CN108676526A - 一种耐水性提升的白乳胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种耐水性提升的白乳胶。该型白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、乙二醇、耐水改性淀粉、邻苯二甲酸二丁酯、叔碳酸乙烯酯、乳化剂、引发剂、疏水填料、增塑剂、N‑羟甲基丙烯酰胺和水。其中，疏水填料是经过疏水改性的纳米碳酸钙、煅烧高岭土和蒙脱土的混合无机填料；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或油酸钠；增塑剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯；引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和双氧水中的一种。该型白乳胶的粘结性好，固化时间较短，还具有耐水性能优秀，在潮湿环境中不易开胶的优点。

Description

一种耐水性提升的白乳胶
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种耐水性提升的白乳胶。
背景技术
白乳胶，即聚醋酸乙烯乳液，是醋酸乙烯通过乳液聚合制得的一种热塑性胶粘剂，问世于1929年，1937年在德国实现工业化生产，是用途最广、用量最大、历史最悠久的水溶性胶粘剂之一。其中，法本公司开发的以聚乙烯醇作为保护胶进行醋酸乙烯乳液聚合的方法，大大推动了聚醋酸乙烯乳液工业的发展。我国于20世纪50年代末开始着手聚醋酸乙烯乳液的研制工作，70年代有了迅速的发展。早期合成白乳胶使用的多为聚醋酸乙烯酯的均聚乳液，利用水解度为80％左右的聚乙烯醇为保护胶体，以过氧化物为引发剂，乳液直径为0.5-2μm。这种聚醋酸乙烯乳液为单组份，具有原料成本低、货源充足、生产工艺和设备简单、环境污染小、粘接强度高、固化速率快、贮存期长、使用方便无毒等优点，广泛用于木材加工、家具组装、包装材料、建筑装璜及皮革纸张、泡沫塑料、纤维板、多孔性材料等诸多领域的粘接，成为胶粘剂工业的一个大宗产品。
常规方法合成的白乳胶具有常温固化、固化较快、粘接强度较高，粘接层具有较好的韧性和耐久性，且不易老化等的一系列优点。它是以水为分散剂，使用安全、无毒、不燃、清洗方便，对木材、纸张和织物有很好的黏着力，胶接强度高，固化后的胶层无色透明，韧性好，不污染被粘接物。还可作酚醛树脂、脲醛树脂等黏合剂的改性剂，用于制造聚醋酸乙烯乳胶漆等。乳液稳定性好，储存期可达半年以上。因此，可广泛地用于印刷装订和家具制造，用作纸张、木材、布、皮革、陶瓷等的黏合。
但是白乳胶以聚乙烯醇为保护胶体，由醋酸乙烯通过自由基反应聚合而得，其耐水性较差，易吸湿，在潮湿环境中易开胶，粘接强度会大大降低。这种缺陷难以满足实际应用的要求，也很大限制了白乳胶的使用环境。
专利申请号201310454274.3公开了一种粉末型白乳胶及其制备方法；这种白乳胶制备方法简单，存储稳定性高，但是胶粘剂的耐水性依然较差；专利申请号201510045399.X公开的一种环保白乳胶，该型胶粘剂的环保性能较好，但是也是具有耐水性不足的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐水性提升的白乳胶，该型白乳胶具有耐水性能优秀，在潮湿环境中不易开胶的优点。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种耐水性提升的白乳胶，按照质量份数，白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯60-70份，醋酸乙烯酯15-20份，聚乙烯醇7-10份，乙二醇2-5份，耐水改性淀粉6-10份，邻苯二甲酸二丁酯3-6份，叔碳酸乙烯酯1-3份，乳化剂0.4-1.3份，引发剂0.5-2份，疏水填料12-16份，增塑剂2-4份，N-羟甲基丙烯酰胺2-5份，水35-40份。
优选地，按照质量份数，白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯63-67份，醋酸乙烯酯17-19份，聚乙烯醇8-9份，乙二醇3-4份，耐水改性淀粉7-8份，邻苯二甲酸二丁酯4-5份，叔碳酸乙烯酯1.4-2.4份，乳化剂0.7-1.1份，引发剂0.9-1.4份，疏水填料13-15份，增塑剂3-4份，N-羟甲基丙烯酰胺4-5份，水36-38份。
进一步优选地，按照质量份数，白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯65份，醋酸乙烯酯18份，聚乙烯醇8.5份，乙二醇3.5份，耐水改性淀粉8份，邻苯二甲酸二丁酯4.5份，叔碳酸乙烯酯2.1份，乳化剂0.9份，引发剂1.2份，疏水填料14份，增塑剂3.5份，N-羟甲基丙烯酰胺4.5份，水37份。
本发明中，耐水改性淀粉的制备方法为：
按照质量份数，将30份玉米淀粉、1份过硫酸铵和100份去离子水加入到反应釜中，搅拌加热至90-95℃，然后加入1份5mol/L的盐酸溶液，保温反应3-4h；将产物的温度降至室温，然后将10份对氨基苯磺酸、5份丙烯酰胺、1份十二烷基磺酸钠、3份山梨糖醇酐单油酸值和13份拉开粉加入到反应釜中，搅拌加热至30-35℃，并加入碳酸氢钠将反应物PH值调节至7-7.5，缓慢滴加25份30wt％的氢氧化钠溶液，保温反应2-3h，反应结束后向反应釜内加入5份高碘酸，并使用盐酸调节反应物体系PH值为3-3.5，加热至35-40℃，反应3-4h，得到所需耐水改性淀粉。
其中，氢氧化钠溶液滴加过程的滴定时间为40-55min。
本发明中，疏水填料为经过疏水改性的无机填料，无机填料中包括质量比为3:4:1的纳米碳酸钙、煅烧高岭土和蒙脱土。
其中，无机填料的疏水改性方法为：
按照质量份数，将50份无机填料、8份木质素磺酸盐、6份聚硅氮烷和0.4硅烷偶联剂的混合物，加入到混合物5-7倍体积的去离子水中，加热至40-45℃，并搅拌反应2-2.5h，将混合物过滤、烘干、并研磨成350-400目的干粉，按照10:3:1的质量比将干粉、环烷油和硬脂酸锌混合搅拌，混料均匀后送入到球磨机中，以400-550r/min的转速球磨2-3h后，得到膏状物即为所需疏水改性填料。
优选地，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或油酸钠；增塑剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯。
乳化剂的作用是，当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。增塑剂的使用可以使白乳胶的柔韧性增强，容易加工，从而提升白乳胶的成膜效果和膜层的强度。
优选地，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和双氧水中的一种。
引发剂的作用是促进带有疏水性基团的物质与白乳胶基料进行聚合反应，从而提高白乳胶的耐水性能。
本发明提供的白乳胶的制备方法如下：
将聚乙烯醇和乙二醇加入到去离子水中，以45-50℃的温度搅拌溶解10-15min，然后向溶液中加入乳化剂并搅拌反应20-30min，接着将聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯、耐水改性淀粉、和叔碳酸乙烯酯加入到反应釜中，升温至65-70℃，搅拌反应20-25min，并将引发剂、疏水填料、增塑剂和N-羟甲基丙烯酰胺依次加入到反应釜中，充分搅拌保温反应30-50min，反应结束后，将产物温度降低至室温，密封包装出料。
本发明具有如下的有益效果：
该型白乳胶中在聚醋酸乙烯酯的分子链上引入多种具有疏水性的基团可以提升白乳胶的耐水性能，提升胶粘剂的粘结强度和成膜效果。
其中，白乳胶中还添加了淀粉，使用的淀粉为经过耐水改性的淀粉，这种添加剂的使用可以进一步增强胶粘剂的胶黏性和粘结强度，并且因为淀粉经过耐水改性处理，因此白乳胶可以在潮湿环境中保持良好的化学稳定性，不容易氧化变质，从而保持稳定持久的粘接效果。
白乳胶中使用了无机填料来提神胶黏剂的强度和耐候性能，从而使得。粘接层的耐高温和耐腐蚀性能更加优秀，使用的无机填料是经过疏水改性的无机填料，经过疏水改性后的无机填料，不仅具有更好的疏水性能，从而提升白乳胶的耐水性；还可以提升无机填料与白乳胶中有机基料之间的相容性，提升胶粘剂的分散效果和均匀稳定的物理性质，延长胶粘剂的贮存时间。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种耐水性提升的白乳胶，按照质量份数，白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯60份，醋酸乙烯酯15份，聚乙烯醇7份，乙二醇2份，耐水改性淀粉6份，邻苯二甲酸二丁酯3份，叔碳酸乙烯酯1份，乳化剂0.4份，引发剂0.5份，疏水填料12份，增塑剂2份，N-羟甲基丙烯酰胺2份，水35份。
本实施例中，耐水改性淀粉的制备方法为：
按照质量份数，将30份玉米淀粉、1份过硫酸铵和100份去离子水加入到反应釜中，搅拌加热至90℃，然后加入1份5mol/L的盐酸溶液，保温反应3h；将产物的温度降至室温，然后将10份对氨基苯磺酸、5份丙烯酰胺、1份十二烷基磺酸钠、3份山梨糖醇酐单油酸值和13份拉开粉加入到反应釜中，搅拌加热至30℃，并加入碳酸氢钠将反应物PH值调节至7，缓慢滴加25份30wt％的氢氧化钠溶液，保温反应2h，反应结束后向反应釜内加入5份高碘酸，并使用盐酸调节反应物体系PH值为3，加热至35℃，反应3h，得到所需耐水改性淀粉。氢氧化钠溶液滴加过程的滴定时间为40min。
其中，疏水填料为经过疏水改性的无机填料，无机填料中包括质量比为3:4:1的纳米碳酸钙、煅烧高岭土和蒙脱土。无机填料的疏水改性方法为：
按照质量份数，将50份无机填料、8份木质素磺酸盐、6份聚硅氮烷和0.4硅烷偶联剂的混合物，加入到混合物5倍体积的去离子水中，加热至40℃，并搅拌反应2h，将混合物过滤、烘干、并研磨成350目的干粉，按照10:3:1的质量比将干粉、环烷油和硬脂酸锌混合搅拌，混料均匀后送入到球磨机中，以400r/min的转速球磨2h后，得到膏状物即为所需疏水改性填料。
乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；增塑剂为柠檬酸三丁酯。
引发剂为过硫酸钾。
本实施例提供的白乳胶的制备方法如下：
将聚乙烯醇和乙二醇加入到去离子水中，以45℃的温度搅拌溶解10min，然后向溶液中加入乳化剂并搅拌反应20min，接着将聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯、耐水改性淀粉、和叔碳酸乙烯酯加入到反应釜中，升温至65℃，搅拌反应20min，并将引发剂、疏水填料、增塑剂和N-羟甲基丙烯酰胺依次加入到反应釜中，充分搅拌保温反应30min，反应结束后，将产物温度降低至室温，密封包装出料。
实施例2
一种耐水性提升的白乳胶，按照质量份数，白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯70份，醋酸乙烯酯20份，聚乙烯醇10份，乙二醇5份，耐水改性淀粉10份，邻苯二甲酸二丁酯6份，叔碳酸乙烯酯3份，乳化剂1.3份，引发剂2份，疏水填料16份，增塑剂4份，N-羟甲基丙烯酰胺5份，水40份。
本发明中，耐水改性淀粉的制备方法为：
按照质量份数，将30份玉米淀粉、1份过硫酸铵和100份去离子水加入到反应釜中，搅拌加热至95℃，然后加入1份5mol/L的盐酸溶液，保温反应4h；将产物的温度降至室温，然后将10份对氨基苯磺酸、5份丙烯酰胺、1份十二烷基磺酸钠、3份山梨糖醇酐单油酸值和13份拉开粉加入到反应釜中，搅拌加热至35℃，并加入碳酸氢钠将反应物PH值调节至7.5，缓慢滴加25份30wt％的氢氧化钠溶液，保温反应3h，反应结束后向反应釜内加入5份高碘酸，并使用盐酸调节反应物体系PH值为3.5，加热至40℃，反应4h，得到所需耐水改性淀粉。氢氧化钠溶液滴加过程的滴定时间为55min。
其中，疏水填料为经过疏水改性的无机填料，无机填料中包括质量比为3:4:1的纳米碳酸钙、煅烧高岭土和蒙脱土。无机填料的疏水改性方法为：
按照质量份数，将50份无机填料、8份木质素磺酸盐、6份聚硅氮烷和0.4硅烷偶联剂的混合物，加入到混合物7倍体积的去离子水中，加热至45℃，并搅拌反应2.5h，将混合物过滤、烘干、并研磨成400目的干粉，按照10:3:1的质量比将干粉、环烷油和硬脂酸锌混合搅拌，混料均匀后送入到球磨机中，以550r/min的转速球磨2-3h后，得到膏状物即为所需疏水改性填料。
乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或油酸钠；增塑剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯。
引发剂为过硫酸铵。
本实施例提供的白乳胶的制备方法如下：
将聚乙烯醇和乙二醇加入到去离子水中，以50℃的温度搅拌溶解15min，然后向溶液中加入乳化剂并搅拌反应30min，接着将聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯、耐水改性淀粉、和叔碳酸乙烯酯加入到反应釜中，升温至70℃，搅拌反应25min，并将引发剂、疏水填料、增塑剂和N-羟甲基丙烯酰胺依次加入到反应釜中，充分搅拌保温反应50min，反应结束后，将产物温度降低至室温，密封包装出料。
实施例3
一种耐水性提升的白乳胶，按照质量份数，白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯65份，醋酸乙烯酯18份，聚乙烯醇8.5份，乙二醇3.5份，耐水改性淀粉8份，邻苯二甲酸二丁酯4.5份，叔碳酸乙烯酯2.1份，乳化剂0.9份，引发剂1.2份，疏水填料14份，增塑剂3.5份，N-羟甲基丙烯酰胺4.5份，水37份。
本发明中，耐水改性淀粉的制备方法为：
按照质量份数，将30份玉米淀粉、1份过硫酸铵和100份去离子水加入到反应釜中，搅拌加热至93℃，然后加入1份5mol/L的盐酸溶液，保温反应3.5h；将产物的温度降至室温，然后将10份对氨基苯磺酸、5份丙烯酰胺、1份十二烷基磺酸钠、3份山梨糖醇酐单油酸值和13份拉开粉加入到反应釜中，搅拌加热至33℃，并加入碳酸氢钠将反应物PH值调节至7.3，缓慢滴加25份30wt％的氢氧化钠溶液，保温反应2.5h，反应结束后向反应釜内加入5份高碘酸，并使用盐酸调节反应物体系PH值为3.3，加热至38℃，反应3.5h，得到所需耐水改性淀粉。氢氧化钠溶液滴加过程的滴定时间为50min。
其中，疏水填料为经过疏水改性的无机填料，无机填料中包括质量比为3:4:1的纳米碳酸钙、煅烧高岭土和蒙脱土。无机填料的疏水改性方法为：
按照质量份数，将50份无机填料、8份木质素磺酸盐、6份聚硅氮烷和0.4硅烷偶联剂的混合物，加入到混合物6倍体积的去离子水中，加热至42℃，并搅拌反应2.3h，将混合物过滤、烘干、并研磨成350目的干粉，按照10:3:1的质量比将干粉、环烷油和硬脂酸锌混合搅拌，混料均匀后送入到球磨机中，以500r/min的转速球磨2.5h后，得到膏状物即为所需疏水改性填料。
乳化剂为油酸钠；增塑剂为柠檬酸三丁酯。
引发剂为双氧水。
本实施例提供的白乳胶的制备方法如下：
将聚乙烯醇和乙二醇加入到去离子水中，以48℃的温度搅拌溶解12min，然后向溶液中加入乳化剂并搅拌反应25min，接着将聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯、耐水改性淀粉、和叔碳酸乙烯酯加入到反应釜中，升温至68℃，搅拌反应22min，并将引发剂、疏水填料、增塑剂和N-羟甲基丙烯酰胺依次加入到反应釜中，充分搅拌保温反应40min，反应结束后，将产物温度降低至室温，密封包装出料。
性能测试
根据GB-T 11175-2002《合成树脂乳液试验方法》中的测试方法，对本实施例提供的白乳胶的粘度、最低成膜温度进行检测；并测试白乳胶的粘结强度、固化时间和耐水性能，耐水性能的测试方法为：将干燥好的粘接木片放在60℃水中浸泡，测定开胶时间；试验重复次数为5次。测试过程中选择百得(Pattex)品牌的710型白胶作为对照组进行性能对比。经性能测试试验后，得到如下数据：
表1：本实施例中白乳胶的性能测试结果
测试项目 对照组 实施例1 实施例2 实施例3
粘度/Pa·s 8.5 11.5 11.7 12.1
最低成膜温度/℃ 7 3 2 2
粘结强度/MPa 8.3 9.2 9.5 9.6
固化时间/s 415 327 334 323
耐水性能/d 30 85 89 92
分析以上数据发现，实施例1-3中的白乳胶与市场上的普通白胶相比，具有更好的粘度和粘结强度，而且成膜温度更低，可以用于低温环境下的材料粘结。其中，作为胶粘剂使用时，固化时间上比普通白胶降低了20.5％。粘接层的耐水性能提升了2-3倍，本发明提供的白乳胶的耐水性能提升非常明显。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：按照质量份数，所述白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯60-70份，醋酸乙烯酯15-20份，聚乙烯醇7-10份，乙二醇2-5份，耐水改性淀粉6-10份，邻苯二甲酸二丁酯3-6份，叔碳酸乙烯酯1-3份，乳化剂0.4-1.3份，引发剂0.5-2份，疏水填料12-16份，增塑剂2-4份，N-羟甲基丙烯酰胺2-5份，水35-40份。
2.根据权利要求1所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：按照质量份数，所述白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯63-67份，醋酸乙烯酯17-19份，聚乙烯醇8-9份，乙二醇3-4份，耐水改性淀粉7-8份，邻苯二甲酸二丁酯4-5份，叔碳酸乙烯酯1.4-2.4份，乳化剂0.7-1.1份，引发剂0.9-1.4份，疏水填料13-15份，增塑剂3-4份，N-羟甲基丙烯酰胺4-5份，水36-38份。
3.根据权利要求2所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：按照质量份数，所述白乳胶中包括如下组分：聚醋酸乙烯酯65份，醋酸乙烯酯18份，聚乙烯醇8.5份，乙二醇3.5份，耐水改性淀粉8份，邻苯二甲酸二丁酯4.5份，叔碳酸乙烯酯2.1份，乳化剂0.9份，引发剂1.2份，疏水填料14份，增塑剂3.5份，N-羟甲基丙烯酰胺4.5份，水37份。
4.根据权利要求1所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述耐水改性淀粉的制备方法为：
按照质量份数，将30份玉米淀粉、1份过硫酸铵和100份去离子水加入到反应釜中，搅拌加热至90-95℃，然后加入1份5mol/L的盐酸溶液，保温反应3-4h；将产物的温度降至室温，然后将10份对氨基苯磺酸、5份丙烯酰胺、1份十二烷基磺酸钠、3份山梨糖醇酐单油酸值和13份拉开粉加入到反应釜中，搅拌加热至30-35℃，并加入碳酸氢钠将反应物PH值调节至7-7.5，缓慢滴加25份30wt%的氢氧化钠溶液，保温反应2-3h，反应结束后向反应釜内加入5份高碘酸，并使用盐酸调节反应物体系PH值为3-3.5，加热至35-40℃，反应3-4h，得到所需耐水改性淀粉。
5.根据权利要求4所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述氢氧化钠溶液滴加过程的滴定时间为40-55min。
6.根据权利要求1所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述疏水填料为经过疏水改性的无机填料，无机填料中包括质量比为3:4:1的纳米碳酸钙、煅烧高岭土和蒙脱土。
7.根据权利要求6所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述无机填料的疏水改性方法为：
按照质量份数，将50份无机填料、8份木质素磺酸盐、6份聚硅氮烷和0.4硅烷偶联剂的混合物，加入到混合物5-7倍体积的去离子水中，加热至40-45℃，并搅拌反应2-2.5h，将混合物过滤、烘干、并研磨成350-400目的干粉，按照10:3:1的质量比将干粉、环烷油和硬脂酸锌混合搅拌，混料均匀后送入到球磨机中，以400-550r/min的转速球磨2-3h后，得到膏状物即为所需疏水改性填料。
8.根据权利要求1所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或油酸钠；增塑剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯。
9.根据权利要求1所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和双氧水中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种耐水性提升的白乳胶，其特征在于：所述白乳胶的制备方法如下：
将聚乙烯醇和乙二醇加入到去离子水中，以45-50℃的温度搅拌溶解10-15min，然后向溶液中加入乳化剂并搅拌反应20-30min，接着将聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯、耐水改性淀粉、和叔碳酸乙烯酯加入到反应釜中，升温至65-70℃，搅拌反应20-25min，并将引发剂、疏水填料、增塑剂和N-羟甲基丙烯酰胺依次加入到反应釜中，充分搅拌保温反应30-50min，反应结束后，将产物温度降低至室温，密封包装出料。
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