CN107556960A - 一种精装书本加工用热熔性粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精装书本加工用热熔性粘合剂及其制备方法，解决现有精装书本用的胶合剂容易出现开裂的问题。技术方案为一种精装书本加工用热熔性粘合剂，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨树脂15~25份，甲苯二异氰酸酯3~10份，多元醇30~50份，酸酐基团2.5~8.5份，填料2~5份，环氧树脂12~24份，膨润土3~8份，石油蜡2~8份。使用本发明的组分以及制备方法得到胶合剂具有较高的韧性，胶合在精装书的书面和书芯之间时，不容易出现因脆而开裂现象，从而达到延长使用精装书本的使用寿命。

Description

一种精装书本加工用热熔性粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及精装书加工制造技术领域，特别涉及一种精装书本加工用热熔性粘合剂及其制备方法。

背景技术

精装书是一种书的装订模式，配有具保护性的硬底封面。在中国大陆的图书一般都是简装书，但是简装书不适合保存，精装书就是一种美观，易保存的图书，具有极高的收藏价值。精装书的书芯和书面在加工过程需要使用到胶合剂，普通的胶合剂有热熔性粘合剂，热熔性粘合剂为少溶剂的粘合剂，其被热熔融，施用至被粘物，并随后通过冷却而硬化以显示粘合性，并且因此热熔性粘合剂能够瞬间粘合和快速粘合，并且可以用于广泛的不同的领域例如纸加工、木工、卫生材料和电子器件。

例如，目前公开号为CN105143386A的发明专利公开一种热熔性粘合剂，包括热塑性嵌段共聚物的热熔性粘合剂，所述热塑性嵌段共聚物是乙烯基类芳族烃与共轭二烯化合物的共聚物，其中所述热塑性嵌段共聚物包含苯乙烯含量为35～45重量％、二嵌段含量为50～90重量％且在25℃下25重量％甲苯溶液的粘度不大于250mPa·s的辐射状苯乙烯嵌段共聚物。

该热熔性粘合剂与现用的精装书装订用热熔性粘合剂相同，主要是通过物理固化，其平摊性差、柔韧性差，在翻动书面时，书面与书芯之间的干涸的胶黏剂容易撕裂，同时当时间长了之后胶黏剂发脆，在外力作用下，容易从书面与书芯之间脱落，导致书面和书芯的粘结程度低，因此长时间使用后，书面与书芯容易脱离，具有寿命低的弊端。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种精装书本加工用热熔性粘合剂，使用本发明的组分制备得到胶合剂具有较高的韧性，胶合在精装书的书面和书芯之间时，不容易出现因脆而开裂现象，从而达到延长使用精装书本的使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种精装书本加工用热熔性粘合剂，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨树脂15～25份，甲苯二异氰酸酯3～10份，多元醇30～50份，酸酐基团2.5～8.5份，填料2～5份，环氧树脂12～24份，膨润土3～8份，石油蜡2～8份。

通过采用上述技术方案，热塑性聚氨树脂具有弹性性能，作为胶合剂的原料粘结在 书本和书芯之间具有一定弹性，使得固化后胶合剂具有一定韧性；热塑性聚氨树脂为分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，两个交联作用随着上胶液的温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。即在熔融状态下分子间力减弱，具有一定的流动性，能够被涂覆并较好地附着在书芯和书面之间，而在冷却时溶剂挥发之后交联作用增强，通过强的分子间作用力可将书芯和书面粘结在一起，具有固体固化的性能；膨润土和环氧树脂协同聚氨树脂得到的胶合剂具有较高的韧性，主要为聚氨树脂和环氧树脂形成复合材料后由膨润土进行修饰；同时环氧树脂本身具有较高的热稳定性和粘结性，书本和书面的含有胶合剂的上胶液具有一定的稳定，环氧树脂的热稳定性高，因此其分子内结构不会被破坏，与聚氨树脂的形成复合材料的分子结构保持完整性；膨润土表面羟基能够与聚氨树脂和环氧树脂形成的复合材料及基体快速发生交联反应，从而增加了聚氨树脂和环氧树脂复合材料的拉伸强度和断裂韧性，达到制备得到的胶合剂胶合在书面和书芯之间具有一定的韧性，同时长时间使用后不容易发生开裂现象；而膨润土又是一种填充材料，能够改善胶合剂的力学性能，主要体现为加强胶合剂的结构强度，粘合在书面和书芯之间对尖刺物体具有一定的抵抗能力，其表面不容易被刮擦产生粉末，因此在外形结构难以遭受破坏的情况下，长时间使用后胶合剂的韧性不会降低，达到保证胶合剂韧性的目的，胶合剂在书芯和书面之间完全固化后，用手触摸，书芯和书面之间无夹层的感觉。

本发明进一步设置为：所述多元醇包括为聚乙二醇、聚氧化丙烯二醇和聚己内酯二醇的一种或多种。

通过采用上述技术方案，聚乙二醇、聚氧化丙烯二醇和聚己内酯二醇等多元醇通过提高聚氨树脂的回弹性、耐磨性和耐热性从而使得制备得到胶合剂粘合于书本和书面之间长时间具有韧性，尤其是在聚己内酯二醇作用下，胶合剂的力学性能得到增强，胶合剂在书面和书芯之间发生微裂纹时，聚己内酯二醇的存在能够防止裂纹继续扩展，从而提升胶合剂的的抗开裂能力。

本发明进一步设置为：所述填料包括选自甲基丙烯酸锌、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的一种或多种。

通过采用上述技术方案，书本在使用过程中，使用者经常性翻动书面时，粘合在书面和书芯之间胶合剂多次屈挠容易产生裂口，从而导致胶合剂从书本上脱落下来，而甲基丙烯酸锌对聚氨树脂和环氧树脂具有增强和填充补强的作用，防止裂口的产生，提高书本的使用寿命；而纳米二氧化钛和纳米二氧化硅作为填料填充入胶合剂中时，当胶合剂涂覆在书芯和书面之间过程中，该两种填料能够降低书芯和书面的表面自由能，从而增大书芯和书面胶合 面的润湿性，有利于胶合剂书芯和书面之间均匀地舒展开，从而达到书芯和书面能够快速全面彻底的粘合在一起，而设于书芯和书面之间的胶合剂在均匀的填充的状态下，使得胶合剂位于书本上各处的粘结性和韧性均趋于相同，当书面从书芯上翻开时，两者向外展开各处对胶合剂的形成拉力是相同的，而分散均一的胶合剂能够使得书面的舒展顺畅，这也是具有弹性和韧性的另一方面的体现；同时纳米二氧化钛和纳米二氧化硅能够提高胶合剂的耐摩擦性，这是由于纳米二氧化钛和纳米二氧化硅使得书面和书芯之间形成一层转移层，提高了两者粘合面的光滑度，因此其摩擦系数低，具有一定的耐摩擦性。

本发明进一步设置为：所述石油蜡为聚氯乙烯蜡和蓖麻油的混合物，以重量份的百分比计，所述聚氯乙烯蜡20wt％～40wt％；所述蓖麻油60wt％～80wt％。

通过采用上述技术方案，石油蜡对聚氨酯和环氧树脂复合材料具有保护作用，同时蓖麻油和聚氯乙烯蜡对胶合剂具有增韧效果，从而使得胶合剂长期具有一定的韧性；并且聚氯乙烯蜡中的氯易与聚氨树脂树脂中的N或O形成氢键，并且相互缠结，形成一个大分子骨架，使分子间的运动变得困难，外观上表现为胶合剂的粘度变大。

本发明进一步设置为：还包括有聚丁二酸丁二醇酯，以重量份的组分计，所述聚丁二酸丁二醇酯0.4～1.8份。

通过采用上述技术方案，聚己二酸己二醇酯为聚酯多元醇类，其内部一定指标的羟值以及具有一定的酸值，聚氨酯分子内含有较多的酯基、氨基等极性基团，聚氨酯通过聚己二酸己二醇酯促进后制得的胶合剂具有较好的耐热性，屈挠强度高，不容易出现裂口。对于聚酯多元醇比较重要的几个指标是羟值、酸值、水分、粘度、分子量、密度以及色度等。聚酯多元醇的特性及用途：聚酯型聚氨酯因分子内含有较多的酯基、氨基等极性基团，内聚强度和附着力强，具有较高的强度、耐磨性。

本发明进一步设置为：还包括有钛酸酯偶联剂，以重量份的组分计，所述钛酸酯偶联剂0.2～0.4份。

通过采用上述技术方案，钛酸酯偶联剂、纳米二氧化钛和膨润土协同效果能够有利于用于制备胶合剂的组分之间分散均匀，能够形成一个稳定的体系，从而达到制备的胶合剂粘合在书面和书芯之间各处的粘结性趋于相同。

本发明的第二目的是提供一种制备方法，使用本发明的组分以及该制备方法制备得到胶合剂具有较高的韧性，胶合在精装书的书面和书芯之间时，不容易出现因脆而开裂现象，从而达到延长使用精装书本的使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种制备上述的一种精装 书本加工用热熔性粘合剂的方法，该方法包括以下步骤：步骤S1，将热塑性聚氨树脂15～25份的重量份，环氧树脂12～24份，多元醇30～50份的重量份，酸酐基团2.5～8.5份的重量份置于密闭容器中，开启搅拌装置，在130～170℃下抽真空并搅拌反应1～2h得到混合物S1；步骤S2，向步骤S1中含有混合物S1的容器内加入甲苯二异氰酸酯3～10份的重量份，在75～130℃下抽真空并搅拌反应2～4h，得到混合物S2；步骤S3，向步骤S2中含有混合物S2的容器内加入酸酐基团2.5～8.5份的重量份，填料2～5份的重量份，膨润土3～8份重量份；石油蜡2～8份的重量份搅拌混合均匀得到热熔性粘合剂。

通过采用上述技术方案，能够简单快速的制备出上述的精装书本加工用热熔性粘合剂，降低制造成本，提升经济产值。

本发明进一步设置为：所述步骤S1中，使用醋酸调节pH为4.5～6.5。

通过采用上述技术方案，环氧树脂在酸性条件下催化与聚氨树脂形成聚氨树脂和环氧树脂的复合材料，能够形成稳定的分散体系。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

通过制定6个实施例及3个对比例进行试验，实施例1～6和对比例1中热熔性粘合剂各组分及其重量份数均不同，实施例1～6和对比例1均采用本发明的制备方法进行试验，具体如下操作：步骤S1，将配方量的热塑性聚氨树脂、环氧树脂、多元醇、酸酐基团置于密闭容器中，开启搅拌装置，在130～170℃下抽真空并搅拌反应1～2h得到混合物S1；步骤S2，向步骤S1中含有混合物S1的容器内加入甲苯二异氰酸酯、并使用醋酸调节pH至4.5，在75～130℃下抽真空并搅拌反应2～4h,得到混合物S2；步骤S3，向步骤S2中含有混合物S2的容器内加入酸酐基团、填料、膨润土、石油蜡、聚己二酸己二醇酯和钛酸酯偶联剂搅拌混合均匀得到热熔性粘合剂，其中实施例1～6和对比例1的热熔性粘合剂各组分及其重量份数参见表1至表7。

实施例1

表格1实施例1的一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				热塑性聚氨树脂	18	酸酐基团	5.5
甲苯二异氰酸酯	5.0	环氧树脂	18
				聚乙二醇	40	/	/

实施例2

表格2实施例2的一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				热塑性聚氨树脂	25	酸酐基团	8.5
甲苯二异氰酸酯	8.0	环氧树脂	12
				聚氧化丙烯二醇	50	甲基丙烯酸锌	5.0

实施例3

表格3实施例3的一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				热塑性聚氨树脂	15	酸酐基团	3.5
甲苯二异氰酸酯	5.0	环氧树脂	15
				聚乙二醇	30	甲基丙烯酸锌	4.5
膨润土	8.0	/	/

实施例4

表格4实施例4的一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				热塑性聚氨树脂	18	酸酐基团	2.5
甲苯二异氰酸酯	10	环氧树脂	10
				聚乙二醇	34	甲基丙烯酸锌	4.6
膨润土	7.0	钛酸酯偶联剂201	0.3
				纳米二氧化硅	0.3	纳米二氧化钛	0.1

实施例5

表格5实施例5的一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				热塑性聚氨树脂	18	酸酐基团	2.5
甲苯二异氰酸酯	10	环氧树脂	10
				聚乙二醇	34	甲基丙烯酸锌	4.6
膨润土	7.0	钛酸酯偶联剂201	0.3
				纳米二氧化硅	4.3	聚氯乙烯蜡	3.0

实施例6

表格6实施例6的一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				热塑性聚氨树脂	20	甲苯二异氰酸酯	8.0
聚乙二醇	15	聚氧化丙烯	15
				聚己内酯二醇	8	酸酐基团	6.5
环氧树脂	22	甲基丙烯酸锌	1.5
				纳米二氧化钛	1.5	纳米二氧化硅	1.5
聚氯乙烯蜡	3.0	蓖麻油	5.0
				钛酸酯偶联剂201	0.4	/	/

对比例1

表格7对比例1：一种精装书本加工用热熔性粘合剂各组分及其重量份数

组分	份数(份)	组分	份数(份)
				聚乳酸类树脂	55	聚羟基丁酸酯	5.8
马来酸酐	15	聚乙二醇	8.8
				聚二乙烯	45	甲苯二异氰酸酯	6.0

对比例2，与实施例6的不同之处在于，步骤S2中容器内混合物的pH至为6.5，即步骤S1，将与实施例6中配方量相同的热塑性聚氨树脂、环氧树脂、多元醇、酸酐基团置于密闭容器中，开启搅拌装置，在130～170℃下抽真空并搅拌反应1～2h得到混合物S1；步骤S2，向步骤S1中含有混合物S1的容器内加入甲苯二异氰酸酯、并使用醋酸调节pH至6.5，在75～130℃下抽真空并搅拌反应2～4h,得到混合物S2；步骤S3，向步骤S2中含有混合物S2的容器内加入酸酐基团、填料、膨润土、石油蜡、聚己二酸己二醇酯和钛酸酯偶联剂搅拌混合均匀得到热熔性粘合剂。

对比例3，与实施例6的不同之处在于，步骤S2中容器内混合物的pH至为7.5，即步骤S1，将与实施例6中配方量相同的热塑性聚氨树脂、环氧树脂、多元醇、酸酐基团置于密闭容器中，开启搅拌装置，在130～170℃下抽真空并搅拌反应1～2h得到混合物S1；步骤S2，向步骤S1中含有混合物S1的容器内加入甲苯二异氰酸酯、并使用醋酸调节pH至7.5，在75～130℃下抽真空并搅拌反应2～4h,得到混合物S2；步骤S3，向步骤S2中含有混合物S2的容器内加入酸酐基团、填料、膨润土、石油蜡、聚己二酸己二醇酯和钛酸酯偶联剂搅拌混合均匀得到热熔性粘合剂。

试验1：产物性能表征一，胶合剂的韧性测试，通过上述制备配方以及方法得到的胶合剂，选取200mm*200mm纸板共100块，分成50组，每组2块，通过上胶装置使用胶合剂对50组纸板进行上胶工作，上胶24小时后对每组的两个纸板进行重复连续1万次的弯折测试，观察记块纸板之间胶合剂的开裂程度并记录，开裂程度为1～100级，其中100级为不开裂，结果如表8所示；

试验2：产物性能表征二，精装书本抗脱胶的性能测试：通过上述制备配方以及方法得到的胶合剂，选取儿童精装书本书面和书芯各40本，分成20组，每组对应有一本书面和一本书芯，通过上胶装置使用胶合剂对20组书面和书芯上胶24小时后，对每组进行连续翻折书面操作，翻折2万次后观察书面与书芯之间的脱胶情况并记录，抗脱胶程度分为1～100级，其中100级为不脱胶，结果如表8所示。

表格8：胶合剂的韧性和精装书本抗脱胶的性能参数

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种精装书本加工用热熔性粘合剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨树脂15~25份，甲苯二异氰酸酯3~10份，多元醇30~50份，酸酐基团2.5~8.5份，填料2~5份，环氧树脂12~24份，膨润土3~8份，石油蜡2~8份。

2.根据权利要求1所述的一种精装书本加工用热熔性粘合剂，其特征在于，所述多元醇包括为聚乙二醇、聚氧化丙烯二醇和聚己内酯二醇的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种精装书本加工用热熔性粘合剂，其特征在于，所述填料包括选自甲基丙烯酸锌、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种精装书本加工用热熔性粘合剂，其特征在于，所述石油蜡为聚氯乙烯蜡和蓖麻油的混合物，以重量份的百分比计，所述聚氯乙烯蜡20wt%~40wt%；所述蓖麻油60wt%~80wt%。

5.根据权利要求1所述的一种精装书本加工用热熔性粘合剂，其特征在于，还包括有聚丁二酸丁二醇酯，以重量份的组分计，所述聚丁二酸丁二醇酯0.4~1.8份。

6.根据权利要求3所述的一种精装书本加工用热熔性粘合剂，其特征在于，还包括有钛酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂0.2~0.4。

7.一种如权利要求1所述的一种精装书本加工用热熔性粘合剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，将热塑性聚氨树脂15~25份的重量份，环氧树脂12~24份，多元醇30~50份的重量份，酸酐基团2.5~8.5份的重量份置于密闭容器中，开启搅拌装置，在130~170℃下抽真空并搅拌反应1~2h得到混合物S1；

步骤S2，向步骤S1中含有混合物S1的容器内加入甲苯二异氰酸酯3~10份的重量份，在75~130℃下抽真空并搅拌反应2~4h，得到混合物S2；

步骤S3，向步骤S2中含有混合物S2的容器内加入酸酐基团2.5~8.5份的重量份，填料2~5份的重量份，膨润土3~8份重量份；石油蜡2~8份的重量份搅拌混合均匀得到热熔性粘合剂。

8.根据权利要求书7的一种精装书本加工用热熔性粘合剂的制备方法，所述步骤S2中，使用醋酸调节pH为4.5~6.5。