CN106085303B - 一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂及制备方法 - Google Patents

一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，包括丙烯酸，丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、引发剂、pH缓冲剂、交联剂、改性纳米负离子粉和去离子水；本发明通过化学方法将改性纳米负离子粉接枝到水性丙烯酸胶粘剂中，制备得到可释放负离子的水性丙烯酸胶粘剂；该水性丙烯酸胶粘剂可以用于各种布料、木材等非多孔材料与海绵等多孔材料之间的粘接，既消除了有机溶剂胶粘剂给环境带来的污染，同时在使用时还可以释放负离子，起到净化空气，消除异味的作用。

Description

一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂及制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域。更具体地，涉及一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂及制备方法。
背景技术
随着人们环境意识和健康意识日益提高，社会不再仅仅关注于胶粘剂的粘接性能，对胶粘剂的环保要求也愈加严格，发展符合“环保、健康、安全”三大要求的环保型绿色胶粘剂已势在必行。同时随着人们生活水平的提高，对家具需求越来越多，而家具加工过程中使用的胶粘剂，特别是合成树脂胶粘剂，会带来甲醛、苯等化学污染，对人体健康造成危害。因此为适应社会及环保的需要，胶粘剂的品种应加速更新换代，向固体化、无溶剂化、低毒化方向发展。
负离子粉可以长期有效的释放负离子，负离子具有净化空气、消除人体疲劳、促进人体健康的作用。此外还具有抑菌、除菌作用，并有明显的除臭功能。负离子粉可以以物理混合的方式添加到装修材料中，如添加负离子粉的涂料粉刷到墙壁上能起到净化室内空气，提高室内空气质量，促进人体血液循环提高人体免疫力促进新陈代谢，从而达到缓解精神疲劳，提高精气神的作用。
本发明的水性丙烯酸乳液胶粘剂是以水为溶剂或分散剂，取代对环境有污染的有毒有机溶剂而制备的一种环境友好型胶粘剂。同时向乳液胶粘剂中加入经硅烷偶联剂改性的纳米负离子粉，通过化学方法将改性的纳米负离子粉与乳液粒子有机结合，既克服了单纯物理混合负离子粉在水性树脂中的不稳定性，又能起到负离子净化空气，消除异味的作用。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂。
本发明的另一个目的在于提供一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，包括以下重量份组分：
丙烯酸0.5-1.5份，
丙烯酸异辛酯20-25份，
甲基丙烯酸甲酯20-30份，
苯乙烯0-10份，
阴离子型乳化剂0.5-4份，
非离子型乳化剂0.5-4份，
引发剂0.1-1.0份，
pH缓冲剂0.1-1.0份，
交联剂0.1-2.0份，
改性纳米负离子粉1-10份，
去离子水40-60份。
进一步，所述阴离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙氧基烷基硫酸钠、乙氧基烷基硫酸铵、二己基丁二酸磺酸钠和二丁基萘磺酸钠中的一种或多种。
进一步，所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物和苄基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物中的一种或多种。
进一步，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步，所述pH缓冲剂为磷酸二氢钠、碳酸氢钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或多种。
进一步，所述交联剂为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、羟乙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种。
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一制备改性纳米负离子粉
将80-120份纳米负离子粉溶在300-500份的去离子水中超声2-4h，得含纳米负离子粉的悬浮液；用碱调节所述悬浮液的pH至8-10，然后将所述悬浮液和1-10份的硅烷偶联剂进行混合，得第一混合物；将所述第一混合物放入密封好的球磨机中进行研磨12-24h，研磨结束后进行抽滤和干燥，得改性纳米负离子粉。
步骤二制备水性丙烯酸乳液胶粘剂
1)将改性纳米负离子粉加入到5-10％的去离子水中，然后进行超声处理，得含改性纳米负离子粉的悬浮液；将全部的引发剂加入到5-10％的去离子水中，得引发剂水溶液；
2)将全部的丙烯酸、全部的丙烯酸异辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的交联剂、70-90％的阴离子型乳化剂、70-90％的非离子型乳化剂和40-50％的去离子水混合，得第二混合物；将所述第二混合物高速搅拌进行预乳化，得预乳化液；
3)将全部的pH缓冲剂、剩余的阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂、剩余的去离子水、8-20％的预乳化液和20-30％的引发剂水溶液进行混合，然后升温至80-85℃，反应30-60min，得第三混合物；向所述第三混合物中加入全部的含改性纳米负离子粉的悬浮液、剩余的预乳化液和60-70％的引发剂水溶液，在80-85℃的条件下保温1-2h，得第四混合物；将所述第四混合物和剩余的引发剂水溶液混合，在80-85℃保温1-2h，然后进行降温和过滤，得可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂。
进一步，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷中的一种或多种。
进一步，所述的球磨机公转转速为300-400r/min，自转转速为400-600r/min。
球磨机转速太小不容易分散开，影响纳米负离子粉的改性效率；理论上来说球磨机转速越快越好，但当球磨机转速增加到一定数值后，改性效率便不再提高，所以从节能角度考虑制定了球磨机转速的上限。
进一步，所述碱为氨水。
进一步，步骤二中的步骤3)，在向所述第三混合物中加入全部的含改性纳米负离子粉的悬浮液、剩余的预乳化液和60-70％的引发剂的过程中，采用分别同时滴加的方式，3-5h内完成。
进一步，步骤二中的步骤3)，向将所述第四混合物中加入剩余的引发剂水溶液过程中，采用滴加的方式，5-30min内完成。
本发明如果不均匀滴加预乳化液会造成局部反应过快，容易导致破乳。
纳米负离子粉表面富含羟基，可以与硅烷偶联剂水解后释放的Si-OH官能团发生脱水缩合反应，使纳米负离子粉表面接枝不饱和碳碳双键，得到改 性纳米负离子粉；在一定条件下，将改性纳米负离子粉分别与丙烯酸、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸甲酯发生聚合。
特别说明，在本发明中所出现的“％”，均指相对于本物质总量的质量百分数。
另外注意的是，如果没有特别说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及以端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
本发明的有益效果如下：
通过化学方法将改性纳米负离子粉接枝到水性丙烯酸胶粘剂中，制备得到可释放负离子的水性丙烯酸胶粘剂；该水性丙烯酸胶粘剂可以用于各种布料、木材等非多孔材料与海绵等多孔材料之间的粘接，既消除了有机溶剂胶粘剂给环境带来的污染，同时在使用时还可以释放负离子，起到净化空气，消除异味的作用。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，包括以下重量份组分：丙烯酸1份，丙烯酸异辛酯20份，甲基丙烯酸甲酯27份；苯乙烯3份，十二烷基苯磺酸钠0.5份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物0.5份，过硫酸铵0.1份，碳酸氢钠0.8份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1份，改性纳米负离子粉2份，去离子水45份。
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一制备改性纳米负离子粉
将100份纳米负离子粉溶在300份的去离子水中超声2h，得含纳米负离子粉的悬浮液；用氨水调节所述悬浮液的pH至9，然后将所述悬浮液和5份的乙烯基三乙氧基硅烷进行混合，得第一混合物；将所述第一混合物放入密封好的球磨机中进行研磨24h，研磨结束后进行抽滤和干燥，得改性纳米负离子粉；
步骤二制备水性丙烯酸乳液胶粘剂
1)将全部的改性纳米负离子粉加入到5％去离子水中，然后进行超声处理，得含改性纳米负离子粉的悬浮液；将全部的过硫酸铵加入到5％的去离子水中，得过硫酸铵水溶液；
2)将全部的丙烯酸、全部的丙烯酸异辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的N-羟甲基丙烯酰胺、70％的十二烷基苯磺酸钠、70％的烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物和50％的去离子水混合，得第二混合物；将所述第二混合物高速搅拌进行预乳化，得预乳化液；
3)将全部的碳酸氢钠、剩余的十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、40％的去离子水、8％的预乳化液和20％的过硫酸铵水溶液进行混合，然后升温至80℃，反应30min，得第三混合物；向所述第三混合物中分别同时滴加全部的含改性纳米负离子粉的悬浮液、剩余的预乳化液和70％的过硫酸铵水溶液，在3h内滴加完毕，然后在80℃保温1h，得第四混合物；向所述第四混合物中滴加剩余的过硫酸铵水溶液，15min内完成，在80℃保温1h，然后进行降温和过滤，得可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂。
经测试，制备的可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂负离子释放量为900个/cm3，在海绵与木块粘接完全固化后，胶接强度可以达到破坏材质。
实施例2
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，包括以下重量份组分：丙烯酸1份，丙烯酸异辛酯22份，甲基丙烯酸甲酯28份，十二烷基苯磺酸钠1份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物1份，过硫酸铵0.1份，碳酸氢钠0.8份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1份，改性纳米负离子粉3份，去离子水43份。
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
改性纳米负离子粉的制备方法同实施例1
步骤二制备水性丙烯酸乳液胶粘剂
1)将全部的改性纳米负离子粉加入到5％的去离子水中，然后进行超声处理，得含改性纳米负离子粉的悬浮液；将全部的过硫酸铵加入到5％的去离子水中，得过硫酸铵水溶液；
2)将全部的丙烯酸、全部的丙烯酸异辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的N-羟甲基丙烯酰胺、70％的十二烷基苯磺酸钠、70％的烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物和50％的去离子水混合，得第二混合物；将所述第二混合物高速搅拌进行预乳化，得预乳化液；
3)将全部的碳酸氢钠、剩余的十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚甲 醛缩合物、40％的去离子水、8％的预乳化液和20％的过硫酸铵水溶液进行混合，然后升温至80℃，反应30min，得第三混合物；然后向所述第三混合物中分别同时滴加全部的含改性纳米负离子粉的悬浮液、剩余的预乳化液和70％的过硫酸铵水溶液，在3h内滴加完毕，在80℃保温1h，得第四混合物；向所述第四混合物中滴加剩余的过硫酸铵水溶液，15min内完成，在80℃保温1h，然后进行降温和过滤，得可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂。
经测试，制备的可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂负离子释放量为1300个/cm3，在海绵与木块粘接完全固化后，胶接强度可以达到破坏材质。
实施例3
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，包括以下重量份组分：丙烯酸1份；丙烯酸异辛酯20份；甲基丙烯酸甲酯27份；苯乙烯3份，十二烷基苯磺酸钠0.5份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物0.5份，过硫酸铵0.1份，碳酸氢钠0.8份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1份，改性纳米负离子粉4份，去离子水43份。
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一制备改性纳米负离子粉
改性纳米负离子粉的制备方法同实施例1
步骤二制备水性丙烯酸乳液胶粘剂
1)将全部的改性纳米负离子粉加入到10％的去离子水中，然后进行超声处理1h，得含改性纳米负离子粉的悬浮液；将全部的过硫酸铵加入到5％的去离子水中，得过硫酸铵水溶液；
2)将全部的丙烯酸、全部的丙烯酸异辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的N-羟甲基丙烯酰胺、90％的十二烷基苯磺酸钠、90％的烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物和50％的去离子水混合，得第二混合物；将所述第二混合物高速搅拌进行预乳化，得预乳化液；
3)将全部的碳酸氢钠、剩余的十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、35％的去离子水、15％的预乳化液和30％的过硫酸铵水溶液进行混合，然后升温至80℃，反应60min，得第三混合物；向所述第三混合物中分别同时滴加全部的含改性纳米负离子粉的悬浮液、剩余的预乳化液和60％的过硫酸铵水溶液，在3h内滴加完毕，然后在80℃保温1h，得第四混合物；向所述第四混合物中滴加剩余的过硫酸铵水溶液，15min内完成，在80℃保温1h，然后进行降温和过滤，得可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂。
经测试，此方法制备的可释放负离子水性丙烯酸乳液胶粘剂负离子释放量为1700个/cm3，在海绵与木块粘接完全固化后，胶接强度可以达到破坏材质。
实施例4
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，包括以下重量份组分：丙烯酸1.5份；丙烯酸异辛酯20份；甲基丙烯酸甲酯20份；苯乙烯2份，十二烷基苯磺酸钠1份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物1份，过硫酸铵0.5份，碳酸氢钠1份，N-羟甲基丙烯酰胺1份，改性纳米负离子粉5份，去离子水47份。
一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一制备改性纳米负离子粉
改性纳米负离子粉的制备方法同实施例1
步骤二制备水性丙烯酸乳液胶粘剂
采用上述配方，制备方法同实施例3制备水性丙烯酸乳液胶粘剂。
经测试，此方法制备的可释放负离子水性丙烯酸乳液胶粘剂负离子释放量为2000个/cm3，在海绵与木块粘接完全固化后，胶接强度可以达到破坏材质。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种水性丙烯酸乳液胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一 制备改性纳米负离子粉
将80-120份纳米负离子粉溶在300-500份的去离子水中超声2-4h，得含纳米负离子粉的悬浮液；用碱调节所述悬浮液的pH至8-10，然后将所述悬浮液和1-10份的硅烷偶联剂进行混合，得第一混合物；将所述第一混合物放入密封好的球磨机中进行研磨12-24h，研磨结束后进行抽滤和干燥，得改性纳米负离子粉；
所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷中的一种或多种；
步骤二 制备水性丙烯酸乳液胶粘剂
1）将全部的改性纳米负离子粉加入到5-10%的去离子水中，然后进行超声处理，得含改性纳米负离子粉的悬浮液；将全部的引发剂加入到5-10%的去离子水中，得引发剂水溶液；
2）将全部的丙烯酸、全部的丙烯酸异辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的交联剂、70-90%的阴离子型乳化剂、70-90%的非离子型乳化剂和40-50%的去离子水混合，得第二混合物；将所述第二混合物高速搅拌进行预乳化，得预乳化液；
3）将全部的pH缓冲剂、剩余的阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂、剩余的去离子水、8-20%的预乳化液和20-30%的引发剂水溶液进行混合，然后升温至80-85℃，反应30-60min，得第三混合物；向所述第三混合物中加入全部的含改性纳米负离子粉的悬浮液、剩余的预乳化液和60-70%的引发剂水溶液，在80-85℃的条件下保温1-2h，得第四混合物；将所述第四混合物和剩余的引发剂水溶液混合，在80-85℃保温1-2h，然后进行降温和过滤，得可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂；
所得水性丙烯酸乳液胶粘剂包括以下重量份组分：
丙烯酸0.5-1.5份，
丙烯酸异辛酯20-25份，
甲基丙烯酸甲酯20-30份，
苯乙烯0-10份，
阴离子型乳化剂0.5-4份，
非离子型乳化剂0.5-4份，
引发剂0.1-1.0份，
pH缓冲剂0.1-1.0份，
交联剂0.1-2.0份，
改性纳米负离子粉1-10份，
去离子水40-60份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的球磨机公转转速为300-400r/min，自转转速为400-600r/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱为氨水。
4.一种可释放负离子的水性丙烯酸乳液胶粘剂，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液胶粘剂由权利要求1-3任一所述制备方法制备得到。
5.根据权利要求4所述的水性丙烯酸乳液胶粘剂，其特征在于，所述阴离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、乙氧基烷基硫酸钠、乙氧基烷基硫酸铵、二己基丁二酸磺酸钠和二丁基萘磺酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的水性丙烯酸乳液胶粘剂，其特征在于，所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物和苄基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的水性丙烯酸乳液胶粘剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
8.根据权利要求4所述的水性丙烯酸乳液胶粘剂，其特征在于，所述pH缓冲剂为磷酸二氢钠、碳酸氢钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或多种。
9.根据权利要求4所述的水性丙烯酸乳液胶粘剂，其特征在于，所述交联剂为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、羟乙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种。
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