CN103849349A - 一种水性胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种水性胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了水性胶粘剂及其制备方法，以水性聚氨酯乳液、PVA-SbQ溶液、改性大豆蛋白分散液为原料，利用水性乳液与其它各种原料良好的相容性制成。该胶粘剂粘附性好，充分利用大豆等廉价环保资源，且PVA-SbQ结构中的SbQ基团能够在紫外光照下交联，同时改性大豆蛋白结构中的香豆素基元也能够在紫外光照下交联，形成网络交联体系，有利于提高胶粘剂的力学性能。

Description

一种水性胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂材料与感光技术领域，具体涉及一种水性胶粘剂及其制备方法。
背景技术
以水性聚氨酯为原料的水性胶粘剂粘接性能较好，耐水性、耐寒性优异，但其价格相对较贵。大豆蛋白是一类天然的胶粘剂，其来源广泛，具有可再生，可生物降解，价格低廉，生物相容性优异等优点。聚乙烯醇(PVA)是一种常见的高分子化合物，在水性聚氨酯胶粘剂中，它也是常用的增稠剂。
光敏类聚合物是一类特殊的刺激-响应型“智能”聚合物，结构中的光敏感基元能对外界光刺激(如紫外、近红外等)做出响应，并发生一定的物理或化学性质的变化。光刺激作为一种特殊的调控手段，其优越性主要表现在可以通过对照射频率、位置、强度及时间长短进行选择，“定时、定点、定速”地实现智能调控。
PVA-SbQ是一种聚乙烯醇光敏改性衍生物，其结构侧链上的SbQ基团能够在紫外光诱导下发生二聚交联反应。其不仅具有PVA的增稠效应，还具备光交联性能。我们已实现了在大豆蛋白结构中光敏修饰，引入了对紫外光敏感的香豆素基元(见CN102153762B)，设想将光敏修饰的大豆蛋白引入胶粘剂体系中，低碳环保，且用光敏感的PVA-SbQ替代传统的增稠剂PVA，可赋予胶粘剂更多性能，且使得胶粘剂更加“智能化”，在紫外光诱导下，体系中的SbQ及其香豆素基元发生双重交联，实现对胶粘剂性能的调控。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性胶粘剂及其制备方法。本专利发明了一种水性胶粘剂，按重量份数计，各组分配比为水性聚氨酯乳液30-40份，PVA-SbQ水溶液25-30份，改性大豆蛋白分散液10-15份，助剂3-5份；所述改性大豆蛋白分散液制备过程包括以下步骤：
(1)制备香豆素型光敏聚合物NH2-P(VM-co-AMPS)：
以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，巯基乙胺(AET)为链转移剂，选用4-甲基-7-对乙烯基苯亚甲氧基香豆素(VM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)两种单体，控制投料比AMPS与VM的摩尔比高于1∶1，在溶剂N，N-二甲基甲酰胺中自由基聚合反应8小时制得氨基封端的光敏性无规共聚物NH2-P(VM-co-AMPS)；
(2)大豆蛋白与NH2-P(VM-co-AMPS)酰胺化制备SPI-g-P(VM-co-AMPS)：
将大豆蛋白(SPI)及(1)中制得的聚合物NH2-P(VM-co-AMPS)溶于pH=8.5的缓冲溶液中，选用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)／N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)复合催化剂，催化SPI与NH2-P(VM-co-AMPS)酰胺化反应，得到产物SPI-g-P(VM-co-AMPS)；
(3)SPI-g-P(VM-co-AMPS)溶液的配制
将步骤(2)中制得的SPI-g-P(VM-co-AMPS)溶于水中，配成质量分数为35％的水溶液。
所述PVA-SbQ水溶液为将PVA-SbQ常温下在水中溶解20min获得质量分数为30％的PVA-SbQ水溶液。所述助剂选自无机填料、紫外线吸收剂、防腐剂、消泡剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。所述改性大豆蛋白分散液制备步骤(1)中投料比AMPS与VM的摩尔比高于1∶1，优选为3∶1。
本发明的水性胶粘剂制备方法，步骤为：(1)将PVA-SbQ常温下在水中溶解20min获得质量分数为30％的PVA-SbQ水溶液；(2)按所述比例将水性聚氨酯乳液、PVA-SbQ水溶液、改性大豆蛋白分散液混合搅拌20分钟，再加入助剂，搅拌15分钟。
本发明的水性胶粘剂的应用，在于将所述胶粘剂涂覆至基材表面后，在紫外灯下曝光交联。
本发明的有益效果：本发明的水性胶粘剂以水性聚氨酯乳液、PVA-SbQ溶液、改性大豆蛋白分散液为原料，利用水性乳液与其它各种原料良好的相容性制成。该胶粘剂粘附性好，充分利用大豆等廉价环保资源，且PVA-SbQ结构中的SbQ基团能够在紫外光照下交联，同时改性大豆蛋白结构中的香豆素基元也能够在紫外光照下交联，形成双交联的网络体系，有利于提高胶粘剂的力学性能。
具体实施方式
以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。
实施例1
水性胶粘剂，按重量份数计，各组分配比为水性聚氨酯乳液30份，PVA-SbQ水溶液30份，改性大豆蛋白分散液10份，紫外吸收剂4份。
实施例2
水性胶粘剂，按重量份数计，各组分配比为水性聚氨酯乳液35份，PVA-SbQ水溶液28份，改性大豆蛋白分散液13份，硅烷偶联剂3份。
实施例3
水性胶粘剂，按重量份数计，各组分配比为水性聚氨酯乳液40份，PVA-SbQ水溶液25份，改性大豆蛋白分散液15份，硅烷偶联剂3份，消泡剂2份。
实施例4
将实施例1中的水性胶粘剂制成胶膜，并置于紫外灯下曝光10分钟，比较未曝光胶膜和曝光胶膜的拉伸强度，得到实验结果：未曝光胶膜拉伸强度为35Mpa，曝光10分钟胶膜的拉伸强度为49Mpa。
比较例1
将实施例1中的改性大豆蛋白分散液换成未改性的大豆蛋白分散液，其它条件均不变。
分别将实施例1和比较例1中水性胶粘剂制成胶膜，并置于紫外灯下曝光10分钟，得到实验结果：实施例1中胶膜曝光10分钟拉伸强度为49Mpa，比较例1中胶膜曝光10分钟拉伸强度为42Mpa。
上述实验结果表明：光交联能够改善胶膜的力学性能，且体系中PVA-SbQ链结构中的SbQ基元和改性大豆蛋白中的香豆素基元同时发生光交联，该双重交联进一步提高力学性能。

Claims (6)

1.一种水性胶粘剂，其特征在于：按重量份数计，各组分配比为水性聚氨酯乳液30-40份，PVA-SbQ水溶液25-30份，改性大豆蛋白分散液10-15份，助剂3-5份；所述改性大豆蛋白分散液制备过程包括以下步骤：
(1)制备香豆素型光敏聚合物NH2-P(VM-co-AMPS)：
以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，巯基乙胺(AET)为链转移剂，选用4-甲基-7-对乙烯基苯亚甲氧基香豆素(VM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)两种单体，控制投料比AMPS与VM的摩尔比高于1：1，在溶剂N，N-二甲基甲酰胺中自由基聚合反应8小时制得氨基封端的光敏性无规共聚物NH2-P(VM-co-AMPS)；
(2)大豆蛋白与NH2-P(VM-co-AMPS)酰胺化制备SPI-g-P(VM-co-AMPS)：
将大豆蛋白(SPI)及(1)中制得的聚合物NH2-P(VM-co-AMPS)溶于pH=8.5的缓冲溶液中，选用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)复合催化剂，催化SPI与NH2-P(VM-co-AMPS)酰胺化反应，得到产物SPI-g-P(VM-co-AMPS)；
(3)SPI-g-P(VM-co-AMPS)溶液的配制
将步骤(2)中制得的SPI-g-P(VM-co-AMPS)溶于水中，配成质量分数为35％的水溶液。
2.如权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述PVA-SbQ水溶液为将PVA-SbQ常温下在水中溶解20min获得质量分数为30％的PVA-SbQ水溶液。
3.如权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述助剂选自无机填料、紫外线吸收剂、防腐剂、消泡剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述改性大豆蛋白分散液制备步骤(1)中投料比AMPS与VM的摩尔比高于1∶1，优选为3∶1。
5.如权利要求1所述的水性胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤为：(1)将PVA-SbQ常温下在水中溶解20min获得质量分数为30％的PVA-SbQ水溶液；(2)按所述比例将水性聚氨酯乳液、PVA-SbQ水溶液、改性大豆蛋白分散液混合搅拌20分钟，再加入助剂，搅拌15分钟。
6.如权利要求1所述的水性胶粘剂的应用，其特征在于：将所述胶粘剂涂覆至基材表面后，在紫外灯下曝光交联。
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