CN106543946A - 一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯18～39份、环氧树脂12～35份、聚乙烯醇11～25份、聚氯乙烯9～21份、纳米纤维素MFC 8～22份、硫酸镁8～21份、氧化铁8～23份、氧化铝5～14份、硼砂11～20份。(1)本发明所述基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂吸水率适宜，缩短了胶黏剂的固化时间；(2)本发明所述基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂减弱了纯树脂胶黏剂的脆性，与粘结介质具有良好的相容性。

Description

一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学领域，涉及一种胶黏剂，尤其涉及一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法。
背景技术
纳米(nanometer)作为一个长度单位，相当于10-9m。它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子，二是纳米粒子间的界面。前者是长程有序的晶体结构，后者既非长程有序亦非短程有序结构。随着科学技术的发展，人们已将纳米技术应用到了材料方面。纳米材料大致可分为纳米粉(零维)、纳米纤维(一维)、纳米膜(二维)、纳米块料(三维)、纳米复合材料、纳米结构等6类。
纤维素是自然界主要由植物通过光合作用合成的取之不尽、用之不竭的天然高分子，广泛存在于高等植物、动物及细菌中，也是造纸、食品和化工生产等的重要原料。纳米纤维素晶体粒径大小一般在1～100nm之间，可以在水中分散形成稳定的胶体。与天然纤维素以及微晶纤维素相比，纳米纤维素晶体具有许多优良性能，如较大的比表面积、高结晶度、高亲水性、高模量、高强度、超精细结构和高透明性等，因此纳米纤维素晶体作为复合材料的增强相、组织工程支架和过滤介质方面具有很好的应用价值。
现有技术中用纸浆提取的微米纤丝纤维素改性酚醛树脂，复合材料的杨氏模量和弯曲强度分别上升到19GPa和370MPa，密度可达1.45克每平方米，在植物纤维增强复合材料方面显示卓越的机械性能。
但是上述现有技术所述的胶黏剂吸水率高，且随着时间的延长吸水率可达125％以上，因而使用不方便，且固化时间长。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的缺陷，获得一种吸水率适宜，固化时间短的胶黏剂，本发明提供了一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法。
技术方案：一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯18～39份、环氧树脂12～35份、聚乙烯醇11～25份、聚氯乙烯9～21份、纳米纤维素MFC 8～22份、硫酸镁8～21份、氧化铁8～23份、氧化铝5～14份、硼砂11～20份。
优选的，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯32份、环氧树脂28份、聚乙烯醇21份、聚氯乙烯18份、纳米纤维素MFC 16份、硫酸镁15份、氧化铁17份、氧化铝9份、硼砂15份。
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:2～5，搅拌混匀后，加热至78～102℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为13～28％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为75～112℃，完全糊化后向其中加入质量分数为15～40％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:2～5；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为78～118℃条件下反应，搅拌速度为100～300r/min，至完全混匀后，降温至58～72℃，保温25～50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为78～115℃条件下反应，搅拌速度为100～300r/min，反应结束后降温至78℃，保温25～50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为80～100℃，反应15～30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
优选的，步骤(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:4，搅拌混匀后，加热至86℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
优选的，步骤(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为22％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂。
优选的，步骤(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为106℃，完全糊化后向其中加入质量分数为28％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:3。
优选的，步骤(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为112℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，至完全混匀后，降温至64℃，保温38分钟。
优选的，步骤(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为102℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，反应结束后降温至78℃，保温38分钟。
优选的，步骤(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为92℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
有益效果：(1)本发明所述基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂吸水率适宜，缩短了胶黏剂的固化时间；(2)本发明所述基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂减弱了纯树脂胶黏剂的脆性，与粘结介质具有良好的相容性。
具体实施方式
实施例1
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯18份、环氧树脂12份、聚乙烯醇11份、聚氯乙烯9份、纳米纤维素MFC 8份、硫酸镁8份、氧化铁8份、氧化铝5份、硼砂11份。
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:2，搅拌混匀后，加热至78℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为13％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为75℃，完全糊化后向其中加入质量分数为15％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:2；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为78℃条件下反应，搅拌速度为100r/min，至完全混匀后，降温至58℃，保温25分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为78℃条件下反应，搅拌速度为100r/min，反应结束后降温至78℃，保温25分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为80℃，反应15分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
实施例2
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯32份、环氧树脂28份、聚乙烯醇21份、聚氯乙烯18份、纳米纤维素MFC 16份、硫酸镁15份、氧化铁17份、氧化铝9份、硼砂15份。
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:4，搅拌混匀后，加热至86℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为22％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为106℃，完全糊化后向其中加入质量分数为28％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:3；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为112℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，至完全混匀后，降温至64℃，保温38分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为102℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，反应结束后降温至78℃，保温38分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为92℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
实施例3
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯39份、环氧树脂35份、聚乙烯醇25份、聚氯乙烯21份、纳米纤维素MFC 22份、硫酸镁21份、氧化铁23份、氧化铝14份、硼砂20份。
一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:5，搅拌混匀后，加热至102℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为28％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为112℃，完全糊化后向其中加入质量分数为40％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:5；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为118℃条件下反应，搅拌速度为300r/min，至完全混匀后，降温至72℃，保温50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为115℃条件下反应，搅拌速度为300r/min，反应结束后降温至78℃，保温50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为100℃，反应30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
对实施例1～3制备获得的基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂进行检测，结果如下表所示：

Claims (9)

1.一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯18～39份、环氧树脂12～35份、聚乙烯醇11～25份、聚氯乙烯9～21份、纳米纤维素MFC 8～22份、硫酸镁8～21份、氧化铁8～23份、氧化铝5～14份、硼砂11～20份。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：聚氨酯32份、环氧树脂28份、聚乙烯醇21份、聚氯乙烯18份、纳米纤维素MFC 16份、硫酸镁15份、氧化铁17份、氧化铝9份、硼砂15份。
3.权利要求1所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:2～5，搅拌混匀后，加热至78～102℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体；
(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为13～28％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为75～112℃，完全糊化后向其中加入质量分数为15～40％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:2～5；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为78～118℃条件下反应，搅拌速度为100～300r/min，至完全混匀后，降温至58～72℃，保温25～50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为78～115℃条件下反应，搅拌速度为100～300r/min，反应结束后降温至78℃，保温25～50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为80～100℃，反应15～30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
4.根据权利要求3所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)胶黏剂基体制备：将聚氨酯和环氧树脂混合，向其中加入四氢呋喃，混合物总质量:四氢呋喃体积为1:4，搅拌混匀后，加热至86℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
5.根据权利要求3所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)第一改性剂制备：将纳米纤维素、硫酸镁、氧化铁和氧化铝混合后研磨成粉，向其中加入质量分数为22％的硫酸溶液，搅拌至完全溶解，即得第一改性剂。
6.根据权利要求3所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)第二改性剂制备：将聚乙烯醇和聚氯乙烯混合后加热，温度为106℃，完全糊化后向其中加入质量分数为28％的氢氧化钠溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠溶液体积为1:3。
7.根据权利要求3所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为112℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，至完全混匀后，降温至64℃，保温38分钟。
8.根据权利要求3所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为102℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，反应结束后降温至78℃，保温38分钟。
9.根据权利要求3所述的一种基于纳米纤维素改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为92℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
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