CN109082262B - 一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶以及涂布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，包括如下重量份组分：醋丙乳液31‑32份；改性松香树脂40‑41份；TMDD润湿剂0.3‑0.5份；十二烷基硫酸钠0.5‑1份；脂肪醇聚氧乙烯醚0.5‑1份；CuS光热转换材料0.1‑0.2份；水加至100份。本发明的优点在于：高固含量、低粘度、涂布后经过红外线辐射，其达到目标终粘力的时间短，并且通过本发明的方案，经过涂布的过机胶水分能够较快的挥发，进一步缩短固化时间。
Description
技术领域
本发明涉及过机胶领域，具体涉及一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶。
背景技术
CN201711247580.4公开了一种高固含量低粘度的醋-丙乳液及其制备方法。本发明制备方法包括以下步骤：丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸异辛酯、功能单体以及乳化剂加入水中，搅拌乳化均匀，得到预乳化液；部分丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸异辛酯、功能单体混合，得到混合单体；无机过氧化物引发剂配成溶液。水、乳化剂、保护胶体、缓冲剂、功能单体以及混合单体混合，搅拌乳化，加热75～85℃；滴加引发剂溶液，搅拌聚合，得种子乳液；依次滴加预乳化液、剩余的混合单体，引发剂溶液持续滴加，80～90℃反应0.5～1h；降温，加入氧化还原引发剂，搅拌20～60分钟，搅拌冷却，出料，得到高固含量低粘度的醋-丙乳液。
该方案得到的乳液体系固含量大于55％，粘度低于1500mpa.s，具有良好的储存稳定性，与常规固含量的乳液相比，生产效率高，运输成本低，干燥快，低粘度又便于大规模生产；同时醋-丙乳液原料来源广泛，环保，基本无毒，粘接面广，粘接性能好，具有广泛的用途。
上述的方案的设计思路为本领域的流行的基于水性体系的设计思路，一般来说，要求产品具有高固含量低粘度，这样才能够较好的存储并且低粘度利于涂布。
但是该方案也存在一定的问题，该方案如果要达到比较大的终粘力，则需要较长的时间，这对于家具加工行业来说，是不利的。
作为主流设计方案，高固含量低粘度的设计思路是无法变化的，如果要缩短达到预设的终粘力的时间，应当考虑如何使涂层尽快表干和快速固化。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，以及该过机胶的涂布方法，该过机胶的优点在于：高固含量、低粘度、涂布后经过红外线辐射，表干速度快，其达到目标终粘力的时间短，并且通过本发明的方案，经过涂布的过机胶水分能够较快的挥发，进一步缩短固化时间。本发明的过机胶初粘力强、终粘力强，耐温性得到显著的提升。
本发明的具体方案如下：一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，包括如下重量份组分：
醋丙乳液31-32份；
改性松香树脂40-41份；
TMDD润湿剂0.3-0.5份；
十二烷基硫酸钠0.5-1份；
脂肪醇聚氧乙烯醚0.5-1份；
CuS光热转换材料0.1-0.2份；
水加至100份。
在上述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶中，所述的CuS光热转换材料通过以下方法制备：
步骤1：将可溶性二价铜盐溶解于蒸馏水中，得到Cu2+的前驱液；
步骤2：将有机物表面配体溶解于蒸馏水中；
步骤3：将可溶性硫化物溶解于蒸馏水中，得到前驱液；
步骤4：将表面配体溶液与前驱液混合得到混合液；
步骤5：在搅拌状态下将步骤(4)中混合液加入步骤(1)得到的Cu2+的前驱液中，反应一定时间，然后加入乙醇离心分离，所得沉淀重新分散到水中，即得所需含CuS光热转换材料的溶液。
在上述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶中，还包括1-2重量份的γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
在上述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶中，所述的醋丙乳液为陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液。
在上述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶中，所述的改性松香树脂为水性马来酸改性松香树脂。
在上述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3或AEO9.
同时，本发明还公开了上述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶的涂布方法，包括如下步骤：
步骤1：用辊涂机将水性过机胶辊涂在海绵上；
步骤2：将涂覆成膜的过机胶经过红外线照射10-40s，再与其他材料粘合即可。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
传统的水性胶黏剂存在的最大的问题在于溶剂过慢的挥发导致要达到预设的终粘时间较长；本发明引入了CuS光热转换材料，该材料在红外光照的情况下，能够迅速的将光转换成热，提高水分的挥发速度，并且本方案的固含量高，因此在加入CuS光热转换材料后效果非常显著。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
实施例1
一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，包括如下重量份组分：
陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液31份；
水性马来酸改性松香树脂41份；
TMDD润湿剂(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)0.4份；
十二烷基硫酸钠0.8份；
AEO3 1份；
CuS光热转换材料0.1份；
水加至100份。。
在存储和运输过程中，上述材料充分混合后依然性能稳定，不会出现浑浊以及分层的情况。
本实施例所述的CuS光热转换材料参考CN201711337281.X，申请人为武汉理工大学的水溶性CuS纳米晶及其合成方法和应用，其具体为实施例1；本实施例所述的CuS光热转换材料的重量为基于该实施例合成的到的CuS纳米晶分散液中CuS的净含量。
实施例2
一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，包括如下重量份组分：
陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液32份；
水性马来酸改性松香树脂40份；
TMDD润湿剂(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)0.5份；
十二烷基硫酸钠1份；
AEO9 0.5份；
CuS光热转换材料0.2份；
水加至100份。
在存储和运输过程中，上述材料充分混合后依然性能稳定，不会出现浑浊以及分层的情况。
本实施例所述的CuS光热转换材料参考CN201711337281.X，申请人为武汉理工大学的水溶性CuS纳米晶及其合成方法和应用，其具体为实施例1；本实施例所述的CuS光热转换材料的重量为基于该实施例合成的到的CuS纳米晶分散液中CuS的净含量。
实施例3
一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，包括如下重量份组分：
陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液32份；
水性马来酸改性松香树脂40份；
TMDD润湿剂(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)0.5份；
十二烷基硫酸钠1份；
AEO3 0.5份；
CuS光热转换材料0.2份；
γ-巯丙基三甲氧基硅烷1.5份；
水加至100份。
在存储和运输过程中，上述材料充分混合后依然性能稳定，不会出现浑浊以及分层的情况。
本实施例所述的CuS光热转换材料参考CN201711337281.X，申请人为武汉理工大学的水溶性CuS纳米晶及其合成方法和应用，其具体为实施例1；本实施例所述的CuS光热转换材料的重量为基于该实施例合成的到的CuS纳米晶分散液中CuS的净含量。
在本实施例中，引入γ-巯丙基三甲氧基硅烷可以提高表干速度，从理论上来说，S-S键和S-H键之间的转化是可逆的；γ-巯丙基三甲氧基硅烷和CuS之间可以进行上述的共价键之间的转化；当CuS光热转换材料在收到红外光辐射的情况下，γ-巯丙基三甲氧基硅烷与CuS之间形成的S-S键会断裂，γ-巯丙基三甲氧基硅烷的S-H键形以及和CuS光热转换材料之间的S-S键的转化，使γ-巯丙基三甲氧基硅烷具有催化水性马来酸改性松香树脂以羧基接枝到AEO上催化作用，提高固化速度。
实施例4
一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，包括如下重量份组分：
陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液31.5份；
水性马来酸改性松香树脂40.5份；
TMDD润湿剂(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)0.4份；
十二烷基硫酸钠0.5份；
AEO9 0.5份；
CuS光热转换材料0.15份；
γ-巯丙基三甲氧基硅烷2份；
水加至100份。
在存储和运输过程中，上述材料充分混合后依然性能稳定，不会出现浑浊以及分层的情况。
本实施例所述的CuS光热转换材料参考CN201711337281.X，申请人为武汉理工大学的水溶性CuS纳米晶及其合成方法和应用，其具体为实施例1；本实施例所述的CuS光热转换材料的重量为基于该实施例合成的到的CuS纳米晶分散液中CuS的净含量。
对比例1
CN201711247580.4中的实施例1。
对比例2
本对比例制备成为过机胶，组分如下：
陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液31份；
水性马来酸改性松香树脂41份；
TMDD润湿剂(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)0.4份；
十二烷基硫酸钠0.8份；
AEO31份；
水 加至100份。
实施例1-4以及对比例1-2的涂布方式为：
步骤1：用辊涂机将水性过机胶辊涂在海绵上；
步骤2：将涂覆成膜的过机胶经过红外线照射20s，再与其他材料粘合即可。
性能测试
水性过机胶粘度在500-600mpa.s范围
1.初粘剥离强度测试：铝合金(LY12-CZ)试片,其尺寸为宽×厚×长＝(25±0.5)mm×(2±0.3)mm×(200±1)mm，帆布试片,帆布符合GB/T2909的规定,其尺寸为宽度×长度＝(25±0.5)mm×(230±1)mm。在铝合金试片和帆布试片已处理的200mm的粘接面上分别用拉棒将胶水辊涂均匀，胶水用量3g±0.5g，辊涂均匀后经过红外线照射20s，对准粘接位置进行粘合。在粘接部位施压0.4MPa压力，时间5min。卸压后，将试件分别自然晾置不同时间(5min、10min、15min、30min)，再将铝合金试片夹紧在固定的夹头上，将帆布试片的未胶接的长端弯曲180°，夹紧在下夹头上。开动试验机,使夹头以(100±5)mm/min速度剥离试件,有效剥离长度应在125mm以上。通过试验机自动求得初粘剥离强度σ(KN/m)如下表1。
表1：实施例1-4以及对比例1和2的初粘剥离强度测试结果
2.表干速度测试：依据GB/T13477.5-2002测试方法进行，测试数据如下：
表2：实施例1-4以及对比例1和2的表干速度测试结果
需要说明的是：经过测试后，表干时间并没有影响开放时间，但是表干时间越短意味着加工生产人员可以更快的进行后续操作。
3.固化时间及终粘剥离强度测试：铝合金(LY12-CZ)试片,其尺寸为宽×厚×长＝(25±0.5)mm×(2±0.3)mm×(200±1)mm，帆布试片,帆布符合GB/T2909的规定,其尺寸为宽度×长度＝(25±0.5)mm×(230±1)mm。在铝合金试片和帆布试片已处理的200mm的粘接面上分别用拉棒将胶水辊涂均匀，胶水用量3g±0.5g，辊涂均匀后经过红外线照射20s，对准粘接位置进行粘合。在粘接部位施压0.4MPa压力，时间5min。卸压后，将试件分别自然晾置不同时间(1h、2h、3h、4h、8h、24h、48h、72h)，再将铝合金试片夹紧在固定的夹头上，将帆布试片的未胶接的长端弯曲180°，夹紧在下夹头上。开动试验机,使夹头以(100±5)mm/min速度剥离试件,有效剥离长度应在125mm以上。通过试验机自动求得终粘剥离强度σ(KN/m)。
表3：实施例1-4以及对比例1和2的固化时间及终粘剥离强度测试结果
通过上述表3的测试可以发现，本实施例1-4固化时间可缩短为4h，特别是实施例3和4固化时间可显著缩短为3h。
4.试件晾置3h后耐温性测试：
采用密度为25kg/m3的高密度海绵，其尺寸为宽度×厚度×长度＝(55±2)mm×(50±2)mm×(85±2)mm，用拉棒将胶水辊涂均匀，胶水用量3g±0.5g，辊涂均匀后经过红外线照射20s，将海绵分别对折粘接，使两胶粘边呈一条直线，室温下晾置3h(为海绵试件)。将鼓风恒温烘箱开启，使之升温并稳定到55℃，将已经粘接好的海绵试件放入烘箱。烘烤30min后取出试件，观察试件粘合面是否开裂。再使之升温并稳定到65℃、75℃、85℃、95℃等等，以每5℃递级递增，并分别烘烤30min后取出试件，观察试件粘合面是否开裂。
表4：实施例1-4以及对比例1和2的短时间耐温性测试结果
可以表4看出，本发明的实施例1-4在加工后很短时间内即可拥有优异的耐高温性能。
5.试件晾置48h后耐温性测试：采用密度为25kg/m3的高密度海绵，其尺寸为宽度×厚度×长度＝(55±2)mm×(50±2)mm×(85±2)mm，用拉棒将胶水辊涂均匀，胶水用量3g±0.5g，辊涂均匀后经过红外线照射20s，将海绵分别对折粘接，使两胶粘边呈一条直线，室温下晾置48h(为海绵试件)。将鼓风恒温烘箱开启，使之升温并稳定到55℃，将已经粘接好的海绵试件放入烘箱。烘烤30min后取出试件，观察试件粘合面是否开裂。再使之升温并稳定到65℃、75℃、85℃、95℃等等，以每5℃递级递增，并分别烘烤30min后取出试件，观察试件粘合面是否开裂。
表5：实施例1-4以及对比例1和2的长时间耐温性测试结果
可以表4看出，本发明的实施例1-4在较长时间内也可拥有优异的耐高温性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，其特征在于，包括如下重量份组分：
醋丙乳液31-32份；
改性松香树脂40-41份；
TMDD润湿剂0.3-0.5份；
十二烷基硫酸钠0.5-1份；
脂肪醇聚氧乙烯醚0.5-1份；
CuS光热转换材料0.1-0.2份；
γ-巯丙基三甲氧基硅烷1-2重量份；
所述改性松香树脂为水性马来酸改性松香树脂；
水加至100份。
2.根据权利要求1所述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，其特征在于，所述的CuS光热转换材料通过以下方法制备：
步骤1：将可溶性二价铜盐溶解于蒸馏水中，得到Cu2+的前驱液；
步骤2：将有机物表面配体溶解于蒸馏水中；
步骤3：将可溶性硫化物溶解于蒸馏水中，得到前驱液；
步骤4：将表面配体溶液与前驱液混合得到混合液；
步骤5：在搅拌状态下将步骤(4)中混合液加入步骤(1)得到的Cu2+的前驱液中，反应一定时间，然后加入乙醇离心分离，所得沉淀重新分散到水中，即得所需含CuS光热转换材料的溶液。
3.根据权利要求1或2所述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，其特征在于，所述的醋丙乳液为陶氏化学的9761环保型胶粘剂用醋丙乳液。
4.根据权利要求1或2所述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶，其特征在于，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3或AEO9。
5.一种如权利要求1-4任一所述的基于CuS光热转换机理的红外快固化水性过机胶的涂布方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：用辊涂机将水性过机胶辊涂在海绵上；
步骤2：将涂覆成膜的过机胶经过红外线照射10-40s，再与其他材料粘合即可。
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