CN106366959B - 一种生物基改性粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粘合剂技术领域，尤其涉及一种生物基改性粘合剂及其制备方法。该粘合剂的原料按质量份数配比如下：水100‑200份、聚乙烯醇（PVA）50‑100份、椰糠粉10‑20份、丙烯酸10‑20份、丙烯酰胺10‑20份、引发剂1‑5份、交联剂1‑5份，多巴胺1‑5份。环保无污染，对人体的健康不会造成危害，分散性更好，粘结性更强。
Description
技术领域
本发明属于粘合剂技术领域，尤其涉及一种生物基改性粘合剂及其制备方法。
背景技术
随着人民生活水品的提高，对绿色产品、环境标志产品开始认同与青睐。而国内目前的大部分粘合剂产品，主要是由聚乙烯醇与甲醛在酸性介质中经缩聚反应后，再经氨基化而制得的。制备过程中含有未反应的苯、甲醛等有害物质，在产品使用过程中对人体造成了巨大的危害。所以，对粘合剂进行环保改性，已经成为了该领域的研究热点。
常见的对粘合剂环保改性的辅助产品为淀粉（例如中国专利CN1621474A），采用简单混合，导致在实际使用中出现了均匀度差，溶解性差，分散性差，耐水性差等缺陷。为了防止粘合剂结块,还需要加入少量矿物粉体（例如中国专利CN101368074A），但长时间存放很容易结块，影响溶解性和分散性。并且淀粉改性的粘合剂存期短，流动性与粘接力效果差，必须加入多种化学助剂才能增加其粘接力，改善其效果，而现有添加其中的助剂污染性比较高。因此，亟需开发一种新型环保的粘合剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种生物基改性粘合剂及其制备方法，该粘合剂粘合度好，环保无污染。
为了实现上述目的，本发明提供一种生物基改性粘合剂，其原料按质量份数配比如下：水100-200份、聚乙烯醇（PVA）50-100份、椰糠粉10-20份、丙烯酸10-20份、丙烯酰胺10-20份、引发剂1-5份、交联剂1-5份、多巴胺1-5份。
为了实现上述目的，本发明还提供该生物基改性粘合剂的制备方法，具体步骤如下。
（1）按质量份数称取水和PVA，加入带有搅拌的反应釜中搅拌，转数为100-300r/min，升温至40-60℃，使PVA完全溶解；
（2）向PVA溶液中加入按质量份数称取的椰糠粉（粒度为100目），丙烯酸，丙烯酰胺，交联剂和引发剂，反应温度设置为80-100℃，转数为500-1000r/min条件下，搅拌反应3-5小时，制得混合溶液。
（3）用0.1-1mol/L盐酸溶液调节步骤（2）所制得溶液的PH值， PH为8.5后，加入多巴胺，搅拌转数为100-300r/min条件下，反应1-2小时。
（4）用氨水调节步骤（3）所制得溶液的PH值， PH为7后，降至室温出料，得到粘合剂。
所述的引发剂为过硫酸盐，具体为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种。
所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、聚碳化二亚胺或二异氰酸酯中的一种。
本发明的有益效果。
本发明采用的椰糠粉为多糖类碳水化合物生物基材料，由于与淀粉相似的化学结构，可以代替淀粉作为粘合剂的辅助材料。但是，椰糠粉是一种良好的吸水、保水性材料，可以提高粘合剂的粘合度；并且本身携带的矿物粒子，使其自身具有吸水膨胀作用，相比于淀粉基材料，椰糠粉有着更优异的分散性，更适合作为粘合剂的改性材料。并且椰糠粉属于纤维素类，还可以作为粘合剂的增稠剂；本发明的技术方案采用生物基原料椰糠粉对粘合剂进行改性，不需要添加苯、甲醛等有害物质，该粘合剂环保、无污染，对人体的健康不会造成危害；该粘合剂在制备工艺上采用自由基聚合的方式，反应条件温和、可控，操作简单；交联剂可以使具有相似结构的椰糠粉-丙烯酸-丙烯酰胺基团发生交联反应，形成稳定的三维网状结构，使粘合剂的分散性更好，粘结性更强；多巴胺在水溶液中很容易被溶解氧化，继而可用其引发自聚交联反应，并且多巴胺对粘合剂进行表面修饰，在粘合剂表面形成大量的亲水基团，进一步提高粘合剂的粘合性。
具体实施方式
下面用具体的实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1。
一种生物基改性粘合剂，其原料按质量份数配比如下：水100份、聚乙烯醇（PVA）50份、椰糠粉15份、丙烯酸14份、丙烯酰胺14份、过硫酸钠1份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺5份、多巴胺2份。
该生物基改性粘合剂的制备方法，具体步骤如下。
（1）按质量份数称取水和PVA，加入带有搅拌的反应釜中，搅拌，转数为300r/min，升温至60℃，PVA完全溶解。
（2）向PVA溶液中依次加入按质量份数称取的椰糠粉（粉碎100目），丙烯酸，丙烯酰胺，N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，过硫酸钠，反应温度设置为80℃，搅拌，转数为500r/min，反应5小时，制得混合溶液。
（3）用1mol/L盐酸溶液调节步骤（2）所制得溶液的PH值， PH为8.5后，加入多巴胺，搅拌，转数为100r/min，反应2小时。
（4）用氨水调节步骤（3）所制得溶液的PH值， PH为7后，降至室温出料，得到粘合剂。
实施例2。
一种生物基改性粘合剂，其原料按质量份数配比如下：水145份、聚乙烯醇（PVA）80份、椰糠粉10份、丙烯酸10份、丙烯酰胺10份、过硫酸钾5份、聚碳化二亚胺1份、多巴胺1份。
该生物基改性粘合剂的制备方法，具体步骤如下。
（1）按质量份数称取水和PVA，加入带有搅拌的反应釜中，搅拌，转数为300r/min，升温至40℃，PVA完全溶解。
（2）向PVA溶液中依次加入按质量份数称取的椰糠粉（粒度为100目），丙烯酸，丙烯酰胺，聚碳化二亚胺交联剂，过硫酸钾，反应温度设置为100℃，搅拌，转数为1000r/min，反应3小时，制得混合溶液。
（3）用0.8mol/L盐酸溶液调节步骤（2）所制得溶液的PH值， PH为8.5后，加入多巴胺，搅拌，转数为300r/min，反应1小时。
（4）用氨水调节步骤（3）所制得溶液的PH值， PH为7后，降至室温出料，得到粘合剂。
实施例3。
一种生物基改性粘合剂，其原料按质量份数配比如下：水200份、聚乙烯醇（PVA）100份、椰糠粉20份、丙烯酸20份、丙烯酰胺20份、过硫酸铵3份、二异氰酸酯4份、多巴胺5份。
该生物基改性粘合剂的制备方法，具体步骤如下。
（1）按质量份数称取水和PVA，加入带有搅拌的反应釜中，搅拌，转数为200r/min，升温至50℃， PVA完全溶解。
（2）向PVA溶液中依次加入按质量份数称取的椰糠粉（粒度为100目），丙烯酸，丙烯酰胺，二异氰酸酯，过硫酸铵，反应温度设置为90℃，搅拌，转数为800r/min，反应4小时，制得混合溶液。
（3）用0.2mol/L盐酸溶液调节步骤（2）所制得溶液的PH值， PH为8.5后，加入多巴胺，搅拌，转数为200r/min，反应1.5小时。
（4）用氨水调节步骤（3）所制得溶液的PH值， PH为7后，降温出料，得到粘合剂。
对比例1。
对比例1选取市面上常见的一种单组份水溶形聚丙烯酸类复合粘合剂GW-5342。
对比例2。
一种生物基改性粘合剂，其原料按质量份数配比如下：水145份、聚乙烯醇（PVA）80份、淀粉10份、丙烯酸10份、丙烯酰胺10份、过硫酸钾5份、聚碳化二亚胺1份、多巴胺1份。
该生物基改性粘合剂的制备方法，具体步骤如下。
（1）按质量份数称取水和PVA，加入带有搅拌的反应釜中，搅拌，转数为300r/min，升温至40℃，PVA完全溶解。
（2）向PVA溶液中依次加入按质量份数称取的淀粉（粒度为100目），丙烯酸，丙烯酰胺，聚碳化二亚胺交联剂，过硫酸钾，反应温度设置为100℃，搅拌，转数为1000r/min，反应3小时。
（3）用0.8mol/L盐酸溶液调节步骤（2）所制得溶液的PH值， PH为8.5后，加入多巴胺，搅拌，转数为300r/min，反应1小时。
（4）用氨水调节步骤（3）所制得溶液的PH值， PH为7后，降至室温出料，得到粘合剂。
对实施例1至3及对比例制得的粘合剂进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1 四种粘合剂的性能检测结果。
由此可见，实施例中添加椰糠粉改性的粘合剂（实施例2）与淀粉改性的粘合剂（对比例2）相比，固化时间短，粘结强度大，所以，椰糠粉本身具备的分散性和吸水性能，更适合作为粘合剂的改性材料，提高粘合剂的粘结性；本发明与市面上购买的粘合剂GW-5342（对比例1）相比，本发明添加椰糠粉和多巴胺的粘合剂，初干时间节省近一半，粘结强度高出40%以上，并且属于无味产品，相比更加环保。
Claims (8)
1.一种生物基改性粘合剂，其原料按质量分数配比如下：水100-200份、聚乙烯醇（PVA）50-100份、椰糠粉10-20份、丙烯酸10-20份、丙烯酰胺10-20份、引发剂1-5份、交联剂1-5份、多巴胺1-5份。
2.如权利要求1所述的生物基改性粘合剂，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸盐。
3.如权利要求2所述的生物基改性粘合剂，其特征在于，所述的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种。
4.如权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、聚碳化二亚胺或二异氰酸酯中的一种。
5.如权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，其原料按质量份数配比如下：水100份、聚乙烯醇（PVA）50份、椰糠粉15份、丙烯酸14份、丙烯酰胺14份、过硫酸钠1份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺5份、多巴胺2份。
6.如权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，其原料按质量份数配比如下：水145份、聚乙烯醇（PVA）80份、椰糠粉10份、丙烯酸10份、丙烯酰胺10份、过硫酸钾5份、聚碳化二亚胺1份、多巴胺1份。
7.如权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，其原料按质量份数配比如下：水200份、聚乙烯醇100份、椰糠粉20份、丙烯酸20份、丙烯酰胺20份、过硫酸铵3份、二异氰酸酯4份、多巴胺5份。
8.如权利要求1所述的粘合剂，制备具体步骤如下：
（1）按质量份数称取水和PVA，加入带有搅拌的反应釜中搅拌，转数为100-300r/min，升温至40-60℃，使PVA完全溶解；
（2）向PVA溶液中加入按质量份数称取的椰糠粉，丙烯酸，丙烯酰胺，交联剂和引发剂，反应温度设置为80-100℃，转数为500-1000r/min条件下，搅拌反应3-5小时，制得混合溶液；
（3）用0.1-1mol/L盐酸溶液调节步骤（2）所制得溶液的pH值， pH为8.5后，加入多巴胺，搅拌转数为100-300r/min条件下，反应1-2小时；
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