CN106381104A - 水性胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性胶黏剂及其制备方法。本发明提供的水性胶黏剂产品具有可控降解的性能，具有较高的粘结性能，可用于粘结各类粉末、纤维、土壤等。胶黏剂在使用后具有可回收、可循环利用、不污染环境的特点。本发明的水性胶黏剂固化时间短，施工性能佳，耐水性佳，成本低，市场竞争力强，为扩大水性胶黏剂的生产和应用起到推动作用，具有广阔的市场应用前景。

Description

水性胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地说，涉及一种水性胶黏剂及其制备方法。
背景技术
随着工业的发展，胶黏剂的应用市场越来越广泛，品种也日益增多。常用的胶黏剂主要有溶剂型、水基型以及热熔型等胶黏剂。目前市面上胶黏剂产品，如丙烯酸酯类胶黏剂、脲醛胶类胶黏剂等，大多不可降解，部分可降解的蛋白质、淀粉、木质素、生物分泌物等生物质胶黏剂是随使用时间延长自然降解。水性胶黏剂中50％左右由水构成，无污染且价格低廉，可以兼顾胶黏剂的性能、价格和环保各方面的要求，在技术、经济和社会效益诸方面均有优势，因此水性胶黏剂成为世界胶黏剂工业研究重点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的降解性能可控的水性胶黏剂。
本发明的目的是提供所述水性胶黏剂的制备方法。
为了实现本发明目的，本发明提供的水性胶黏剂，可以按照如下方法进行制备，包括以下步骤：
S1、将0.001-0.5g石墨材料溶于10-100mL水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重5-60％的无水乙醇，得到A液；其中，所述石墨材料为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯和鳞片石墨等中的至少一种；
S2、将0.1-10g胶黏材料溶于A液中，超声至胶黏材料完全溶解，得到B液；其中，所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺等中的至少一种；
S3、将0.1-10g多糖材料溶于A液中，得到C液；其中，所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖和海藻酸盐等中的至少一种；
S4、将0.01-5g引发剂溶于1-50mL水中，得到E液；其中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硝酸铈铵和过氧化苯甲酰(BPO)等中的至少一种；
S5、将B液和C液混合，加入0-0.5g碳酸钙及0-0.5g葡萄糖酸内酯，得到F液；
S6、使用时，将0.1-10mL TEMED(四甲基乙二胺)、0.1-5mL E液和1-100mL F液混合，即得水性胶黏剂。
前述的方法，S1中将0.001-0.005g石墨材料溶于10-500mL水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重1-5倍的无水乙醇，得到A液。
前述的方法，S2中将0.1-5g胶黏材料溶于A液中，超声至胶黏材料完全溶解，得到B液；其中，所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种。
前述的方法，S3中将0.01-10g多糖材料溶于A液中，得到C液；其中，所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖中的至少一种。
前述的方法，S4中将1-5g引发剂溶于10-50mL水中，得到E液；其中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和硝酸铈铵中的至少一种。
前述的方法，S5中将B液和C液混合，加入0.01-5g碳酸钙及0.01-0.1g葡萄糖酸内酯，得到F液。
前述的方法，S6中使用时，将0.1-5mL TEMED、1-5mL E液和10-100mL F液混合，即得水性胶黏剂。
在本发明的一个具体实施方式中，所述水性胶黏剂可以按照如下方法进行制备，包括以下步骤：
S1、将0.003g石墨材料溶于20mL水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重30％的无水乙醇，得到A液；
S2、将1.5g胶黏材料溶于A液中，超声至胶黏材料完全溶解，得到B液；其中，所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种；
S3、将0.2g多糖材料溶于A液中，得到C液；其中，所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖中的至少一种；
S4、将1g引发剂溶于10mL水中，得到E液；其中，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；
S5、将B液和C液混合，加入0.04g碳酸钙及0.07g葡萄糖酸内酯，得到F液；
S6、使用时，将0.6mL TEMED、1.2mL E液和20mL F液混合，即得水性胶黏剂。
本发明还提供上述制备的水性胶黏剂的可控降解方法，其是将1g所述水性胶黏剂浸泡或喷洒二硫苏糖醇水溶液1-10mL，0.5-2h后所述胶黏剂降解液化。
其中，所述二硫苏糖醇水溶液是将0.001-0.5g二硫苏糖醇溶于10-50ml水中制成。
本发明提供的水性胶黏剂具有可控降解的性能，具有较高的粘结性能，可用于粘结各类粉末(木粉、草粉、植物生物质粉末)、板材、纸张、碎屑、各类纤维等，如粘结土壤，压缩强度最高可达14MPa。胶黏剂在使用后具有可回收、可循环利用、不污染环境的特点。本发明的水性胶黏剂固化时间短，施工性能佳，耐水性佳，成本低，市场竞争力强，为扩大水性胶黏剂的生产和应用起到推动作用，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1显示出本发明实施例1制备的水性胶黏剂对粉末状土壤压缩强度的影响。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1水性胶黏剂的制备
配制以下试剂：
A液：将0.003g单层氧化石墨烯溶于20ml水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重30％的无水乙醇。
B液：将1.0g丙烯酰胺和0.5g N,N’-双(丙烯酰)胱胺溶解于A液中，超声20分钟至各单体完全溶解。
C液：将0.1g多糖胶和0.1g海藻酸盐溶于A液。
D液：TEMED(四甲基乙二胺)，市售商品。
E液：将1g过硫酸钾溶于10ml水中。
F液：将B、C液混合均匀，加入碳酸钙0.04g和葡萄糖酸内酯0.07g。
G液：将0.17g二硫苏糖醇溶于20ml水中。
D液、E液、F液单独存放。使用时将0.6ml D液、1.2ml E液和20ml F液混合均匀得到水性胶黏剂。
胶黏剂产品控制降解的方法：将1g胶黏剂产品浸泡或喷洒1ml G液，0.5h后胶黏剂降解液化。
实施例2水性胶黏剂的制备
配制以下试剂：
A液：将0.05g多层氧化石墨烯溶于40ml水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重30％的无水乙醇。
B液：将3g丙烯酰胺、0.5g N,N’-双(丙烯酰)胱胺溶解于A液中，超声20分钟至各单体完全溶解。
C液：将1g多糖胶和1g羧甲基纤维素溶于A液。
D液：TEMED(四甲基乙二胺)，市售商品。
E液：将1g过硫酸铵溶于20ml水中。
F液：将B、C液混合均匀，加入碳酸钙0.05g和葡萄糖酸内酯0.08g。
G液：将0.7g二硫苏糖醇溶于20ml水中。
D液、E液、F液单独存放。使用时将1ml D液、1ml E液和70ml F液混合均匀得到水性胶黏剂。
胶黏剂产品控制降解的方法：将1g胶黏剂产品浸泡或喷洒10ml G液，0.5-2h后胶黏剂降解液化。
实施例3水性胶黏剂的制备
配制以下试剂：
A液：将0.5g鳞片石墨溶于100ml水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重60％的无水乙醇溶液。
B液：将10g丙烯酰胺、2.0g N,N’-双(丙烯酰)胱胺、溶解于A液中，超声20分钟至各单体完全溶解。
C液：将8g多糖胶、1g羧甲基壳聚糖和1g海藻酸盐溶于A液。
D液：TEMED(四甲基乙二胺)，市售商品。
E液：将5g过硫酸铵溶于50ml水中。
F液：将B、C液混合均匀，加入碳酸钙0.5g和葡萄糖酸内酯0.5g。
G液：将0.05g二硫苏糖醇溶于50ml水中。
D液、E液、F液单独存放。使用时将10ml D液、5ml E液和100ml F液混合均匀得到水性胶黏剂。
胶黏剂产品控制降解的方法：将1g胶黏剂产品浸泡或喷洒10ml G液，2h后胶黏剂降解液化。
实施例1-3制备的水性胶黏剂对粉末状土壤压缩强度的影响见图1。具体实验方法如下：
将胶黏剂20ml，水30ml，土150g混合放入直径6cm的铁制模具内，置于80℃烘箱，干燥2h后，从模具倒出分别干燥24h，每组做5个样品，用万能力学试验机测试土块的平均压缩强度。从图1可知，不同配方的水性胶黏剂产品性能差距较大，其中实施例1制备的水性胶黏剂粘结强度最高可达14MPa。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.水性胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将0.001-0.5g石墨材料溶于10-100mL水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重5-60％的无水乙醇，得到A液；其中，所述石墨材料为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯和鳞片石墨中的至少一种；
S2、将0.1-10g胶黏材料溶于A液中，超声至胶黏材料完全溶解，得到B液；其中，所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种；
S3、将0.1-10g多糖材料溶于A液中，得到C液；其中，所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖和海藻酸盐中的至少一种；
S4、将0.01-5g引发剂溶于1-50mL水中，得到E液；其中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硝酸铈铵和过氧化苯甲酰中的至少一种；
S5、将B液和C液混合，加入0-0.5g碳酸钙及0-0.5g葡萄糖酸内酯，得到F液；
S6、使用时，将0.1-10mL TEMED、0.1-5mL E液和1-100mL F液混合，即得水性胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中将0.001-0.005g石墨材料溶于10-500mL水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重1-5倍的无水乙醇，得到A液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，S2中将0.1-5g胶黏材料溶于A液中，超声至胶黏材料完全溶解，得到B液；其中，所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，S3中将0.01-10g多糖材料溶于A液中，得到C液；其中，所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，S4中将1-5g引发剂溶于10-50mL水中，得到E液；其中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和硝酸铈铵中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，S5中将B液和C液混合，加入0.01-5g碳酸钙及0.01-0.1g葡萄糖酸内酯，得到F液。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，S6中使用时，将0.1-5mL TEMED、1-5mL E液和10-100mL F液混合，即得水性胶黏剂。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将0.003g石墨材料溶于20mL水中，得到石墨溶液，然后加入石墨溶液总重30％的无水乙醇，得到A液；
S2、将1.5g胶黏材料溶于A液中，超声至胶黏材料完全溶解，得到B液；其中，所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种；
S3、将0.2g多糖材料溶于A液中，得到C液；其中，所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖中的至少一种；
S4、将1g引发剂溶于10mL水中，得到E液；其中，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；
S5、将B液和C液混合，加入0.04g碳酸钙及0.07g葡萄糖酸内酯，得到F液；
S6、使用时，将0.6mL TEMED、1.2mL E液和20mL F液混合，即得水性胶黏剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的水性胶黏剂。
10.权利要求9所述水性胶黏剂的可控降解方法，其特征在于，将1g所述水性胶黏剂浸泡或喷洒二硫苏糖醇水溶液1-10mL，0.5-2h后所述胶黏剂降解液化；
其中，所述二硫苏糖醇水溶液是将0.001-0.5g二硫苏糖醇溶于10-50ml水中制成。
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