CN104946166B - 水性喷胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水性喷胶，其包括如下质量份的各组分：天然胶乳：40份～60份；丙烯酸胶乳：20份～60份；水性增粘树脂：40份～100份；水性聚氨酯乳液：20份～60份；亲水性气相二氧化硅：6份～10份；乳化剂：1.2份～3份；消泡剂：0.3份～0.5份；pH稳定剂：1份～3份；流变改性剂：0.2份～0.5份。上述水性喷胶，通过加入pH稳定剂，乳化剂及水性气相二氧化硅等，并通过调整各组分加入的顺序，使水性聚氨酯乳液、丙烯酸胶乳及天然胶乳复配形成稳定的体系，由此可以使得既能具有固含量高、干燥快、性能优良，开放时间长、对粘贴材质的适应性高、不燃、不腐蚀、低VOC、符合环保要求，便于操作者操作以及能够有效防止火灾、职业病发生的机会。

Description

水性喷胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，特别是涉及一种水性喷胶及其制备方法。

背景技术

喷胶是一种具有适合粘度，将两种不同的物质界面紧密连接起来，起到传递应用作用的胶粘剂，广泛用于家具，皮革和装饰行业，尤其是沙发、转椅、屏风、布艺、枕头、厨柜板粘接、泡沫隔热板、手袋箱包等，使用最为广泛。目前，市面上的喷胶主要以溶剂型喷胶(油性喷胶)为主。溶剂型喷胶含有大量的有机溶剂，如甲苯和氯化溶剂，甚至含有苯等致癌成分。这些有机溶剂进入空气，严重影响了人们的生活环境，损害人们身体健康。另外，溶剂型喷胶也存在易燃易爆的问题，频频引发火灾。因此，世界各国竞相研究用水溶剂替代有机溶剂的环保型水性喷胶。在德国，美国和日本等发达国家，推出了水性聚氨酯喷胶和水性氯丁喷胶。其中，水性聚氨酯喷胶需要加热活化后才能使用，但是，喷胶行业一般都采取冷粘，因此，限制了水性聚氨酯喷胶的使用。而水性氯丁喷胶因对环境无污染，对人体健康无损害，无毒无味等优点，但其成本较高，难以得到大面积的推广。

天然胶乳由橡胶树割胶流出(天然橡胶)，呈乳白色，为便于运输及加工，天然胶乳采用离心或蒸发等方法，浓缩至固含量60％以上，称为浓缩胶乳。天然胶乳的特点是固含量高、成膜性好，可随意调节黏度等，但其耐老化性、耐油性、耐化学药品性、耐温性、抗冻性差。天然胶乳的内聚力大、自黏性高，但由于其大分子链极性小，故与被粘物，尤其是极性大的被粘物黏着性差，不适用于上述喷胶涉及的行业使用。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种工艺简单、成本低廉、便于操作者操作以及有效防止火灾、职业病发生的水性喷胶。

一种水性喷胶，其包括如下质量份的各组分：

天然胶乳：40份；

丙烯酸胶乳：20份；

水性增粘树脂：40份；

水性聚氨酯乳液：20份；

亲水性气相二氧化硅：6份；

乳化剂：1.2份；

BYK-02：0.3份；

AMP-95：1份～3份；

流变改性剂：0.1份。

在其中一个实施例中，所述天然胶乳的固含量为60％。

在其中一个实施例中，所述天然胶乳的粒径为0.5～1.5微米。

在其中一个实施例中，所述丙烯酸胶乳的固含量为50％～55％。

在其中一个实施例中，所述丙烯酸胶乳的粒径小于0.2微米。

在其中一个实施例中，所述丙烯酸胶乳的玻璃化温度为-20～20℃。

在其中一个实施例中，所述聚氨酯乳液的粒径小于0.3微米。

在其中一个实施例中，所述水性增粘树脂为水性松香树脂、水性萜烯酚醛树脂及水性烷基酚醛树脂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述流变改性剂为疏水改性聚氨酯或疏水改性聚醚。

一种水性喷胶的制备方法，其包括如下步骤：

按上述质量份计，将聚氨酯乳液及AMP-95加入反应釜，搅拌10分钟；

加入乳化剂，搅拌10分钟；

加入水性增粘树脂，搅拌10分钟；

加入亲水性气相二氧化硅，搅拌30分钟；

加入丙烯酸胶乳，搅拌15分钟；

加入天然胶乳，搅拌15分钟；

加入消泡剂BYK-024，搅拌15分钟；

再加入流变改性剂0.1份，搅拌均匀后，过滤出料。

上述水性喷胶，通过加入pH稳定剂，乳化剂及水性气相二氧化硅等，并通过调整各组分加入的顺序，使水性聚氨酯乳液、丙烯酸胶乳及天然胶乳复配形成稳定的体系，由此可以使得既能具有固含量高、干燥快、性能优良，开放时间长、对粘贴材质的适应性高、不燃、不腐蚀、低VOC、符合环保要求，便于操作者操作以及能够有效防止火灾、职业病发生的机会。

附图说明

图1为本发明一实施例中水性喷胶的制备方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

一种水性喷胶，其包括如下质量份的各组分：天然胶乳：40份～60份；丙烯酸胶乳：20份～60份；水性增粘树脂：40份～100份；水性聚氨酯乳液：20份～60份；亲水性气相二氧化硅：6份～10份；乳化剂：1.2份～3份；消泡剂：0.3份～0.5份；pH稳定剂：1份～3份；流变改性剂：0.2份～0.5份。

需要说明的是，本发明中使用的“天然胶乳”定义为由分散在含水介质中的从植物中获得的非常小的橡胶颗粒组成乳状液体，主要是H.brasiliensis(橡胶树)中获得的非常小的橡胶颗粒。它包含大量天然存在的物质，包括胶态悬浮液和植物蛋白质中的顺-1,4-聚异戊二烯。

例如，所述天然胶乳的固含量为60％。又如，所述天然胶乳的粒径为0.5～1.5微米。优选地，所述天然胶乳的粒径为1微米。

在本实施例中，所述丙烯酸胶乳的固含量为50％～55％，进一步地，所述丙烯酸胶乳的粒径小于0.2微米，进一步地，所述丙烯酸胶乳的粒径为0.1微米。进一步地，所述丙烯酸胶乳的玻璃化温度(glass transition temperature，Tg)为-20～20℃。即，选用玻璃化温度为-20～20℃的丙烯酸胶乳。优选地，所述丙烯酸胶乳的玻璃化温度为-20～-15℃，通过调整丙烯酸胶乳的玻璃化温度，可以进一步提高水性喷胶的初粘力。

进一步地，所述水性聚氨酯乳液的粒径小于0.3微米。优选地，所述水性聚氨酯乳液的粒径为0.15～0.2微米，优选地，所述水性聚氨酯乳液的粒径为0.18微米。

优选地，所述天然胶乳、所述丙烯酸胶乳及所述水性聚氨酯乳液的质量比为1：0.5～1：0.5～1，这样，可以使水性喷胶兼具天然胶乳、丙烯酸胶乳及聚氨酯乳液的特性，使其具有较好地耐水性、耐候性、成膜性、附着力、持粘时间长等。

优选地，所述水性增粘树脂为水性松香树脂、水性萜烯酚醛树脂及水性烷基酚醛树脂中的至少一种。优选地，每一份所述水性增粘树脂中，包含质量比例为30％的水性松香树脂、20％的水性萜烯酚醛树脂及50％的水性烷基酚醛树脂，这样，具有较好的增粘效果。

例如，所述流变改性剂为疏水改性聚氨酯或疏水改性聚醚。优选地，所述流变改性剂为罗门哈斯生产的疏水改性聚氨酯(HEUR)，其不仅可以增加贮存的稳定性，而且具有较好地流平性。优选地，所述流变改性剂与所述乳化剂的质量比为1：6～15，当乳化剂的含量较大，会使流变改性剂中疏水基团与乳液的缔合作用减弱，从而影响流变改性剂的增稠效果，而乳化剂的含量较小时，则会影响体系的稳定性。

例如，所述乳化剂为阴离子表面活性剂。优选地，乳化剂为罗地亚的ap-235。优选地，所述乳化剂的质量为所述天然胶乳、所述丙烯酸胶乳及所述水性聚氨酯乳液总量的1.2％～3％，当乳化剂含量较小时，无法在乳液表面形成稳定的保护层，容易出现破乳及凝胶现象，体系的稳定性较差，而当乳化剂含量较大时，则使水性喷胶的抗水性能下降。

例如，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。又如，所述消泡剂为聚醚改性有机硅。优选地，所述消泡剂为德国毕克的BYK-024，不含VOC，且相容性好。

例如，所述亲水性气相二氧化硅的粒径为1～100纳米，优选为1～60纳米，更优选为1～40纳米。例如，所述亲水性气相二氧化硅的比表面积为90±20(m²/g)，粒径为22纳米。在本实施例中，所述亲水性气相二氧化硅为德山QS-09。通过加入亲水性气相二氧化硅，可以提高水性喷胶的耐热性能和耐干性能，阻止水性喷胶对粗孔径基材的渗透，从而使其在被喷物表面形成均匀的膜。

例如，所述pH稳定剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其为有机碱，相对较柔和，可以和多种乳液配合使用，配伍性好，不容易破坏产品的性能。具体地，所述pH稳定剂为AMP-95。优选地，AMP-95的加入量为水性喷胶总量的1％，使体系的pH维持在8～10，以使水性聚氨酯乳液及二氧化硅粒子均带负电荷，从而相互产生静电排斥而稳定化，由此避免水性聚氨酯乳液破乳，同时也可避免二氧化硅粒子发生团聚。

本发明还提供一种水性喷胶的制备方法，其包括如下步骤：

按上述质量份计，将水性聚氨酯乳液及pH稳定剂加入反应釜，搅拌10～20分钟；

加入乳化剂，搅拌10～20分钟；

加入水性增粘树脂，搅拌10～20分钟；

加入亲水性气相二氧化硅，搅拌30～60分钟；

加入丙烯酸胶乳，搅拌15～20分钟；

加入天然胶乳，搅拌15～20分钟；

加入消泡剂，搅拌10～20分钟；

再加入流变改性剂0.2份～0.5份，搅拌均匀后，过滤出料。

为了确保将水性气相二氧化硅充分且均匀地润湿分散，例如，加入水性气相二氧化硅后，通过振摇、机械搅拌或超声处理等实现二氧化硅的分散。又如，在转速为500～1500rpm的条件下进行搅拌。

上述水性喷胶，通过加入pH稳定剂，乳化剂及水性气相二氧化硅等，并通成稳定的体系，由此可以使得既能具有固含量高、干燥快、性能优良，开放时间长、对粘贴材质的适应性高、不燃、不腐蚀、低VOC、符合环保要求，便于操作者操作以及能够有效防止火灾、职业病发生的机会。

上述水性喷胶，使用经过试验满足沙发、转椅、屏风、箱包、汽车内饰等生产喷涂粘接要求，对皮革、板面、海绵、布艺、塑料等有较好的粘接力，干燥速度较快。持粘时间较长。而且，上述喷胶不含有机溶剂、重金属、喷涂过程气味极小，适应于家具、装饰材料以及箱包的喷涂使用。

此外，上述水性喷胶，生产工艺简单，成本低廉，没有中间产物排放而造成的环境污染，满足清洁生产的要求。

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

首先在反应釜中投入20份(质量份)水性聚氨酯乳液，开始搅拌，加入1份AMP-95后，在转速为200rpm的条件下搅拌10分钟，维持搅拌状态，加入1.2份乳化剂，搅拌10分钟后，加入40份水性增粘树脂，搅拌10分钟后，加入6份水性气相二氧化硅，转速为1000rpm的条件下搅拌30分钟后，调整转速为200rpm，加入20份丙烯酸胶乳，搅拌15分钟后，加入40份天然胶乳，搅拌15分钟后，加入0.3份消泡剂BYK-024，搅拌15分钟后，加入0.1份流变改性剂，调节粘度为400～800cps，搅拌30分钟后，过滤出料。

将上述出料水性喷胶与水性氯丁喷胶作对比，最后检测比较结果如下。

由此可见，上述水性喷胶具有较好的粘接力，性能指标良好，均符合满足沙发、转椅、屏风、厨柜、汽车内饰等生产喷涂粘接要求，与水性氯丁喷胶相比，其固含量较高、干燥时间较短、粘胶时间明显增长，而且，由于上述水性喷胶中由于含有大量的天然胶乳，其生产成本远低于水性氯丁喷胶，是替代现有的部分溶剂型喷胶的理想产品。

需要说明的是，在上述实施例中，按质量份，天然胶乳40份或60份，丙烯酸胶乳20份或40份，水性增粘树脂40份或100份、水性聚氨酯乳液20或60份，乳化剂1.2份或3份，亲水性气相二氧化硅6份或10份，消泡剂0.3份或0.5份，pH稳定剂1份或3份，流变改性剂0或0.2份进行调配，均能能制备出符合要求的水性喷胶。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水性喷胶，其特征在于，包括如下质量份的各组分：

天然胶乳：40份；

丙烯酸胶乳：20份；

水性增粘树脂：40份；

水性聚氨酯乳液：20；

亲水性气相二氧化硅：6份；

乳化剂：1.2份；

BYK-024：0.3份；

AMP-95：1份；

流变改性剂：0.1份。

2.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述天然胶乳的固含量为60％。

3.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述天然胶乳的粒径为0.5～1.5微米。

4.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述丙烯酸胶乳的固含量为50％～55％。

5.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述丙烯酸胶乳的粒径小于0.2微米。

6.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述丙烯酸胶乳的玻璃化温度为-20～20℃。

7.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述聚氨酯乳液的粒径小于0.3微米。

8.根据权利要求1所述的水性喷胶，其特征在于，所述水性增粘树脂为水性松香树脂、水性萜烯酚醛树脂及水性烷基酚醛树脂中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的水性喷胶，其特征在于，所述流变改性剂为疏水改性聚氨酯或疏水改性聚醚。

10.一种水性喷胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按权利要求1至9中任一项所述水性喷胶的质量份计，将聚氨酯乳液及AMP-95加入反应釜，搅拌10分钟；

加入乳化剂，搅拌10分钟；

加入水性增粘树脂，搅拌10分钟；

加入亲水性气相二氧化硅，搅拌30分钟；

加入丙烯酸胶乳，搅拌15分钟；

加入天然胶乳，搅拌15分钟；

加入消泡剂BYK-024，搅拌15分钟；

再加入流变改性剂0.1份，搅拌均匀后，过滤出料。