CN105176458A - 一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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徐建
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本发明公开了一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂,主要成分包括淀粉、浓盐酸、氢氧化钠、聚乙烯醇、乳化剂等。本发明还提供了胶粘剂的制备方法,该方法先是用部分水分散淀粉然后加入浓盐酸酸解(以提高氢离子浓度,减少工业浓盐酸用量),提高产品白度;然后用氢氧化钠溶液将体系pH值调至4-5,补加配方余下水量,加入聚乙烯醇,升温到90-92度溶解,以此提高最终产品初粘力,然后降温采用种子乳液聚合工艺对淀粉进行接枝共聚改性工艺。最终得到初粘性好、无毒无污染、粘接强度高、颜色乳白有光泽、干燥速度较快、施工涂刷性蓬松、储藏时间长等优点的淀粉改性醋酸乙烯酯胶粘剂,可以广泛应用于装饰用木材、木皮贴面、人造板的粘接。

Description

一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂制备技术,尤其涉及一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂及其制备方法。
背景技术
市面上出现了一种木皮贴面技术,该技术是在密度板、细木工板和普通木材等基材表面覆合上榉木、花梨木、红檀、胡桃木、柚木、水曲柳和樱桃木等珍贵天然树种的木皮。木皮保持了珍贵树种的天然纹理、色泽,通过天然木皮与密度板、细木工板和普通木材的覆合贴面,提升了产品附加值,同时降低了对纯实木家具消费的依赖。为实现木皮与基材的粘合,需要用到专门的胶粘剂,木皮胶是一种主要用于凸弧面的手工贴木皮,手工贴科技木皮,异形贴面,贴面修补等手工贴木皮的工艺。
淀粉胶作为天然胶粘剂,是应用历史最为悠久的一种。由于其具有原料易得、价格低廉、无腐蚀、无污染、强度较高、重量轻、使用方便等优点,用量愈来愈大。国外目前的研究方向是提高其耐水性和粘接强度,如加入聚乙烯醇、尿素等进行这些性能的改进。广泛用于瓦楞纸箱、纸张、棉织物、商标、信封等的粘合。淀粉胶粘剂的制作方法有多种,主要有糊化法、氧化法、酯化、醚化法及与其他高分子单体接枝共聚法,由于原淀粉相对分子质量较大,聚合度较高,流动性及渗透性较差,用作粘合剂时必须对淀粉的内部分子结构进行解体,降解方法主要有热降解,生物降解,酸降解和氧化降解等。在酸解降解的传统工艺中,存在三个主要问题:1、由于加入大量浓盐酸,导致产品泛黄,直接使用外观达不到客户要求;2、为了增加产品初粘力,往往会在后期加入溶解好的聚乙烯醇溶液,增加工时与能耗;3、为增加产品贮存稳定性,一般都会加入尿素,导致客户在贴面过程中表面有颗粒感,表干时间过长。
发明内容
本发明目的在于针对现有醋酸乙烯酯接枝改性淀粉胶粘剂的不足,一是淀粉酸解过程中加入大量浓盐酸导致产品泛黄;二是为提高淀粉胶粘剂初粘性在后期一般补加溶解好的聚乙烯醇溶液,增加工时与能耗;三是为增加产品贮存稳定性,一般都会加入尿素,导致客户在贴面过程中表面有颗粒感,表干时间过长。为此,本发明提供一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂及其制备方法,以水为分散介质、对环境无污染、初粘力好、施工性能好、抗冻融稳定性好、外观乳白可直接做为产品售卖,常温固化或热压均可,合成方法具有操作简便,制备效率高的特点。
为实现上述目的,本发明采用以下制备方法:
一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂制备方法,各成分及质量百分数如下:
进一步地,所述淀粉由玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉的一种或多种按照任意配比混合组成。
进一步地,所述聚乙烯醇为PVA17-88、PVA17-92、PVA24-88中的一种或两种按照任意配比组成的混合物。
进一步地,所述乳化剂由磺基琥珀酸酯衍生物、RHODIAPEXCO-436、丙烯酰胺基异丙基磺酸、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐中的一种或多种按照任意配比混合组成。
一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
a、将0.15-0.20重量份数过硫酸铵溶解于2.85-3.8重量份数水中,得到过硫酸铵溶液;将0.4-0.6重量份数氢氧化钠溶解于1.4-1.6重量份数水中,得到1.8-2.2重量份数氢氧化钠溶液;将9.0-10.8重量份数的醋酸乙烯酯、0.5-0.8重量份数的甲基丙烯酸混合搅拌均匀成9.5-11.6重量份数的混合单体;
b、向反应釜中加入30.0-31.0重量份的水,开动搅拌,加入0.05-0.1重量份数的BYK024,加入16.0-17.0重量份数淀粉,升温至60℃-62℃,加入0.8-1.0重量份浓盐酸,使淀粉乳在强酸性环境中酸解50-60分钟,然后加入步骤a制备的氢氧化钠溶液将体系pH调节至4-5;加入余下32.52-25.2重量份的水,4.0-5.0重量份的聚乙烯醇,升温至90℃-92℃保温50-60分钟,溶解聚乙烯醇,同时进一步糊化淀粉,然后降温到55℃-60℃,加入0.3-0.4重量份的乳化剂、0.08-0.1重量份的抗坏血酸、0.1-0.15重量份的碳酸氢钠;
c、加入1.0-1.2重量份醋酸乙烯酯,再加入1.5-2.0重量份步骤a制备的过硫酸铵溶液,乳化5-10分钟后升温至65℃-70℃;
d、待冷凝器无回流、反应釜内无雾状后升温至72℃-74℃,同时滴加9.5-11.6重量份步骤a制备的混合单体和1.2-1.6重量份步骤a制备的过硫酸铵溶液,滴加时间2.5-3.0小时;
g、单体加完继续反应15-20分钟后,升温至88℃-90℃,加入0.3-0.4重量份步骤a制备的过硫酸铵溶液,保温50-60分钟后,降温至50℃以下加入0.7-0.8重量份的OE300、0.1-0.2重量份的LXE杀菌剂、0.05重量份数的BYK024,搅拌20-30分钟混合均匀,形成成品。
本发明有益效果在于:
1、工艺中淀粉酸解初期只将部分水投入反应釜中,这样可以提高氢离子浓度,减少浓盐酸用量,从而解决由于浓盐酸用量过多导致设备腐蚀与最终产品泛黄问题;
2、工艺中在淀粉酸解后加入聚乙烯醇升温溶解工艺,提高产品初粘力,比传统工艺聚合后期加入聚乙烯醇溶液节约工时与能源,同时由于聚乙烯醇与淀粉同时参与醋酸乙烯酯接枝共聚合反应,大分子链间存在互穿网络结构,也解决了后期加入聚乙烯醇溶液长期存放可能导致分层问题;
3、配方中抗坏血酸的引入,与过硫酸铵形成氧化还原引发,提高引发剂产生自由基效率,解决传统工艺生产过程中单体回流较大问题;
4、配方中乳化剂具有阴离子非离子同结构,润湿性好,稳定性好,出色的耐多价阳离子稳定性,机械稳定性好。
附图说明
图1为直纹桦木试片的形状和尺寸示意图。
具体实施方式
下面就具体的配比对所述工艺进行阐述。
实施例1.配方总量=1000Kg
按照以下工艺制备淀粉改性醋酸乙烯酯胶粘剂:
a、将1.5kg过硫酸铵溶解于28.5kg水中,得到过硫酸铵溶液;将4kg氢氧化钠溶解于14kg水中,得到18kg氢氧化钠溶液;将90kg醋酸乙烯酯、5kg甲基丙烯酸混合搅拌均匀成95kg混合单体;
b、向反应釜中将加入300kg水,开动搅拌,加入0.5kgBYK024,加入160kg玉米淀粉,升温至60℃,加入8kg浓盐酸,使淀粉乳在强酸性环境中酸解50分钟,然后加入步骤a制备的氢氧化钠溶液将体系pH调节至4-5;加入余下325.2kg水,20kgPVA17-88,20kgPVA24-88,升温至90℃保温50分钟,溶解聚乙烯醇,同时进一步糊化淀粉,然后降温到55℃,加入1kg丙烯酰胺基异丙基磺酸,2kg烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐,0.8kg抗坏血酸,1kg碳酸氢钠;
c、加入10kg醋酸乙烯酯,再加入15kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,乳化5分钟后升温至65℃;
d、待冷凝器无回流、反应釜内无雾状后升温至72℃,同时滴加95kg步骤a制备的混合单体和12kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,滴加时间2.5小时;
g、单体加完继续反应15分钟后,升温至88℃,加入3kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,保温反应50分钟后,降温至50℃以下加入7kgOE300、1kgLXE杀菌剂、0.5kgBYK024,搅拌20分钟混合均匀,形成成品。
实施例产品物理及性能指标,按照HJ/T220-2005、GB/T185832008和HG/T2727-2010标准检测,检测结果如表1所示。
表1
外观 乳白色粘稠液体
PH值 4-6
粘度 25000~40000CPS,Brookfield sp.4,12rpm.,25℃
固含量 31.5±1%
干态压缩剪切强度 12.2MPa
游离甲醛 ≤0.5g/Kg,(达到HJ/T220-2005要求)
实施例2.配方总量=1000Kg
按照以下工艺制备淀粉改性醋酸乙烯酯胶粘剂:
a、将1.8kg过硫酸铵溶解于34.2kg水中,得到引发剂水溶液;将5kg氢氧化钠溶解于15kg水中,得到20kg氢氧化钠溶液;将99kg醋酸乙烯酯、6kg甲基丙烯酸混合搅拌均匀成105kg混合单体;
b、向反应釜中将加入305kg水,开动搅拌,加入0.7kgBYK024,加入85kg玉米淀粉,80kg小麦淀粉,升温至61℃,加入9kg浓盐酸,使淀粉乳在强酸性环境中酸解55分钟,然后加入步骤a制备的氢氧化钠溶液将体系pH调节至4-5;加入余下288.2kg水,15kgPVA17-88,10kgPVA24-88,20kgPVA17-92,升温至91℃保温55分钟,溶解聚乙烯醇,同时进一步糊化淀粉,然后降温到58℃,加入2kg丙烯酰胺基异丙基磺酸,1.5kg磺基琥珀酸酯衍生物,0.9kg抗坏血酸,1.2kg碳酸氢钠;
c、加入11kg醋酸乙烯酯,再加入18kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,乳化7分钟后升温至68℃;
d、待冷凝器无回流、反应釜内无雾状后升温至73℃,同时滴加105kg步骤a制备的混合单体和14.4kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,滴加时间2.8小时;
g、单体加完继续反应18分钟后,升温至89℃,加入3.6kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,保温反应55分钟后,降温至50℃以下加入7.5kgOE300、1.5kgLXE杀菌剂、0.5kgBYK024,搅拌25分钟混合均匀,形成成品。
实施例产品物理指标,按照HJ/T220-2005、GB/T185832008和HG/T2727-2010标准检测,检测结果如表2所示。
表2
外观 乳白色粘稠液体
PH值 4-6
粘度 25000~40000CPS,Brookfield sp.4,12rpm.,25℃
固含量 32.5±1%
干态压缩剪切强度 13.4MPa
游离甲醛 ≤0.5g/Kg,(达到HJ/T220-2005要求)
实施例3.配方总量=1000Kg
按照以下工艺制备淀粉改性醋酸乙烯酯胶粘剂:
a、将2kg的过硫酸铵溶解38kg水中,得到过硫酸铵溶液;将6kg氢氧化钠溶解于16kg水中,得到22kg氢氧化钠溶液;将108kg醋酸乙烯酯、8kg甲基丙烯酸混合搅拌均匀成116kg混合单体;
b、向反应釜中将加入310kg水,开动搅拌,加入1kgBYK024,加入100kg玉米淀粉,35kg木薯淀粉,35kg马铃薯淀粉,升温至62℃,加入10kg浓盐酸,使淀粉乳在强酸性环境中酸解60分钟,然后加入步骤a制备的氢氧化钠溶液将体系pH调节至4-5;加入余下252kg水,40kgPVA17-88,10kgPVA17-92,升温至92℃保温60分钟,溶解聚乙烯醇,同时进一步糊化淀粉,然后降温到60℃,加入2kg磺基琥珀酸酯衍生物,2kg烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐,1kg抗坏血酸,1.5kg碳酸氢钠;
c、加入12kg醋酸乙烯酯,再加入20kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,乳化10分钟后升温至70℃;
d、待冷凝器无回流、反应釜内无雾状后升温至74℃,同时滴加116kg混合单体和16kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,滴加时间3.0小时;
g、单体加完继续反应20分钟后,升温至90℃,加入4kg步骤a制备的过硫酸铵溶液,保温反应60分钟后,降温至50℃以下加入8kgOE300,2kgLXE杀菌剂,0.5kgBYK024,搅拌30分钟混合均匀,形成成品。
实施例产品物理指标,按照HJ/T220-2005、GB/T185832008和HG/T2727-2010标准检测,检测结果如表3所示。
表3
外观 乳白色粘稠液体
PH值 4-6
粘度 25000~40000CPS,Brookfield sp.4,12rpm.,25℃
固含量 35.5±1%
干态压缩剪切强度 12.6MPa
游离甲醛 ≤0.5g/Kg,(达到HJ/T220-2005要求)
从表1-表3可以看出,实施例1-3按此工艺制备的淀粉改性醋酸乙烯酯胶粘剂外观均为乳白色,且产品的干态压缩剪切强度在12MPa左右,满足相关标准要求,可直接作为产品销售。
为了对以上三个实施例获得的淀粉改性醋酸乙烯酯胶粘剂性能进行评价,干态压缩剪切强度按标准HG/T2727-2010进行测试,干湿强度采用含水率(以绝对质量为基准)8%-15%以下,密度在500kg/m3-800kg/m3的直纹桦木作试片材料,试片形状和尺寸如图1所示:
把经充分搅拌的乳液样品,分别涂在两块试片的胶接面上,胶接面积为25mm*25mm,涂胶量均为100g/m2。按图要求将试片叠合胶接成试样,叠合时间不超过10min,胶接面施以0.5MPa-1MP的压力,试验温度为23℃±2℃,相对温度40%-60%,压合时间24h,解除压力后在同样环境条件下放置48h,此试样即可进行干强度试验每个数据为10组试件测试的平均值)。

Claims (5)

1.一种淀粉改性醋酸乙烯酯木皮贴面用胶粘剂,其特征在于,各成分及质量百分数如下:
2.如权利要求1所述的胶粘剂,其特征在于:所述淀粉可以由玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉的一种或多种按照任意配比混合组成。
3.如权利要求1所述的胶粘剂,其特征在于:所述聚乙烯醇可以为PVA17-88、PVA17-92、PVA24-88中的一种或两种按照任意配比组成的混合物。
4.如权利要求1所述的胶粘剂,其特征在于:所述乳化剂可以由磺基琥珀酸酯衍生物、RHODIAPEXCO-436、丙烯酰胺基异丙基磺酸、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐中的一种或多种按照任意配比混合组成。
5.一种权利要求1所述的胶粘剂的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
a、将0.15-0.20重量份数过硫酸铵溶解于2.85-3.8重量份数水中,得到过硫酸铵溶液;将0.4-0.6重量份数氢氧化钠溶解于1.4-1.6重量份数水中,得到1.8-2.2重量份数氢氧化钠溶液;将9.0-10.8重量份数的醋酸乙烯酯、0.5-0.8重量份数的甲基丙烯酸混合搅拌均匀成9.5-11.6重量份数的混合单体;
b、向反应釜中加入30.0-31.0重量份的水,开动搅拌,加入0.05-0.1重量份数的BYK024,加入16.0-17.0重量份数淀粉,升温至60℃-62℃,加入0.8-1.0重量份12mol/L浓盐酸,使淀粉乳在强酸性环境中酸解50-60分钟,然后加入步骤a制备的氢氧化钠溶液将体系pH调节至4-5;加入余下32.52-25.2重量份的水,4.0-5.0重量份的聚乙烯醇,升温至90℃-92℃保温50-60分钟,溶解聚乙烯醇,同时进一步糊化淀粉,然后降温到55℃-60℃,加入0.3-0.4重量份的乳化剂、0.08-0.1重量份的抗坏血酸、0.1-0.15重量份的碳酸氢钠;
c、加入1.0-1.2重量份醋酸乙烯酯,再加入1.5-2.0重量份步骤a制备的过硫酸铵溶液,乳化5-10分钟后升温至65℃-70℃;
d、待冷凝器无回流、反应釜内无雾状后升温至72℃-74℃,同时滴加9.5-11.6重量份步骤a制备的混合单体和1.2-1.6重量份步骤a制备的过硫酸铵溶液,滴加时间2.5-3.0小时;
g、单体加完继续反应15-20分钟后,升温至88℃-90℃,加入0.3-0.4重量份步骤a制备的过硫酸铵溶液,保温50-60分钟后,降温至50℃以下加入0.7-0.8重量份的OE300、0.1-0.2重量份的LXE杀菌剂、0.05重量份数的BYK024,搅拌20-30分钟混合均匀,形成成品。
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