CN106189960B - 一种水基双组份拼板胶用乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种羧基丁苯乳液为种子制备水基双组份拼板胶用乳液。其由羧基丁苯乳液、消泡剂、缓冲剂、聚乙烯醇、反应型乳化剂、引发剂、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、功能单体、自交联单体和防腐剂等组成。本发明拼板胶用乳液以羧基丁苯为种子乳液，在乳胶粒中引入柔性链，提高拼板胶乳液抗裂性能。产品以水为分散介质，使用方便，对环境无污染，经复配后加入多异氰酸酯固化剂形成双组份拼板胶，乳液中功能单体伯羟基与固化剂异氰酸酯“架桥”提高强度与耐水性。

Description

一种水基双组份拼板胶用乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂制备技术，尤其涉及一种水基双组份拼板胶用乳液及其制备方法。
背景技术
为充分利用各种木材，减少浪费，多年来形成一种以小木拼成大木的木材再加工产业。在小木拼成大木的过程中，需要用到大量的拼板胶。拼板胶由含活性氢的水基聚合物，如聚乙烯醇的水溶液、聚醋酸乙烯酯乳液、丙烯酸乳液等水性乙烯基树脂为主剂乳液，加入多异氰酸酯为固化剂，即构成水性高分子-异氰酸酯胶粘剂API(Aqueous emulsionPolymer Isocyanate)。API因具有优良的粘接性能与断裂韧性、好的耐水、耐热性能、不易老化,不含甲醛、苯酚等有害物质，且pH值接近中性，对木材无污染，常温冷压快速固化或加热迅速交联等特性，自1974年由日本株式会社及光洋产业会社开发成功以来，在全球木材加工业中获得了广泛应用。
目前,这方面的胶粘剂大部分都是主剂乳液外加固化剂的双组份拼板胶。拼板胶的使用市场大，国内使用的拼板胶用乳液基本是从瓦克、塞拉尼斯、陶氏化学等国外化工公司购买。公司现有生产的拼板胶用乳液在性能上能达到要求，但拼板后在日光暴晒极端情况下性能检测过会出现部分端头开裂现象，这是由于乳液形成的胶膜缺乏柔韧性，从而在外力作用下造成脆性断裂。
发明内容
本发明目的在于针对公司现有双组份拼板胶用乳液的不足，提供了一一种水基双组份拼板胶用乳液及其合成方法。本发明的使用羧基丁苯乳液为种子成核，除了提供较好的耐水性外，由于在聚合物链结构中引入了柔性链结构，增加了胶膜的柔韧性，解决了随着温度变化木材伸缩对胶接层的影响；同时在链结构中引入功能单体丙烯酸-4-羟丁酯与固化剂起到“架桥作用”。乳液以水为分散介质，使用方便，对环境无污染，对被胶接材料无污染，与固化剂复配后的胶粘剂体系呈中性，对被胶接材料无污染，具有常温固化、粘接强度高、耐水耐热耐老化性能好的特点，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，本发明采用以下技术方案：一种水基双组份拼板胶用乳液，包括如下重量份数的组分组成：
进一步地，所述羧基丁苯乳液为Trinseo公司的DL 264PA和DL 392PA中的一种或两种；所述功能单体为丙烯酸-4-羟丁酯(4-HBA)，所述自交联单体为氰特化工羟甲丙烯酰胺溶液(NMA质量分数为48％)。
进一步地，所述聚乙烯醇为PVA1788、PVA1792、PVA0588中的一种或两种以上组成。
进一步地，所述消泡剂可以为BYK024，缓冲剂可以为醋酸钠，引发剂可以为过硫酸铵，引发活化剂可以为硫代硫酸钠，反应型乳化剂可以为EXG-202，防腐剂可以为LXE杀菌剂。
一种水基双组份拼板胶用乳液的制备方法，该方法包括如下工艺步骤：
a、将0.05-0.06重量份的过硫酸铵溶解于1.95-1.94重量份水中，得2.0重量份过硫酸铵溶液，将0.01-0.02硫代硫酸钠溶解于0.09-0.08重量份水中，得0.1重量硫代硫酸钠溶液；将0.6-0.7重量份的NMA分散于1.4-1.3重量份水中，得2.0重量份NMA水溶液；将29-30重量份醋酸乙烯酯、2.3-2.9重量份叔碳酸乙烯酯、1.5-1.8重量份4-HBA和0.4-0.5重量份甲基丙烯酸加入单体槽罐混合搅拌均匀，制成33.2-35.2重量份的混合单体；
b、将剩余的水加入反应釜中，加入0.1-0.12重量份BYK024，0.1-0.12重量份醋酸钠，开动搅拌，加入3.3-3.6重量份聚乙烯醇，升温到90℃，搅拌分散60分钟使聚乙烯醇充分溶解；
c、降温至60℃，加入1.0-1.2重量份EXG-20乳化剂，20-21重量份羧基丁苯乳液，搅拌乳化5分钟后，加入步骤a配制的0.1重量份硫代硫酸钠溶液，然后开始滴加步骤a配制的2.0重量份过硫酸铵溶液，控制在300分钟内滴完；同时开始滴加步骤a配制的33.2-35.2重量份混合单体，控制在210分钟内滴完，待体系自行升温后，将反应釜温度控制在70℃左右；待混合单体滴加了90分钟后，开始同步滴加步骤a配制的2.0重量份NMA水溶液，控制在120分钟滴加完，且保证NMA水溶液与混合单体同时滴加完；
d、混合单体加完继续反应20分钟后，升温至88℃，保温反应50分钟后，降温至50℃以下加入0.1-0.12重量份的LXE杀菌剂，边降温边搅拌20分钟混合均匀，抽真空出料形成双组份拼板胶用乳液成品。
本发明的有益效果是：1、羧基丁苯乳液为核，由于是丁二烯与苯乙烯共聚物，因些胶膜较好的耐水性非常好，同时在聚合物链结构中引入了柔性链丁二烯结构，增加了胶膜的柔韧性，解决了随着温度变化粘接材料伸缩对胶接层的影响，具有一定韧性，解决端头开裂；2、共聚4-HBA功能单体，与脂肪族及环脂肪族异氰酸酯交联剂交联固化时，由于其伯羟基反应活性高，并且丁基具有良好的弹性及可移动性，从而提高其与固化剂交联反应活性，起到“架桥作用”；3、反应性乳化剂替代传统乳化剂，避免了乳化剂从乳胶粒上解吸，大大减少了乳胶膜表面的亲水基团，从而改进耐水性；4、引发活化剂硫代硫酸钠在低温条件下可以与过硫酸铵发生氧化还原反应产生自由基引发聚合，降低聚合体系反应温度，减少聚合物链自由基链转移，从而提高聚合物分子量提高强度。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
实施例一
配方:总量＝1000kg
PVA1788 25kg
PVA0588 8kg 甲基丙烯酸 4kg
羧基丁苯DL 264PA 200kg 醋酸乙烯酯 290kg
BYK024 1kg 叔碳酸乙烯酯 23kg
醋酸钠 1kg 4-HBA 15kg
EXG-202 10kg NMA-48％ 6kg
过硫酸铵 0.5kg LEX杀菌剂 1kg
硫代硫酸钠 0.1kg 水 415.4kg
生产工艺：
a、将0.5kg过硫酸铵溶解于19.5kg水中，得20kg过硫酸铵溶液，将0.1kg硫代硫酸钠溶解于0.9kg水中，得1kg硫代硫酸钠溶液；将6kgNMA分散于14kg水中，得20kgNMA水溶液；将290kg醋酸乙烯酯、23kg叔碳酸乙烯酯、15kg4-HBA和4kg甲基丙烯酸加入单体槽罐混合搅拌均匀，制成332kg混合单体；
b、将剩余的水加入反应釜中，加入1kgBYK024，1kg醋酸钠，开动搅拌，加入25kgPVA1788，8kgPVA0588，升温到90℃，搅拌分散60分钟使聚乙烯醇充分溶解；
c、降温至60℃，加入10kgXG-202，200kgDL 264PA，搅拌乳化5分钟后，加入步骤a配制的1kg硫代硫酸钠溶液，开始滴加步骤a配制的20kg过硫酸铵溶液，控制在300分钟内滴完；同时开始滴加步骤a配制的332kg混合单体，控制在210分钟内滴完，待体系自行升温后，将反应釜温度控制在70℃左右；待混合单体滴加了90分钟后，开始同步滴加步骤a配制的20kgNMA水溶液，控制在120分钟滴加完，且保证NMA水溶液与混合单体同时滴加完；
d、混合单体加完继续反应20分钟后，升温至88℃，保温反应50分钟后，降温至50℃以下加入1kgLXE杀菌剂，边降温边搅拌20分钟混合均匀，抽真空出料形成双组份拼板胶用乳液成品。
实施例二配方:总量＝1000kg
PVA1792 30kg
PVA0588 4kg 甲基丙烯酸 4kg
羧基丁苯DL 264PA 205kg 醋酸乙烯酯 295kg
BYK024 1.1kg 叔碳酸乙烯酯 26kg
醋酸钠 1.1kg 4-HBA 17kg
EXG-202 11kg NMA-48％ 6kg
过硫酸铵 0.5kg LEX杀菌剂 1.1kg
硫代硫酸钠 0.1kg 水 398.1kg
生产工艺：
a、将0.5kg过硫酸铵溶解于19.5kg水中，得20kg过硫酸铵溶液，将0.1kg硫代硫酸钠溶解于0.9kg水中，得1kg硫代硫酸钠溶液；将6kgNMA分散于14kg水中，得20kgNMA水溶液；将295kg醋酸乙烯酯、26kg叔碳酸乙烯酯、17kg4-HBA和4kg甲基丙烯酸加入单体槽罐混合搅拌均匀，制成342kg混合单体；
b、将剩余的水加入反应釜中，加入1.1kgBYK024，1.1kg醋酸钠，开动搅拌，加入30kgPVA1792，4kgPVA0588，升温到90℃，搅拌分散60分钟使聚乙烯醇充分溶解；
c、降温至60℃，加入11kgXG-202，205kgDL 264PA，搅拌乳化5分钟后，加入步骤a配制的1kg硫代硫酸钠溶液，然后开始滴加步骤a配制的20kg过硫酸铵溶液，控制在300分钟内滴完；同时开始滴加步骤a配制的342kg混合单体，控制在210分钟内滴完，待体系自行升温后，将反应釜温度控制在70℃左右；待混合单体滴加了90分钟后，开始同步滴加步骤a配制的20kgNMA水溶液，控制在120分钟滴加完，且保证NMA水溶液与混合单体同时滴加完；
d、混合单体加完继续反应20分钟后，升温至88℃，保温反应50分钟后，降温至50℃以下加入1.1kgLXE杀菌剂，边降温边搅拌20分钟混合均匀，抽真空出料形成双组份拼板胶用乳液成品。
实施例三
配方:总量＝1000kg
PVA1788 24kg
PVA0588 12kg 甲基丙烯酸 5kg
羧基丁苯DL 392PA 210kg 醋酸乙烯酯 300kg
BYK024 1.2kg 叔碳酸乙烯酯 29kg
醋酸钠 1.2kg 4-HBA 18kg
EXG-202 12kg NMA-48％ 7kg
过硫酸铵 0.6kg LEX杀菌剂 1.2kg
硫代硫酸钠 0.2kg 水 378.6kg
生产工艺：
a、将0.6kg过硫酸铵溶解于19.4kg水中，得20kg过硫酸铵溶液，将0.2kg硫代硫酸钠溶解于0.8kg水中，得1kg硫代硫酸钠溶液；将7kgNMA分散于13kg水中，得20kgNMA水溶液；将300kg醋酸乙烯酯、29kg叔碳酸乙烯酯、18kg4-HBA和5kg甲基丙烯酸加入单体槽罐混合搅拌均匀，制成352kg混合单体；
b、将剩余的水加入反应釜中，加入1.2kgBYK024，1.2kg醋酸钠，开动搅拌，加入24kgPVA1788，12kgPVA0588，升温到90℃，搅拌分散60分钟使聚乙烯醇充分溶解；
c、降温至60℃，加入12kgXG-202，210kgDL 392PA，搅拌乳化5分钟后，加入步骤a配制的1kg硫代硫酸钠溶液，然后开始滴加步骤a配制的20kg过硫酸铵溶液，控制在300分钟内滴完；同时开始滴加步骤a配制的352kg混合单体，控制在210分钟内滴完，待体系自行升温后，将反应釜温度控制在70℃左右；待混合单体滴加了90分钟后，开始同步滴加步骤a配制的20kgNMA水溶液，控制在120分钟滴加完，且保证NMA水溶液与混合单体同时滴加完；
d、混合单体加完继续反应20分钟后，升温至88℃，保温反应50分钟后，降温至50℃以下加入1.2kgLXE杀菌剂，边降温边搅拌20分钟混合均匀，抽真空出料形成双组份拼板胶用乳液成品。
实施例1至实施例3产品物理及性能指标，按照HJ/T220-2005、GB/T18583-2008和HG/T2727-2010标准检测，标准检测结果如表所示。
为了对以上三个实施例获得的双组份拼板胶用乳液性能进行评价，进行如下实验：三个容器中各称取长春化工聚乙烯醇BP-1788 20％水溶液55克，向其中加入水15克，分散机下分散搅拌15分钟后，向其中加入800目碳酸钙50克，分散搅拌15分钟，分别加入以上三个实施例中所得双组份拼板胶用乳液，得到三个不同实施例中拼板胶用乳液复配的主剂。性能检测时按主剂与固化剂的重量比为100:15。选用上述所复配的对应于实施例1-3所得的拼板胶主剂50克与7.5g固化剂多异氰酸酯固化剂混合均匀，选用30×25×10mm标准榉木试块，按照日本JIS K6806-2003的标准的标准方法制备36组试件，压力8atm，压合时间24小时后解压。压力剪切强度检测结果如表1所示(每个数据为10组试件测试的平均值)。
由表1测试数据表明，本发明制备的乳液经复配得到的拼板胶基本满足行业标准JIS K6806-2003的要求，具有很高的强度及优异的耐水性。

Claims (4)

1.一种水基双组份拼板胶用乳液，其特征在于，包括如下重量份数的组分组成：
其中，功能单体为丙烯酸-4-羟丁酯(4-HBA)。
2.根据权利要求1所述的水基双组份拼板胶用乳液，其特征在于：所述聚乙烯醇为PVA1788、PVA1792、PVA0588中的一种或两种以上组成。
3.根据权利要求1所述水基双组份拼板胶用乳液，其特征在于：所述消泡剂可以为BYK024，缓冲剂可以为醋酸钠，引发剂可以为过硫酸铵，引发活化剂可以为硫代硫酸钠，反应型乳化剂可以为EXG-202，防腐剂可以为LXE杀菌剂。
4.一种权利要求1所述的水基双组份拼板胶用乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括如下工艺步骤：
a、将0.05-0.06重量份的引发剂溶解于1.95-1.94重量份水中，得2.0重量份引发剂溶液，将0.01-0.02引发活化剂溶解于0.09-0.08重量份水中，得0.1重量份引发活化剂溶液；将0.6-0.7重量份的自交联单体分散于1.4-1.3重量份水中，得2.0重量份自交联单体水溶液；将29-30重量份醋酸乙烯酯、2.3-2.9重量份叔碳酸乙烯酯、1.5-1.8重量份功能单体和0.4-0.5重量份甲基丙烯酸加入单体槽罐混合搅拌均匀，制成33.2-35.2重量份的混合单体；
b、将剩余的水加入反应釜中，加入0.1-0.12重量份消泡剂，0.1-0.12重量份缓冲剂，开动搅拌，加入3.3-3.6重量份聚乙烯醇，升温到90℃，搅拌分散60分钟使聚乙烯醇充分溶解；
c、降温至60℃，加入1.0-1.2重量份反应型乳化剂，20-21重量份羧基丁苯乳液，搅拌乳化5分钟后，加入步骤a配制的0.1重量份引发活化剂溶液，然后开始滴加步骤a配制的2.0重量份引发剂溶液，控制在300分钟内滴完；同时开始滴加步骤a配制的33.2-35.2重量份混合单体，控制在210分钟内滴完，待体系自行升温后，将反应釜温度控制在70℃左右；待混合单体滴加了90分钟后，开始同步滴加步骤a配制的2.0重量份交联单体水溶液，控制在120分钟滴加完，且保证交联单体水溶液与混合单体同时滴加完；
d、混合单体加完继续反应20分钟后，升温至88℃，保温反应50分钟后，降温至50℃以下加入0.1-0.12重量份的防腐剂，边降温边搅拌20分钟混合均匀，抽真空出料形成双组份拼板胶用乳液成品。
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