CN104099038A - 用于聚氨酯泡沫材料的快干接触型胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其特征在于，它是由两种玻璃化转变温度（Tg）不同的丙烯酸乳液与交联剂溶液、增粘乳液和氯丁乳液混合而成；其配方按重量分数两种玻璃化转变温度不同的丙烯酸乳液中的丙烯酸乳液一10-20份、丙烯酸乳液二10-20份、交联剂溶液0.5-20份、增粘乳液10-20份、氯丁乳液80-100份。本发明性能稳定，快干，能长时间贮存，具有良好的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于化工胶黏剂技术领域，特别涉及一种用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物及其制备方法。
背景技术
在家具行业及相关行业，各种基材需要粘附，包括木材，金属，纤维，纸张，泡沫，塑料等。在过去，用于泡沫材料粘附的胶黏剂一直由溶解或分散在有机溶剂，如氯代溶剂和低沸点的有机溶剂中的单组分接触性粘合剂占据。而且这样的单组份接触型胶粘剂在应用时非常方便。然而，随着人们对自身健康保护、环境保护意识的不断提高，随着各国环保法规的日益严格，需要将机溶剂型胶粘剂转换为无毒或低毒环保型水基或水分散型的胶黏剂。
许多接触性胶黏剂要求在涂覆在基材上后能在5分钟内快速干燥和成膜，即能够快速将材料贴合在一起并具有一定的粘结强度。快速挥发的有机溶剂由于它们的快速成膜特性被用于快干型接触胶黏剂，这些溶剂型胶黏剂涂覆于贴合基材后，能够快速将材料贴合在一起，满足性能的要求。
为了满足消费者对环保与健康的要求，需要找到一种快干型水基胶黏剂。但是由于单组份水基胶黏剂与溶剂型胶黏剂相比需要较长的干燥时间，很难达到工业需求。由胶黏剂组合物和促凝剂组成的双组份水基胶黏剂虽然能够快速干燥且具有较好的粘结强度，但是由于需要双组份共同喷涂设备，价格昂贵，需要维护，且在使用过程中，两种组分的比例需要精确控制，因此很难完全令人满意。因此有必要找到一种快干型单组份接触性胶黏剂。
聚氯丁二烯已被用来作为一种水基粘合剂，且被用来粘结泡沫材料，美国专利No. 4240860公开了一种乳液胶黏剂，其中基本无溶剂，水基胶黏剂组合物由氯丁二烯、乳化剂和锌或镉离子组成稳定的聚合物。欧洲专利No. 0624634 A1公开了一种聚氯丁二烯与丙烯酸酯的共聚物，得到一种可用于喷涂的胶黏剂，但是这种组合物稳定性不高，难以长期贮存，长时间保存会凝固，影响喷涂使用。
迄今为止，人们还未获得一种能够快干，且能长时间贮存稳定的接触性胶黏剂，因此有必要找到一种合适的胶黏剂组合物及一种添加剂，使它满足粘结泡沫材料时的需要。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种成本低，粘结强度高，环保与健康的聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物。
本发明的另一目的是提供一种成本低，粘结强度高，环保与健康的聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的： 本发明是一种用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其特征在于，它是由两种玻璃化转变温度（Tg）不同的丙烯酸乳液与交联剂溶液、增粘乳液和氯丁乳液混合而成；其配方按重量分数两种玻璃化转变温度不同的丙烯酸乳液中的丙烯酸乳液一 10-20份、丙烯酸乳液二 10-20份、交联剂溶液0.5-20份、增粘乳液10-20份、氯丁乳液80-100份。
作为上述方案的进一步说明，所述交联剂溶液是由按重量份数1-10份聚乙烯亚胺、1-5份弱酸混合溶于10份水后形成。
一种快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、制备一种高玻璃化转变温度（Tg）丙烯酸乳液一和一种低玻璃化转变温度的丙烯酸乳液二；
b、按重量份数将1-10份聚乙烯亚胺与1~5份弱酸混合溶于10份水后成形成交联剂溶液；
c、按重量份数将1-10份丙烯酸乳液一、1-10份丙烯酸乳液二、交联剂溶液、10-20份增粘乳液与80-100份氯丁乳液混合均匀，得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
所述丙烯酸乳液一的制备过程，是按重量份数将80-100份丙烯酸酯单体、2-4份乳化剂溶于80-100份水中，搅拌均匀得到预乳液；取1/10-1/3重量的预乳液，加热至60-70℃，加入0.3-0.8份引发剂，于70-80℃反应20-50min，得到种子乳液；将剩余的预乳液滴加入种子乳液中，在2-4小时内滴加完毕，同时加入0.3-0.8份引发剂，80-90℃继续反应1-2小时，冷却，得到高玻璃化转变温度丙烯酸乳液一；
所述丙烯酸乳液二的制备过程，是按重量份数将80-100份丙烯酸酯单体、2-4份乳化剂溶于80-100份水中，搅拌均匀得到预乳液；取1/10-1/3重量的预乳液，加热至60-70℃，加入0.3-0.8份引发剂，于70-80℃反应20-50min，得到种子乳液；将剩余的预乳液滴加入种子乳液中，在2-4小时内滴加完毕，同时加入0.3-0.8份引发剂，80-90℃继续反应1-2小时，冷却，得到高玻璃化转变温度丙烯酸乳液二。
所述丙烯酸酯单体由软单体和硬单体组成，丙烯酸乳液一中软单体的重量为核单体总重量的20%～45%，所述的丙烯酸乳液二中软单体的重量为核单体总重量的55%～85%。
所述的软单体为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或至少两种混合物；硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或至少两种混合物。
所述的乳化剂的重量为单体总重量的2.0～3.5%，为烷基酚基聚氧乙烯醚(OP-10)、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或至少两种混合物。
所述引发剂优选为过硫酸胺、过硫酸钾和亚硫酸钠中的一种或至少两种混合物；引发剂的重量为丙烯酸酯单体总重量的0.3%～0.8%。
所述聚乙烯亚胺的分子量范围为：500~70000，优选为600~10000。
所述弱酸为柠檬酸、氨基乙酸、磷酸、草酸、硼酸、醋酸、甲酸中的一种或至少两种混合物。
所述增粘乳液为松香乳液。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明采用种子乳液聚合法，以丙烯酸酯单体为原料，合成出一种高玻璃化转变温度（Tg）和一种低玻璃化转变温度（Tg）的丙烯酸酯乳液；将聚乙烯亚胺与弱酸混合形成一种稳定的交联剂溶液；再将两种丙烯酸乳液、交联剂溶液与氯丁乳液和增粘乳液以一定比例混合均匀，得到一种稳定的快干胶乳液，性能稳定，可以长期贮存，可用于聚氨酯泡沫材料，不影响喷涂效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明一种用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其它是由两种玻璃化转变温度（Tg）不同的丙烯酸乳液与交联剂溶液、增粘乳液和氯丁乳液混合而成；其配方按重量分数两种玻璃化转变温度不同的丙烯酸乳液中的丙烯酸乳液一 10-20份、丙烯酸乳液二 10-20份、交联剂溶液0.5-20份、增粘乳液10-20份、氯丁乳液80-100份。
以下是结合实施例对丙烯酸酯乳液的制备方法进行详述。
实施例1
按重量份数将2份十二烷基硫酸钠、1份OP-10加入到三口圆底烧瓶中，加水80份，混合得乳化剂溶液，将30份丙烯酸正丁酯，26份丙烯酸异辛酯，20份甲基丙烯酸甲酯，19份苯乙烯，5份丙烯酸加入到乳化剂溶液中使其形成单体预乳液；将1/10核单体预乳液及0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于5份水中，即得。），加入三口圆底烧瓶中，80℃反应得到种子乳液，同时滴加入剩余预乳化液和0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于10份水中，即得。），并在3小时内滴加完毕；80℃反应1小时后升温至90℃，保温2小时，冷却，得到丙烯酸酯乳液A。
实施例2
按重量份数将2份十二烷基硫酸钠、1份OP-10加入到三口圆底烧瓶中，加水80份，混合得乳化剂溶液，将40份丙烯酸正丁酯，30份丙烯酸异辛酯，10份甲基丙烯酸甲酯，15份苯乙烯，5份丙烯酸加入到乳化剂溶液中使其形成单体预乳液；将1/10核单体预乳液及0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于5份水中，即得。），加入三口圆底烧瓶中，80℃反应得到种子乳液，同时滴加入剩余预乳化液和0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于10份水中，即得。），并在3小时内滴加完毕；80℃反应1小时后升温至90℃，保温2小时，冷却，得到丙烯酸酯乳液B。
实施例3
按重量份数将2份十二烷基硫酸钠、1份OP-10加入到三口圆底烧瓶中，加水80份，混合得乳化剂溶液，将50份丙烯酸正丁酯，35份丙烯酸异辛酯，4份甲基丙烯酸甲酯，6份苯乙烯，5份丙烯酸加入到乳化剂溶液中使其形成单体预乳液；将1/10核单体预乳液及0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于5份水中，即得。），加入三口圆底烧瓶中，80℃反应得到种子乳液，同时滴加入剩余预乳化液和0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于10份水中，即得。），并在3小时内滴加完毕；80℃反应1小时后升温至90℃，保温2小时，冷却，得到丙烯酸酯乳液C。
实施例4
按重量份数将2份十二烷基硫酸钠、1份OP-10加入到三口圆底烧瓶中，加水80份，混合得乳化剂溶液，将22份丙烯酸正丁酯，20份丙烯酸异辛酯，28份甲基丙烯酸甲酯，25份苯乙烯，5份丙烯酸加入到乳化剂溶液中使其形成单体预乳液；将1/10核单体预乳液及0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于5份水中，即得。），加入三口圆底烧瓶中，80℃反应得到种子乳液，同时滴加入剩余预乳化液和0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于10份水中，即得。），并在3小时内滴加完毕；80℃反应1小时后升温至90℃，保温2小时，冷却，得到丙烯酸酯乳液D。
实施例5
按重量份数将2份十二烷基硫酸钠、1份OP-10加入到三口圆底烧瓶中，加水80份，混合得乳化剂溶液，将16份丙烯酸正丁酯，15份丙烯酸异辛酯，31份甲基丙烯酸甲酯，33份苯乙烯，5份丙烯酸加入到乳化剂溶液中使其形成单体预乳液；将1/10核单体预乳液及0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于5份水中，即得。），加入三口圆底烧瓶中，80℃反应得到种子乳液，同时滴加入剩余预乳化液和0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于10份水中，即得。），并在3小时内滴加完毕；80℃反应1小时后升温至90℃，保温2小时，冷却，得到丙烯酸酯乳液E。
实施例6
按重量份数将2份十二烷基硫酸钠、1份OP-10加入到三口圆底烧瓶中，加水80份，混合得乳化剂溶液，将11份丙烯酸正丁酯，10份丙烯酸异辛酯，36份甲基丙烯酸甲酯，38份苯乙烯，5份丙烯酸加入到乳化剂溶液中使其形成单体预乳液；将1/10核单体预乳液及0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于5份水中，即得。），加入三口圆底烧瓶中，80℃反应得到种子乳液，同时滴加入剩余预乳化液和0.3份过硫酸铵溶液（取0.3份过硫酸铵，溶于10份水中，即得。），并在3小时内滴加完毕；80℃反应1小时后升温至90℃，保温2小时，冷却，得到丙烯酸酯乳液F。
以下是对快干型水性胶黏剂乳液的制备方法进行详述。
实施例7
按重量份数将1份聚乙烯亚胺与1份氨基乙酸、2份磷酸溶于10份水中成交联剂溶液，然后取实施例1制备的1份丙烯酸乳液A、实施例4制备的1份丙烯酸乳液D、10份松香乳液、80份氯丁乳液与交联剂溶液混合，搅拌1小时，使混合均匀得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
实施例8
按重量份数将10份聚乙烯亚胺与3份氨基乙酸、2份柠檬酸酸溶于10份水中成交联剂溶液，然后取实施例2制备的10份丙烯酸乳液B、1份是实施6制备的丙烯酸乳液F、20份松香乳液、100份氯丁乳液与交联剂溶液混合，搅拌1小时，使混合均匀得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
实施例9
按重量份数将5份聚乙烯亚胺与2份氨基乙酸、2份磷酸溶于10份水中成交联剂溶液，然后取10份实施例3制备的丙烯酸乳液C、10份实施例5制备的丙烯酸乳液E、10份松香乳液、80份氯丁乳液与交联剂溶液混合，搅拌1小时，使混合均匀得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
实施例10
按重量份数将1份聚乙烯亚胺与5份氨基乙酸、溶于10份水中成交联剂溶液，然后取5份实施例3制备的丙烯酸乳液C、5份实施例6制备的丙烯酸乳液F、20份松香乳液、80份氯丁乳液与交联剂溶液混合，搅拌1小时，使混合均匀得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
实施例11
按重量份数将1份聚乙烯亚胺与5份柠檬酸溶于10份水中成交联剂溶液，然后取5份实施例4制备的丙烯酸乳液D、1份实施例6制备的丙烯酸乳液F、20份松香乳液、80份氯丁乳液与交联剂溶液混合，搅拌1小时，使混合均匀得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
效果实施例
对实施例7～11制备的快干型水性胶黏剂乳液的性能进行测试，将它们通过喷胶设备喷涂在长条型聚氨酯泡沫材料上，测试涂胶后将长条型聚氨酯泡沫对折贴附不弹开（表干）时间及能撕破聚氨酯泡沫材料（实干）时间，测试时间如下： 。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其特征在于，它是由两种玻璃化转变温度（Tg）不同的丙烯酸乳液与交联剂溶液、增粘乳液和氯丁乳液混合而成；其配方按重量分数两种玻璃化转变温度不同的丙烯酸乳液中的丙烯酸乳液一 10-20份、丙烯酸乳液二 10-20份、交联剂溶液0.5-20份、增粘乳液10-20份、氯丁乳液80-100份。
2.根据权利要求1所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚基聚氧乙烯醚(OP-10)、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或至少两种混合物。
3.根据权利要求1或2所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其特征在于，所述引发剂为过硫酸胺、过硫酸钾和亚硫酸钠中的一种或至少两种混合物；增粘乳液为松香乳液。
4.根据权利要求1或2所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物，其特征在于，所述交联剂溶液是由按重量份数1-10份聚乙烯亚胺、1-5份弱酸混合溶于10份水后形成。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、制备一种高玻璃化转变温度（Tg）丙烯酸乳液一和一种低玻璃化转变温度的丙烯酸乳液二；
b、按重量份数将1-10份聚乙烯亚胺与1~5份弱酸混合溶于10份水后成形成交联剂溶液；
c、按重量份数将1-10份丙烯酸乳液一、1-10份丙烯酸乳液二、交联剂溶液、10-20份增粘乳液与80-100份氯丁乳液混合均匀，得到一种快干型水性胶黏剂乳液。
6.根据权利要求5所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液一的制备过程，是按重量份数将80-100份丙烯酸酯单体、2-4份乳化剂溶于80-100份水中，搅拌均匀得到预乳液；取1/10-1/3重量的预乳液，加热至60-70℃，加入0.3-0.8份引发剂，于70-80℃反应20-50min，得到种子乳液；将剩余的预乳液滴加入种子乳液中，在2-4小时内滴加完毕，同时加入0.3-0.8份引发剂，80-90℃继续反应1-2小时，冷却，得到高玻璃化转变温度丙烯酸乳液一；所述丙烯酸乳液二的制备过程，是按重量份数将80-100份丙烯酸酯单体、2-4份乳化剂溶于80-100份水中，搅拌均匀得到预乳液；取1/10-1/3重量的预乳液，加热至60-70℃，加入0.3-0.8份引发剂，于70-80℃反应20-50min，得到种子乳液；将剩余的预乳液滴加入种子乳液中，在2-4小时内滴加完毕，同时加入0.3-0.8份引发剂，80-90℃继续反应1-2小时，冷却，得到高玻璃化转变温度丙烯酸乳液二。
7.根据权利要求6所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯单体由软单体和硬单体组成，丙烯酸乳液一中软单体的重量为核单体总重量的20%～45%，所述的丙烯酸乳液二中软单体的重量为核单体总重量的55%～85%。
8.根据权利要求7所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，所述的软单体为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或至少两种混合物；硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或至少两种混合物。
9.根据权利要求5所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂的重量为单体总重量的2.0～3.5%；引发剂为过硫酸胺、过硫酸钾和亚硫酸钠中的一种或至少两种混合物；引发剂的重量为丙烯酸酯单体总重量的0.3%～0.8%。
10.根据权利要求5所述的用于聚氨酯泡沫材料的快干型水性胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的分子量范围为500~70000；所述弱酸为柠檬酸、氨基乙酸、磷酸、草酸、硼酸、醋酸、甲酸中的一种或至少两种混合物。
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