CN105950071A - 一种高性能胶水 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能胶水，由以下成分制成，改性橡子淀粉、改性聚乙烯醇、壳聚糖、纳米氧化铝、木质素、羧甲基纤维素、木质素磺酸钠、甲基丙烯酸正丁酯、硅丙乳液、增粘剂、硼砂、茶树油；本发明通过改进生产工艺与配方，制备的胶水，绿色环保，耐水性和耐热性非常好，胶合强度高，固化过程中，不会产生分层，固化速度快，并且固化放热量低，收缩率小，耐候性、耐介质性得到进一步加强，不易龟裂脱胶；经过本发明各材料协同作用制备的胶水对海绵与胶皮也有很好的粘结效果，粘成的乒乓球拍还拥有非常好的弹性，解决了传统聚乙烯醇胶水无法解决的问题。

Description

一种高性能胶水

技术领域

本发明涉及胶黏剂领域，特别是涉及一种高性能胶水。

背景技术

胶黏剂的种类很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。随着生活水平的提高, 消费者的质量意识和环保意识日渐加强,人体对胶粘剂的环保、低毒提出了新的要求，生产低毒、无污染的环保胶黏剂成为发展趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能胶水。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高性能胶水，按重量份计由以下成分制成，改性橡子淀粉12、改性聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、木质素磺酸钠1.2、甲基丙烯酸正丁酯0.5、硅丙乳液0.8、增粘剂0.8、硼砂0.2、茶树油0.05；

所述改性橡子淀粉的制备方法为：

①将橡子淀粉与三聚磷酸钠按60:1的质量比例均匀混合到一起，添加混合物质量2倍的水，先加热至57℃，保温20分钟后，将温度快速降低至-4℃，保温10分钟，再自然恢复至室温，静置1小时后，过滤、干燥；

②将①中所得混合物添加到质量浓度为0.68的马来酸溶液中，加热至57℃，以280r/min速度搅拌1小时后，停止搅拌，自然冷却至室温，再以560r/min速度搅拌20分钟，静置30分钟后，过滤，干燥，即可；

所述改性聚乙烯醇按重量份计由以下成分制成：聚乙烯醇100、二苯基甲烷二异氰酸酯4、异佛尔酮二异氰酸酯3、硼酸锌1、环氧树脂10、松脂1、碳酸乙烯酯1、去离子水40；所述改性聚乙烯醇的制备方法为：

①将去离子水加热至沸腾，然后依次添加硼酸锌、环氧树脂、松脂，以65r/min速度搅拌10分钟；

②向①中依次添加聚乙烯醇、碳酸乙烯酯，将温度调节到72℃，以120r/min速度搅拌10分钟；

③向②中依次添加二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，将温度调节到28℃，在1.367MPa压力下，以180r/min速度搅拌1小时后，自然冷却至室温，即可；

所述木质素与纳米氧化铝经过共混处理：将木质素与纳米氧化铝混合均匀后，添加到质量浓度为2.78%的硬脂酸溶液中，加热至38℃，以100r/min速度搅拌15分钟后，将温度调节至68℃，以120r/min速度搅拌15分钟后，自然冷却至室温，以90r/min速度室温搅拌30分钟后，过滤，干燥，即可；

所述增粘剂按质量百分比计由以下成分制成：羧甲基纤维素钠45%、醋酸乙烯12%、氯化钠10%、碳酸钠33%。

一种高性能胶水的制备方法，其由以下制作步骤制成：

1）将改性橡子淀粉、改性聚乙烯醇、壳聚糖添加到反应釜中加热至52℃，添加纳米氧化铝和木质素混合物、茶树油，进行搅拌20分钟，搅拌速度为120r/min，然后静置10分钟；

2）将温度调节到74℃时，加入羧甲基纤维素、木质素磺酸钠、甲基丙烯酸正丁酯、硅丙乳液，以150r/min速度搅拌20分钟，然后静置10分钟；

3）向反应釜中添加增粘剂、硼砂，将温度调节到32℃，并进行搅拌，搅拌速度为180r/min，持续1小时，然后自然冷却至室温，静置2小时，即可。

本发明通过大量实验研究，通过对橡子淀粉进行改性处理，从而提高了其耐水性和粘接性能，协同本发明经过改性的聚乙烯醇的作用，使得制成的胶水的储藏稳定性、耐水性和粘接强度都有极大的提高，尤其是粘接强度，相对于普通聚乙烯醇胶水的粘接强度，提高了56%，耐热温度提高了18℃。

本发明制备的增粘剂均质性非常好，耐热稳定性和贮存寿命长，用量低，增粘效果突出，从而降低了大量的相关成本，不会因为环境温度的降低或升高出现不稳定的现象。

普通聚乙烯醇胶水由于其耐水性差、粘接强度不高的原因限制了其使用范围，本发明经过大量的实验研究，通过将大量的材料与聚乙烯醇进行协同改性，研究其对聚乙烯醇胶水性能的影响，从而总结出一种极佳的聚乙烯醇改性方法突破传统胶水剪切强度与剥离强度的矛盾，使两者同时达到较高的强度，在粘接中体现出优异的性能，粘接牢固且不易产生形变，极大的提高聚乙烯醇胶水的耐水性和粘接强度，固化速度相对于普通聚乙烯醇胶水提高了2.7倍，极大的提高其应用范围； 通过配合添加羧甲基纤维素、增粘剂、硼砂、茶树油协同作用，使得制备的胶水固化过程中，不会产生分层，进一步提高胶水的固化速度，并且固化放热量低，收缩率小，通过木质素磺酸钠、甲基丙烯酸正丁酯、硅丙乳液的协同作用，使得本发明胶水的耐候性、耐水性、粘结性和耐介质性得到进一步加强，不易龟裂脱胶；经过本发明各材料协同作用制备的胶水对海绵与胶皮也有很好的粘结效果，粘成的乒乓球拍还拥有非常好的弹性，解决了传统聚乙烯醇胶水无法解决的问题。

本发明的有益效果是，与现有技术相比：

本发明通过改进生产工艺与配方，经过处理后各材料的相容性高，制备的胶水，绿色环保，综合性能优异，耐水性和耐热性方面极佳，胶合强度高，固化过程中，不会产生分层，固化速度快，并且固化放热量低，收缩率小，耐候性、耐介质性得到进一步加强，不易龟裂脱胶；经过本发明各材料协同作用制备的胶水对海绵与胶皮也有很好的粘结效果，粘成的乒乓球拍还拥有非常好的弹性，解决了传统聚乙烯醇胶水无法解决的问题。

具体实施方式

一种高性能胶水，按重量份计由以下成分制成，改性橡子淀粉12、改性聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、木质素磺酸钠1.2、甲基丙烯酸正丁酯0.5、硅丙乳液0.8、增粘剂0.8、硼砂0.2、茶树油0.05；

所述改性橡子淀粉的制备方法为：

①将橡子淀粉与三聚磷酸钠按60:1的质量比例均匀混合到一起，添加混合物质量2倍的水，先加热至57℃，保温20分钟后，将温度快速降低至-4℃，保温10分钟，再自然恢复至室温，静置1小时后，过滤、干燥；

②将①中所得混合物添加到质量浓度为0.68的马来酸溶液中，加热至57℃，以280r/min速度搅拌1小时后，停止搅拌，自然冷却至室温，再以560r/min速度搅拌20分钟，静置30分钟后，过滤，干燥，即可；

所述改性聚乙烯醇按重量份计由以下成分制成：聚乙烯醇100、二苯基甲烷二异氰酸酯4、异佛尔酮二异氰酸酯3、硼酸锌1、环氧树脂10、松脂1、碳酸乙烯酯1、去离子水40；所述改性聚乙烯醇的制备方法为：

①将去离子水加热至沸腾，然后依次添加硼酸锌、环氧树脂、松脂，以65r/min速度搅拌10分钟；

②向①中依次添加聚乙烯醇、碳酸乙烯酯，将温度调节到72℃，以120r/min速度搅拌10分钟；

③向②中依次添加二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，将温度调节到28℃，在1.367MPa压力下，以180r/min速度搅拌1小时后，自然冷却至室温，即可；

所述木质素与纳米氧化铝经过共混处理：将木质素与纳米氧化铝混合均匀后，添加到质量浓度为2.78%的硬脂酸溶液中，加热至38℃，以100r/min速度搅拌15分钟后，将温度调节至68℃，以120r/min速度搅拌15分钟后，自然冷却至室温，以90r/min速度室温搅拌30分钟后，过滤，干燥，即可；

所述增粘剂按质量百分比计由以下成分制成：羧甲基纤维素钠45%、醋酸乙烯12%、氯化钠10%、碳酸钠33%。

一种高性能胶水的制备方法，其由以下制作步骤制成：

1）将改性橡子淀粉、改性聚乙烯醇、壳聚糖添加到反应釜中加热至52℃，添加纳米氧化铝和木质素混合物、茶树油，进行搅拌20分钟，搅拌速度为120r/min，然后静置10分钟；

2）将温度调节到74℃时，加入羧甲基纤维素、木质素磺酸钠、甲基丙烯酸正丁酯、硅丙乳液，以150r/min速度搅拌20分钟，然后静置10分钟；

3）向反应釜中添加增粘剂、硼砂，将温度调节到32℃，并进行搅拌，搅拌速度为180r/min，持续1小时，然后自然冷却至室温，静置2小时，即可。

本发明的胶黏剂的玻璃化转变温度为90.01℃；在25℃下剪切强度为41.22MPa，70℃下剪切强度为19.78MPa，25℃下90°剥离强度为8.82kN/m。

对对比例与本发明胶水性能进行对比分析：

对比例1：按重量份计由以下成分制成：橡子淀粉12、改性聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、木质素磺酸钠1.2、甲基丙烯酸正丁酯0.5、硅丙乳液0.8、增粘剂0.8、硼砂0.2、茶树油0.05；采用不经过处理的橡子淀粉，其它成分处理方法和胶水制备方法与本发明相同；

对比例2：按重量份计由以下成分制成，改性橡子淀粉12、聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、木质素磺酸钠1.2、甲基丙烯酸正丁酯0.5、硅丙乳液0.8、增粘剂0.8、硼砂0.2、茶树油0.05；采用不经过处理的聚乙烯醇，其它成分处理方法和胶水制备方法与本发明相同；

对比例3：按重量份计由以下成分制成，改性玉米淀粉12、改性聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、甲基丙烯酸正丁酯0.4、硅丙乳液0.6、木质素磺酸钠0.6、增粘剂0.8、硼砂0.4、茶树油0.05；将橡子淀粉换成玉米淀粉，改性方法与本发明一致，其它成分处理方法和胶水制备方法与本发明相同；

对比例4：按重量份计由以下成分制成，改性橡子淀粉12、改性聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、木质素磺酸钠1.2、甲基丙烯酸正丁酯0.5、硅丙乳液0.8、增粘剂0.8；不添加硼砂和茶树油，其它成分处理方法和胶水制备方法与本发明相同；

表1

注：耐水性能测试为，将纯PVA胶水和样品胶水涂在已经称重的表面皿上，自然风干48小时，再在80℃干燥箱内干燥12小时，然后将所有样品膜浸泡在90℃的恒温水槽内，大概1.5小时后，纯PVA膜片刚好全部溶解时，取出所有样品膜，自然风干48小时，80℃条件下干燥12小时，然后称重，以下计算式计算胶水固化率，以此来衡量耐水性：

固化率（%）=（浸泡后剩余胶膜的质量/浸泡前胶膜的质量）×100%

由表1可以看到，采用普通橡子淀粉制备的胶水或者采用其它淀粉制备的胶水，粘接强度明显降低，耐水性降低，采用普通聚乙烯醇制备的胶水粘接强度同样极大的降低，耐水性也同样极大的降低，硼砂和茶树油对本发明胶水的粘接性能同样具有影响，对耐水性影响不大。

Claims (2)

1.一种高性能胶水，其特征在于，按重量份计由以下成分制成，改性橡子淀粉12、改性聚乙烯醇82、壳聚糖5、纳米氧化铝1、木质素0.4、羧甲基纤维素4、木质素磺酸钠1.2、甲基丙烯酸正丁酯0.5、硅丙乳液0.8、增粘剂0.8、硼砂0.2、茶树油0.05；

所述改性橡子淀粉的制备方法为：

①将橡子淀粉与三聚磷酸钠按60:1的质量比例均匀混合到一起，添加混合物质量2倍的水，先加热至57℃，保温20分钟后，将温度快速降低至-4℃，保温10分钟，再自然恢复至室温，静置1小时后，过滤、干燥；

②将①中所得混合物添加到质量浓度为0.68的马来酸溶液中，加热至57℃，以280r/min速度搅拌1小时后，停止搅拌，自然冷却至室温，再以560r/min速度搅拌20分钟，静置30分钟后，过滤，干燥，即可；

所述改性聚乙烯醇按重量份计由以下成分制成：聚乙烯醇100、二苯基甲烷二异氰酸酯4、异佛尔酮二异氰酸酯3、硼酸锌1、环氧树脂10、松脂1、碳酸乙烯酯1、去离子水40；所述改性聚乙烯醇的制备方法为：

①将去离子水加热至沸腾，然后依次添加硼酸锌、环氧树脂、松脂，以65r/min速度搅拌10分钟；

②向①中依次添加聚乙烯醇、碳酸乙烯酯，将温度调节到72℃，以120r/min速度搅拌10分钟；

③向②中依次添加二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，将温度调节到28℃，在1.367MPa压力下，以180r/min速度搅拌1小时后，自然冷却至室温，即可；

所述木质素与纳米氧化铝经过共混处理：将木质素与纳米氧化铝混合均匀后，添加到质量浓度为2.78%的硬脂酸溶液中，加热至38℃，以100r/min速度搅拌15分钟后，将温度调节至68℃，以120r/min速度搅拌15分钟后，自然冷却至室温，以90r/min速度室温搅拌30分钟后，过滤，干燥，即可；

所述增粘剂按质量百分比计由以下成分制成：羧甲基纤维素钠45%、醋酸乙烯12%、氯化钠10%、碳酸钠33%。

2.根据权利要求1所述的一种高性能胶水的制备方法，其特征在于，其由以下制作步骤制成：

1）将改性橡子淀粉、改性聚乙烯醇、壳聚糖添加到反应釜中加热至52℃，添加纳米氧化铝和木质素混合物、茶树油，进行搅拌20分钟，搅拌速度为120r/min，然后静置10分钟；

2）将温度调节到74℃时，加入羧甲基纤维素、木质素磺酸钠、甲基丙烯酸正丁酯、硅丙乳液，以150r/min速度搅拌20分钟，然后静置10分钟；

3）向反应釜中添加增粘剂、硼砂，将温度调节到32℃，并进行搅拌，搅拌速度为180r/min，持续1小时，然后自然冷却至室温，静置2小时，即可。