CN107384270A - 一种新型环保粘结材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型环保粘结材料，包括以下原料配方组分：20~28kg PVA、22~28kg 丙烯酰胺、95~105g 增稠剂、48~52g引发剂、2~3kg纤维素钠、440~500kg水。本发明所述新型环保粘结材料，使用效果好，环保，粘合效果好，质量稳定，减少了大量防毒雾设备以及有毒物质的投入，降低了生产成本，保证了操作人员和使用者的身体健康安全，使用时不易分层，涂刷性好，粘结强度高，投入物料少，制造成本低，方便使用，无有毒有害气体释放。

Description

一种新型环保粘结材料

技术领域

本发明属于粘结材料制备技术领域，具体涉及一种新型环保粘结材料。

背景技术

随着人们对家居环保条件的越来越重视，对于装潢、家具、木板等释放出的VOC 气体、有机溶剂等也提出了越来越苛刻的要求，传统装潢使用的胶水中，基本都带有有机溶剂，这些溶剂的不易在短期内释放完全，而会长期不断地缓慢向外产生，这就会对人们的身体健康产生影响。胶水应用广泛，如医疗、汽车、轨道交通、家居、建筑等各个行业领域，而且应用主要有侵渗、密封、粘合、灌装、涂覆等领域。现在胶水已经是装潢建筑行业的主要材料之一，其质量直接影响到装潢和建筑质量，现在胶水对原材料的用量要求较大，并且游离甲醛含量高，释放有毒有害的气体，不环保，不健康，长时间处在这样的环境中，会给身体带来不小的危害，而且还不能粘接一些不同材料，粘结速度慢，有腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种新型环保粘结材料。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种新型环保粘结材料，包括以下原料配方组分：

20~28kg PVA、22~28kg 丙烯酰胺、95~105g 增稠剂、48~52g引发剂、2~3kg纤维素钠、440~500kg水。

作为上述技术方案的改进，所述制备步骤如下：

（1）在反应釜中先加入水，烧开，向烧开的水中加入PVA，搅拌至完全溶解，得到溶液a；

（2）向溶液a中加水，至溶液温度降到65~70℃，分别加入丙烯酰胺和引发剂，搅拌均匀，得到溶液b；

（3）溶液b静置4~5h，得到形态似果冻状的胶水，然后加入剩余的水，搅拌均匀后，再加入增稠剂和纤维素钠，继续进行搅拌，当反应釜内混合溶液变成浓稠即可，此即是浓缩胶水c。

作为上述技术方案的改进，所述引发剂包括过硫酸铵和亚硫酸氢钠，所述过硫酸铵和所述亚硫酸氢钠的重量比为1:1。

作为上述技术方案的改进，所述增稠剂为碱溶胀型增稠剂。

作为上述技术方案的改进，所述碱溶胀型增稠剂为丙烯酸-丙烯酸酯共聚物。

本发明与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明所述新型环保粘结材料，使用效果好，环保，粘合效果好，质量稳定，减少了大量防毒雾设备以及有毒物质的投入，降低了生产成本，保证了操作人员和使用者的身体健康安全，使用时不易分层，涂刷性好，粘结强度高，投入物料少，制造成本低，方便使用，无有毒有害气体释放。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

一种新型环保粘结材料，包括以下原料配方组分：

20~28kg PVA、22~28kg 丙烯酰胺、95~105g 增稠剂、48~52g引发剂、2~3kg纤维素钠、440~500kg水。

PVA的英文全称为Polyvinyl Alcohol，翻译成汉语为聚乙烯醇，也就是说聚乙烯醇的简称为PVA，PVA是一种无色、无毒、无腐蚀性、可生物降解的水溶性有机高分子聚合物，从外观来看是一种白色到微黄色颗粒状或粉状物质，水是PVA良好的溶剂，从实用方面来看，水也是唯一有效的溶剂，PVA具有良好的造膜性，这形成的膜具有优异的接着力、耐溶剂性、耐摩擦性、伸张强度以及氧气阻绝性，因为PVA 同时拥有亲水基和疏水基两种官能基，因此PVA具有界面活性的性质，所以PVA可以做为高分子乳化剂和悬浮聚合反应时的保护体，也可制作胶水粘合剂，PVA具有高聚合度高醇解度，其粘度更大、成膜性更好，具有更高出胶率、高粘度和高透明度，用PVA为主要原料制成的系列胶水粘合剂，对纸、布、木材有良好的粘合力，用途十分广泛，具有很好的粘接性、水溶性，并且无毒、阻燃，在材料粘合板、皮革、装饰等行业具有较大市场，可加入一些无机物，如：粘土、膨润土、氧化铝、氧化钛等来增加粘接强度，本申请的胶水中加入20~28kg PVA，加入量过多，粘度过大，还会出现泡沫，聚乙烯醇有强度是因为它的分子结构是呈网状结构，加入量过少，聚乙烯醇的强度和粘度不够，从而影响丙烯酰胺强度，进而影响胶水的粘度。

丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，丙烯酰胺是单体，而且丙烯酰胺主要含有双键和酰氨基的两个官能团，能与各种活性单体反应，具有交联剂的作用，丙烯酰胺水溶液单独共聚，主要进行的是以双键为主的自由基聚合反应，能够聚合成高粘度的聚合物，本申请的胶水中加入22~28kg 丙烯酰胺，加入量过多，粘度过大，使得丙烯酰胺聚合成的聚丙烯酰胺的目数过大，而目数越大的聚丙烯酰胺越容易溶解，另外，聚丙烯酰胺呈半网状结构时，增稠将更明显，即稠度比较高，但絮凝作用大，易跟水泥等强电解质引起絮凝，成豆腐渣，还能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量聚丙烯酰胺就能降阻50~80%，影响胶水的流动性，而且胶水做稠了反而不实用，加入量过少，起粘合作用的效果较小，进而影响胶水的粘度。

聚乙烯醇主要含有羟基一个官能团，能进行缩醛化、酯化、醚化等反应，丙烯酰胺水溶液单独共聚，主要进行的是以双键为主的自由基聚合反应，但聚乙烯醇的分子量比较大，与丙烯酰胺的接枝反应速度远远低于丙烯酰胺单体之间的双键自由基共聚反应，因此需要丙烯酰胺和聚乙烯醇一起在引发剂下进行共聚反应，而且丙烯酰胺与聚乙烯醇一起反应后，两者之间的混溶性比较好，不容易分层，本申请中加入48~52g引发剂，引发剂用量过少，则丙烯酰胺聚合反应速度慢，反应不完全，单体转化率低，丙烯酰胺聚合是强放热过程，高温下聚合不利于及时散热，容易引起爆聚，不易制得高分子量产物，因此引发剂用量过多时，会引起丙烯酰胺的爆聚，导致反应产物的支链结构比较多，分子量不高，所述引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠，两者可以在较低的温度下即可引发反应，胶水反应速度快，对温度的依赖性比较小，过硫酸铵的热分解会产生氢离子，从而导致胶水反应溶液的PH值的降低，加入亚硫酸氢钠可以维持PH值的稳定，亚硫酸氢钠在整个反应系统中主要起还原作用、PH缓冲作用和链转移剂，还原剂用量过多，则易发生链转移，形成支链结构的聚合物，产物溶解性差，分子量做不高，此外，丙烯酰胺是有毒的，但是丙烯酰胺反应完全后就没有毒性了，因此引发剂的加入量不能过少，最优方案，过硫酸铵和亚硫酸氢钠的重量比为1:1。

增稠剂都是亲水性高分子化合物，也称水溶胶，增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使胶水增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予胶水优异的机械性能和贮存稳定性，对于黏度较低的水性胶水来说，是非常重要的一类助剂，能够保持胶水的稳定性，本申请的胶水中加入95~105g增稠剂，加少了胶水稠度不够，加多了胶水批刮比较吃力，所述增稠剂为碱溶胀型增稠剂，能显著提高体系低剪切速率下的粘度，具有良好的保水性能、粘度稳定、调色性好、光泽度好等优点，如丙烯酸-丙烯酸酯共聚物，还能阻止水中成垢盐类形成水垢，起到减少结垢和金属设备腐蚀的作用。纤维素钠是制造粘胶纤维和某些纤维素衍生物的重要中间产物，具有耐酸性强、溶解速度快、溶液有良好的透明度的优点，与纤维素相似，能够膨胀，使得纤维的粗度增加，长度减少，减少原料，降低成本，纤维素钠具有粘着性，其粘度的稳定性能确保形成性能稳定的匀质乳状液胶水，易于分散在水中成澄明胶状液，本申请中加入2~3kg纤维素钠即可，加入量过多，其膨胀程度过大，不利于形成均质稳定的胶水，加入量过少，起不到该有的作用，同样影响形成均质稳定的胶水。

制备步骤如下：

（1）在反应釜中先加入水，烧开，预加热能够减少反应时间，加快反应速度，向烧开的水中加入PVA，搅拌至完全溶解，得到溶液a；

（2）向溶液a中加水，至溶液温度降到65~70℃，分别加入丙烯酰胺和引发剂，搅拌均匀，使得丙烯酰胺和引发剂完全溶解，得到溶液b，丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，熔点为84~85℃，丙烯酰胺单体在室温下很稳定，但当处于熔点或以上温度，当加热使其溶解时，丙烯酰胺释放出强烈的腐蚀性气体和氮的氧化物类化合物，毒性很大，对中枢神经系统有危害，且可能致癌，对眼睛和皮肤亦有强烈的刺激作用，因此溶解丙烯酰胺时，温度要低于其熔点，优选方案，温度为65~70℃时，溶解效果最好；

（3）溶液b静置4~5h，得到形态似果冻状的胶水，此时，胶水已经均质稳定，然后加入剩余的水，因为增稠剂和纤维素钠也具有粘度，防止过稠影响胶水正常使用，而且增稠剂和纤维素钠也需要溶剂来溶解，搅拌均匀后，再加入增稠剂和纤维素钠，继续进行搅拌，当反应釜内混合溶液变成浓稠即可，此即是浓缩胶水c。

一般来说，本申请的浓缩胶水能够生产2~3吨的成品胶水，当然，也可以根据需要的质量情况进行灵活调配。

【实施例一】一种新型环保粘结材料，包括以下原料配方组分：

20kg PVA、22kg 丙烯酰胺、95g 增稠剂、48g引发剂、2kg纤维素钠、440kg水。

制备步骤如下：

（1）在反应釜中先加入200kg的水，烧开，然后再向烧开的水中加入20kg PVA，搅拌至完全溶解，得到溶液a；

（2）向溶液a中加190kg水，至溶液温度降到65℃，分别加入22kg丙烯酰胺和48g引发剂，搅拌均匀，得到溶液b；

（3）溶液b静置4h，得到形态似果冻状的胶水，然后加入剩余的50kg水，搅拌均匀后，再加入95g增稠剂和2kg纤维素钠，搅拌均匀，当反应釜内混合溶液变成浓稠即可，此即是浓缩胶水c。

【实施例二】一种新型环保粘结材料，包括以下原料配方组分：

25kg PVA、25kg 丙烯酰胺、100g 增稠剂、50g引发剂、2.5kg纤维素钠、480kg水。

制备步骤如下：

（1）在反应釜中先加入250kg的水，烧开，然后再向烧开的水中加入25kg PVA，搅拌至完全溶解，得到溶液a；

（2）向溶液a中加200kg水，至溶液温度降到68℃，分别加入25kg丙烯酰胺和50g引发剂，搅拌均匀，得到溶液b；

（3）溶液b静置4.5h，得到形态似果冻状的胶水，然后加入剩余的30kg水，搅拌均匀后，再加入100g增稠剂和2.5kg纤维素钠，搅拌均匀，当反应釜内混合溶液变成浓稠即可，此即是浓缩胶水c。

【实施例三】一种新型环保粘结材料，包括以下原料配方组分：

28kg PVA、28kg 丙烯酰胺、105g 增稠剂、52g引发剂、3kg纤维素钠、500kg水。

制备步骤如下：

（1）在反应釜中先加入280kg的水，烧开，然后再向烧开的水中加入28kg PVA，搅拌至完全溶解，得到溶液a；

（2）向溶液a中加205kg水，至溶液温度降到70℃，分别加入28kg丙烯酰胺和52g引发剂，搅拌均匀，得到溶液b；

（3）溶液b静置5h，得到形态似果冻状的胶水，然后加入剩余的15kg水，搅拌均匀后，再加入105g增稠剂和3kg纤维素钠，搅拌均匀，当反应釜内混合溶液变成浓稠即可，此即是浓缩胶水c。

采用不同人员对上述实施例一、二、三的环保粘结材料以及普通胶水分别进行多次气味测试，得出实施例一、二、三的环保粘结材料均无气味，也无特殊刺激性气味，普通胶水有刺激性气味。

以下用上述实施例一、二、三的环保粘结材料以及普通胶水，分别对热稳定性、耐水性和粘结强度测定作对比试验：1、热稳定性测定：在50℃下保持一周，观察是否发生变化，若出现沉淀或凝胶现象越多，则热稳定性越差；2、耐水性测定：取四块同样规格大小的木板，均分割成5×5的方格，用上述实施例一、二、三的环保胶水以及普通胶水对分割成5×5的方格木板进行涂胶，之后再取四块与上述同样规格大小的木板，将涂胶的方格木板与未涂胶的木板对应叠合压紧，自然干燥12h，在35~40℃的水中浸泡48h，测定开胶的方格数，5次重复，取平均值；3、粘结强度测定：取四块同样规格大小的木板，均分割成5×5的方格，用上述实施例一、二、三的环保胶水以及普通胶水对分割成5×5的方格木板进行涂胶，之后再取四块与上述同样规格大小的木板，将涂胶的方格木板与未涂胶的木板对应叠合压紧，叠合时间不超过10 min，接触面施加1Mpa 压力，室温下，装配时间12 h，解除压力后再放置12h，进行强度试验，5 次重复，取平均值。

下表为各项指标试验的测试结果，实验数据如下：

由此实验结果可以得出：本发明所述新型环保粘结材料，与普通胶水相比较，无气味，无沉淀、凝胶现象，表明本发明粘结材料的热稳定性较好，使用本发明粘结材料涂胶的开胶的方格数均小于普通胶水涂胶的方格数，而且差数较大，说明本发明粘结材料的耐水性较好，本发明粘结材料的粘结强度均在9.79Mpa以上，远远大于普通胶水的粘结强度，综上可以看出，本发明实施例一、二、三制备的胶水性能不仅环保性能显著提升，而且同时实现了胶水综合性能的显著提升，具有意想不到的技术效果。

本发明所述新型环保粘结材料，使用效果好，环保，粘合效果好，质量稳定，能够满足人们的需求，减少了大量防毒雾设备以及有毒物质的投入，大大降低了生产成本，保证了操作人员和使用者的身体健康安全，使用时不易分层，涂刷性好，粘结强度高，投入物料少，制造成本低，方便使用，无有毒有害气体释放。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种新型环保粘结材料，其特征在于，包括以下原料配方组分：

20~28kg PVA、22~28kg 丙烯酰胺、95~105g 增稠剂、48~52g引发剂、2~3kg纤维素钠、440~500kg水。

2.如权利要求1所述的一种新型环保粘结材料，其特征在于，所述制备步骤如下：

（1）在反应釜中先加入水，烧开，向烧开的水中加入PVA，搅拌至完全溶解，得到溶液a；

（2）向溶液a中加水，至溶液温度降到65~70℃，分别加入丙烯酰胺和引发剂，搅拌均匀，得到溶液b；

（3）溶液b静置4~5h，得到形态似果冻状的胶水，然后加入剩余的水，搅拌均匀后，再加入增稠剂和纤维素钠，继续进行搅拌，当反应釜内混合溶液变成浓稠即可，此即是浓缩胶水c。

3.如权利要求2所述的一种新型环保粘结材料，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵和亚硫酸氢钠，所述过硫酸铵和所述亚硫酸氢钠的重量比为1:1。

4.如权利要求2所述的一种新型环保粘结材料，其特征在于，所述增稠剂为碱溶胀型增稠剂。

5.如权利要求4所述的一种新型环保粘结材料，其特征在于，所述碱溶胀型增稠剂为丙烯酸-丙烯酸酯共聚物。