CN105602486A - 透明水性玻璃粘合剂及其制备方法 - Google Patents

透明水性玻璃粘合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种粘合剂，特别涉及一种玻璃用粘合剂。本发明的目的在于提供一种具有高反应性、固化速度快、耐冲击、抗剥离、粘结综合性能优良的透明水性玻璃粘合剂。本发明的透明水性玻璃粘合剂是由（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸？C1-14？直链或支链烷基酯、具有反应性活性的有机硅烷化合物三种组分反应而成，在合成丙烯酸树脂的聚合反应中加入有机硅烷化合物，使其在聚合反应过程中直接接枝在丙烯酸树脂的分子链上，从而得到具有交联网状结构的有机硅烷改性丙烯酸树脂，大大提高了丙烯酸树脂粘合剂的粘结性能。

Description

透明水性玻璃粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种粘合剂，特别涉及一种玻璃用粘合剂。
背景技术
丙烯酸酯粘合剂原材料来源广泛，制备工艺简单，具有干燥成型迅速，透明性好等特点，对多种材料具有良好的黏结性能，特别是对疏水表面材料具有优良的黏结性，可广泛用于金属、塑料、木材、纸张等材料的粘接，粘接性能优良。随着丙烯酸酯结构粘合剂的广泛使用，追求更高品质的产品是生产和发展的需要，传统生产的玻璃用粘合剂因为耐候性、耐水性、粘结性和耐介质性不强，导致出现脱胶严重，影响了玻璃基材料的正常使用。
有机硅烷化合物与玻璃具有较强的结合力，正被逐渐应用在玻璃用粘合剂中。目前，有机硅烷化合物通常是在已合成的丙烯酸树脂中后续添加，通过交联剂的作用与丙烯酸树脂交联。受交联剂品种和性能的影响，有机硅烷化合物并不能与丙烯酸树脂有效结合，从而影响粘合剂的整体性能，导致粘结性能下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高反应性、固化速度快、耐冲击、抗剥离、粘结综合性能优良的透明水性玻璃粘合剂。
为了达到上述目的，本发明的透明水性玻璃粘合剂，它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：
A组分：50-60重量份的（甲基）丙烯酸、
B组分：30-40重量份的（甲基）丙烯酸C1-14直链或支链烷基酯、
C组分：5-10重量份的具有反应性活性的有机硅烷化合物，
A、B、C三组分的总重量份为100份。
作为优选，所述B组分为(甲基)丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基丁酯、（甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯和(甲基)丙烯酸异壬酯中的至少一种。
作为优选，所述C组分为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。
作为优选，所述透明水性玻璃粘合剂中聚合物的含量为40%。
作为优选，所述透明水性玻璃粘合剂可与离子交联剂交联，其中所述离子交联剂选自多官能胺或金属离子交联剂。
作为进一步优选，所述金属离子交联剂为金属氧化物、有机金属螯合剂等金属化合物。
作为更进一步优选，所述金属离子交联剂为含有Zn2+、Mg2+、Ca2+、Al3+中的一种或者至少两种组合的金属化合物。
本发明的另一目的在于提供一种透明水性玻璃粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
1、向反应容器中加入去离子水和助溶剂，开始加热升温；
2、当温度达到80-90℃时，以总重量100份计开始向反应容器中滴加50-60重量份的（甲基）丙烯酸、30-40重量份的（甲基）丙烯酸C1-14直链或支链烷基酯、5-10重量份的具有反应性活性的有机硅烷化合物和引发剂，控制反应温度为80-90℃，滴加时间为4-5小时；
3、滴加完毕后，在80-90℃下继续保温反应3-4小时；
4、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
作为优选，所述助溶剂为乙醇或异丙醇，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸钠。
本发明的透明水性玻璃粘合剂是由（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸C1-14直链或支链烷基酯、具有反应性活性的有机硅烷化合物三种组分反应而成，在合成丙烯酸树脂的聚合反应中加入有机硅烷化合物，使其在聚合反应过程中直接接枝在丙烯酸树脂的分子链上，从而得到具有交联网状结构的有机硅烷改性丙烯酸树脂，大大提高了丙烯酸树脂粘合剂的粘结性能。在聚合反应过程中直接加入有机硅烷化合物与合成丙烯酸树脂后再与有机硅烷化合物交联相比，能使有机硅烷化合物上的活性基团与丙烯酸酯键充分反应，并形成牢固的化学键合力，同时省略了交联剂的使用，使粘合剂的分子结构更加紧凑，减少了交联剂性能对最终粘合剂性能的不良影响，使得粘合剂的粘结力得到大幅提高，满足高品质玻璃用粘合剂的性能要求。
本发明的透明水性玻璃粘合剂，制备工艺简单，粘合剂具有高反应性，固化速度快，耐冲击，抗剥离，粘结综合性能优良。
具体实施方式
实施例1
一种透明水性玻璃粘合剂，它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：（以A、B、C三组分总量100份计）
A组分：50重量份的甲基丙烯酸、
B组分：40重量份的丙烯酸丁酯、
C组分：10重量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
上述透明水性玻璃粘合剂由如下方法步骤制备：
1、向反应容器中加入去离子水和助溶剂乙醇，开始加热升温；
2、当温度达到80℃时，开始向反应容器中滴加50重量份的甲基丙烯酸、40重量份的丙烯酸丁酯、10重量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷以及引发剂过硫酸钾，控制反应温度为80℃，滴加时间为5小时；
3、滴加完毕后，在80℃下继续保温反应4小时；
4、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
上述制备得到的透明水性玻璃粘合剂与含有Zn2+的金属氧化物进行交联，交联后产品涂覆在玻璃上，按照GB/T2792-1998标准测定其剥离强度，按照GB/T4851-1998标准测定其负重持粘性。
实施例2
一种透明水性玻璃粘合剂，它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：（以A、B、C三组分总量100份计）
A组分：60重量份的丙烯酸、
B组分：30重量份的丙烯酸乙酯、
C组分：10重量份的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。
上述透明水性玻璃粘合剂由如下方法步骤制备：
1、向反应容器中加入去离子水和助溶剂乙醇，开始加热升温；
2、当温度达到90℃时，开始向反应容器中滴加60重量份的丙烯酸、30重量份的丙烯酸乙酯、10重量份的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂过硫酸钾，控制反应温度为90℃，滴加时间为4小时；
3、滴加完毕后，在90℃下继续保温反应3小时；
4、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
上述制备得到的透明水性玻璃粘合剂与含有Mg2+的金属氧化物进行交联，交联后产品涂覆在玻璃上，按照GB/T2792-1998标准测定其剥离强度，按照GB/T4851-1998标准测定其负重持粘性。
实施例3
一种透明水性玻璃粘合剂，它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：（以A、B、C三组分总量100份计）
A组分：55重量份的甲基丙烯酸、
B组分：40重量份的丙烯酸异辛酯、
C组分：5重量份的甲基三乙氧基硅烷。
上述透明水性玻璃粘合剂由如下方法步骤制备：
1、向反应容器中加入去离子水和助溶剂异丙醇，开始加热升温；
2、当温度达到85℃时，开始向反应容器中滴加55重量份的甲基丙烯酸、40重量份的丙烯酸异辛酯、5重量份的甲基三乙氧基硅烷以及引发剂过硫酸钾，控制反应温度为85℃，滴加时间为4.5小时；
3、滴加完毕后，在85℃下继续保温反应3.5小时；
4、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
上述制备得到的透明水性玻璃粘合剂与含有Ca2+的有机金属螯合剂进行交联，交联后产品涂覆在玻璃上，按照GB/T2792-1998标准测定其剥离强度，按照GB/T4851-1998标准测定其负重持粘性。
实施例4
一种透明水性玻璃粘合剂，它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：（以A、B、C三组分总量100份计）
A组分：60重量份的丙烯酸、
B组分：35重量份的丙烯酸异辛酯、
C组分：5重量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
上述透明水性玻璃粘合剂由如下方法步骤制备：
1、向反应容器中加入去离子水和助溶剂异丙醇，开始加热升温；
2、当温度达到80℃时，开始向反应容器中滴加60重量份的丙烯酸、35重量份的丙烯酸异辛酯、5重量份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷以及引发剂过硫酸钠，控制反应温度为80℃，滴加时间为5小时；
3、滴加完毕后，在80℃下继续保温反应4小时；
4、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
上述制备得到的透明水性玻璃粘合剂与含有Al3+的有机金属螯合剂进行交联，交联后产品涂覆在玻璃上，按照GB/T2792-1998标准测定其剥离强度，按照GB/T4851-1998标准测定其负重持粘性。
实施例5
一种透明水性玻璃粘合剂，它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：（以A、B、C三组分总量100份计）
A组分：55重量份的丙烯酸、
B组分：35重量份的甲基丙烯酸2-乙基己酯、
C组分：10重量份的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。
上述透明水性玻璃粘合剂由如下方法步骤制备：
1、向反应容器中加入去离子水和助溶剂乙醇，开始加热升温；
2、当温度达到85℃时，开始向反应容器中滴加55重量份的丙烯酸、35重量份的甲基丙烯酸2-乙基己酯、10重量份的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷以及引发剂过硫酸钠，控制反应温度为85℃，滴加时间为4.5小时；
3、滴加完毕后，在85℃下继续保温反应3.5小时；
4、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
上述制备得到的透明水性玻璃粘合剂与含有Zn2+和Ca2+的有机金属螯合剂进行交联，交联后产品涂覆在玻璃上，按照GB/T2792-1998标准测定其剥离强度，按照GB/T4851-1998标准测定其负重持粘性。
对比例
在100重量份以丙烯酸和丙烯酸丁酯为单体合成的丙烯酸树脂中混合0.1重量份的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和3重量份的含有Al3+的有机金属螯合剂，制备得到粘合剂；将该粘合剂产品涂覆在玻璃上，按照GB/T2792-1998标准测定其剥离强度，按照GB/T4851-1998标准测定其负重持粘性。
测试结果对比
由上表数据可知，本发明制备得到的透明水性玻璃粘合剂与现有技术的粘合剂相比，其剥离强度和持粘性均明显优于现有技术，说明本发明的透明水性玻璃粘合剂更符合目前市场上对高剥离强度和高持粘性玻璃粘合剂的发展需要。

Claims (9)

1.一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：它包括一种聚合物，所述聚合物由以下三种组分反应而成：
A组分：50-60重量份的（甲基）丙烯酸、
B组分：30-40重量份的（甲基）丙烯酸C1-14直链或支链烷基酯、
C组分：5-10重量份的具有反应性活性的有机硅烷化合物，
A、B、C三组分的总重量份为100份。
2.根据权利要求1所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述B组分为(甲基)丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基丁酯、（甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯和(甲基)丙烯酸异壬酯中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述C组分为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述透明水性玻璃粘合剂中聚合物的含量为40%。
5.根据权利要求1所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述透明水性玻璃粘合剂可与离子交联剂交联，其中所述离子交联剂选自多官能胺或金属离子交联剂。
6.根据权利要求5所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述金属离子交联剂为金属氧化物、有机金属螯合剂等金属化合物。
7.根据权利要求6所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述金属离子交联剂为含有Zn2+、Mg2+、Ca2+、Al3+中的一种或者至少两种组合的金属化合物。
8.一种透明水性玻璃粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）、向反应容器中加入去离子水和助溶剂，开始加热升温；
（2）、当温度达到80-90℃时，以总重量100份计开始向反应容器中滴加50-60重量份的（甲基）丙烯酸、30-40重量份的（甲基）丙烯酸C1-14直链或支链烷基酯、5-10重量份的具有反应性活性的有机硅烷化合物和引发剂，控制反应温度为80-90℃，滴加时间为4-5小时；
（3）、滴加完毕后，在80-90℃下继续保温反应3-4小时；
（4）、升温蒸馏出助溶剂后，加入去离子水将反应产物稀释至聚合物含量为40%。
9.根据权利要求8所述的一种透明水性玻璃粘合剂，其特征在于：所述助溶剂为乙醇或异丙醇，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸钠。
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