       0.10%

保护胶体聚乙烯醇RS-2117                  4%

酒石酸                                    0.20%

交联剂FeSO₄                               0.004%

醋酸乙烯                                  48%

交联单体苯乙烯                            0.006%

双氧水                                    0.15%

防霉剂杀菌防腐剂华科-983                   0.10%

消泡剂水性消泡剂Defom W-052               0.02%

成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯  2.0%    ；

（2）将称量好的交联剂FeSO₄与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂FeSO₄溶液，待用；

（3）在反应釜中加入配制FeSO₄溶液后余下的去离子水，开机搅拌加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠和保护胶体聚乙烯醇RS-2117及水性消泡剂Defom W-052，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，在聚乙烯醇RS-2117完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总量的3%和全部的交联单体苯乙烯，再加入配制好的全部的交联剂FeSO₄溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，开始滴加双氧水和还原剂酒石酸，其中双氧水的滴加重量为双氧水总重量的3%，酒石酸的滴加重量为酒石酸总重量的50%，然后将滴加双氧水和还原剂酒石酸后的混合液温度升至80～85℃，制得种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯及双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）将步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后所得的含有聚合物的混合溶液熟化反应1～1.5小时后降温，降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的杀菌防腐剂华科-983，制得耐候性水性粘接剂。

表1为实施例1～5所制得的耐候性水性粘接剂的主要性能及与国内、国外同类产品的比较情况。 

表1 实施例1-5所得耐候性水性粘接剂的检测结果及同类产品的测试结果。 

上述实施例中，聚乙烯醇RS-2117由日本可乐丽提供；防腐剂华科-983与防腐剂Promex CHS4均为异噻唑啉酮类杀菌防腐剂，防腐剂华科-983由陕西省石油化工研究设计院提供，防腐剂Promex CHS4由英国Prom chem公司提供；消泡剂Defom W-052与消泡剂DEFOMEX 2063均属于聚硅氧烷类水性消泡剂，消泡剂Defom W-052由德谦企业股份有限公司提供，消泡剂DEFOMEX 2063由意大利宁柏迪公司提供；硫酸亚铁、苯乙烯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯为本技术领域技术人员熟知的已知物质，且是学术上规范的名称。

上述实施例仅用于说明本发明的内容，应当指出，这些实施例的给出只用以帮助理解本发明的内容及优点，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述耐候性水性粘接剂按重量百分比包括以下原料：

去离子水                     40～55%

醋酸钠                       0.01～0.02%

十二水合磷酸氢二钠           0.05～0.15%

保护胶体                     3～5%

酒石酸                       0.15～0.3%

交联剂                       0.003～0.005%

醋酸乙烯                     40～55%

交联单体                     0.005～0.007%

双氧水                       0.1～0.2%

防霉剂                       0.05～0.15%

消泡剂                       0.01～0.03%

成膜助剂                     1.5～3.5%    。

2.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述保护胶体为完全醇解性聚乙烯醇RS-2117。

3.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述交联剂为硫酸亚铁。

4.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述交联单体为苯乙烯。

5.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述防霉剂为异噻唑啉酮类杀菌防腐剂。

6.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷类水性消泡剂。

7.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂，其特征在于：所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯或二乙二醇二苯甲酸酯。

8.根据权利要求1所述的一种耐候性水性粘接剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）按上述重量比例称取各组分；

（2）将交联剂与去离子水配制成质量浓度为1%的交联剂溶液；

（3）在反应釜中加入步骤（2）配制交联剂溶液后余下的去离子水，开机搅拌并加入全部的醋酸钠、十二水合磷酸氢二钠、保护胶体及消泡剂，升温至85±5℃，保温溶解1～1.5小时，完全溶解后降温至40～50℃，制得保护胶体溶液；

（4）在步骤（3）所得的保护胶体溶液中加入醋酸乙烯总重量的3%和全部的交联单体，再加入配制好的全部的交联剂溶液，升温至68℃，保温反应20～40分钟，然后滴加双氧水总重量的3%和酒石酸总重量的50%，再将温度升至80～85℃，形成种子乳液；

（5）在步骤（4）所得的种子乳液中继续滴加醋酸乙烯和双氧水，其中醋酸乙烯的滴加量为步骤（4）加入醋酸乙烯总重量的3%后的剩余重量的2/3，双氧水的滴加量为步骤（4）滴加双氧水总重量的3%后的剩余重量的2/3，然后再次加入余下的酒石酸，再继续滴加余下的醋酸乙烯和双氧水，滴加过程中温度控制在80～85℃，滴加总时间控制在4～6小时内滴加结束；

（6）在步骤（5）中余下的醋酸乙烯和双氧水滴加结束后，熟化反应1～1.5小时后降温至60～65℃，加入全部的成膜助剂，搅拌反应0.5～1小时后，降温至45℃，加入全部的防霉剂，制得耐候性水性粘接剂。