CN109735263A - 一种提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，向聚异戊二烯乳液中添加粘度调节剂，增塑剂，抗氧化剂，填料；所述填料为纳米氧化锌；制得一种基于纳米材料作为填料的高性能聚异戊二烯乳液胶粘剂。具体制备方法为：聚异戊二烯乳液(按100重量份计)中加入2‑5份增塑剂和0.1‑0.5份抗氧化剂，加热搅拌直到与乳液混合均匀，再加入20‑50份水；再向其中加入2‑20份粘度调节剂，搅拌5‑10min；再加入以水分散的0.2‑2.0份填料，搅拌10‑15min，过滤，完成配制。本发明方法制备的聚异戊二烯乳液胶粘剂有更高的力学性能，且胶粘剂可自粘，不与皮肤粘连，体现更好地粘接性能。

Description

一种提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法

技术领域

本发明属于胶粘剂制备技术领域，具体涉及一种提高水性聚异戊二烯乳液自粘胶粘剂粘接性能的方法。

背景技术

近年来，有机胶粘剂的应用范围越来越广，粘结技术也日趋完善，逐渐成为了目前工业生产，特别是高科技应用领域中不可或缺的技术。聚异戊二烯主要用于制造轮胎；其它用途也很广泛，如用于制作鞋靴、机械、医药、体育器材、胶乳、乳胶(比如乳胶床垫、乳胶枕)及其他工业制品。反式聚异戊二烯可做高尔夫球壳。

随着胶粘剂的应用范围越来越大，提高胶粘剂的力学性能显得至关重要。其中纳米材料加入到胶粘剂中也被广泛应用，因为纳米材料结构对称性很高，除表面外，低维度纳米材料基本不含缺陷，结构堪称理想，故纳米材料的添加会表现出材料固有的高强度。在胶粘剂中添加纳米材料主要是提高胶粘剂的粘结强度、韧性及耐磨强度等。

但无机纳米粒子只有均匀地分散在聚合物基体中才会产生增强增韧的效果，然而由于其比表面积大、表面能高、热力学不稳定，极易发生团聚，从而制约了纳米材料发挥其优异性能，故纳米材料在胶粘剂中的良好分散是改善胶粘剂性能的基本保证。对于分散纳米粒子，机械分散法是借助外界剪切力或撞击力等机械能使纳米粒子在介质中充分分散的一种方法；强烈的机械搅拌主要靠冲击、剪切和拉伸等作用来实现浆料的分散。机械分散法有研磨、普通球磨、振动球磨、胶体磨、空气磨、机械搅拌等。

文献“锂系聚异戊二烯橡胶的合成及其胶乳的制备”中指出，与天然乳胶相比，聚异戊二烯乳液的优点有纯净均匀、颜色浅、流动性好、塑料所需时间短，加工简便、膨胀、收缩小。缺点为纯胶不耐拉伸，在含相同炭黑量时，抗拉性、耐撕裂性差，且硬度较小。虽然现在聚异戊二烯乳液制成品胶粘剂运用广泛，但其胶粘剂本身粘接性能与其他天然乳胶胶粘剂仍存在差距。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法。采用本发明的方法，得到的高性能自粘胶粘剂力学性能有所提高。

技术方案：本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，所述方法是向聚异戊二烯乳液中添加粘度调节剂，增塑剂，抗氧化剂，填料；所述填料为纳米氧化锌。填料、粘度调节剂，搭配增塑剂来增加胶层的快粘性，搭配抗氧化剂提高胶粘剂使用寿命，共混制得聚异戊二烯乳液胶粘剂，其中添加填料和粘度调节剂能够提高材料的力学性能。

优选地，所述纳米氧化锌选自粒径30±10nm氧化锌或90±10nm氧化锌中的一种或几种。聚异戊二烯乳液胶粘剂中，添加纳米氧化锌，纳米氧化锌与水形成氢键，产生良好的网络结构，填充在聚异戊二烯分子间，阻碍了聚合物分子间的运动，提高了其内部粘度，有利于提高内部粘合力。

优选地，所述粘度调节剂为水性增粘树脂918。聚异戊二烯乳液胶粘剂中，添加水性增粘树脂198，其独特的阴离子表面性体系，增粘效果更显著，可以明显提高胶粘剂初粘力、剥离强度和持粘力。且水性增粘树脂198粒径细，机械稳定性好，和聚异戊二烯乳液有良好的相容性，其采用水做溶剂，不含VOC，绿色环保。

优选地，所述增塑剂为白油，其低硫、低芳、无毒、无味，在聚异戊二烯乳液中溶解力强，挥发性好。

优选地，所述抗氧化剂为水性抗氧化剂KY-616，其是一种聚合受阻酚水性分散体抗氧剂，可为乳胶产品体系提供不着色、不变色、高效稳定的抗氧化性能，而且活性高，挥发性很低，耐水、油脂、溶剂、洗涤剂等，抽提性好。

优选地，所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，具体包括以下步骤：

(1)按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在搅拌釜中加入聚异戊二烯乳液并加热搅拌5-10min；

(2)向步骤(1)中的聚异戊二烯乳液中加入2-5重量份增塑剂和0.1-0.5重量份抗氧化剂，搅拌5-10min，直到与聚异戊二烯乳液混合均匀，再加入水20-50重量份；

(3)向步骤(2)中制得的乳液中加入粘度调节剂2-20重量份，搅拌5-10min；

(4)向步骤(3)中制得乳液中加入以水分散的填料0.2-2.0重量份，搅拌10-15min，搅拌完成，过滤，即得成品胶粘剂。

优选地，所述步骤(1)中，采用水浴加热，加热温度为40-55℃。

优选地，所述步骤(4)中，填料和水的质量比为3-4:10。

优选地，所述步骤(4)中，采用120目过滤网过滤。

本发明还提供了采用上述提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法制备的聚异戊二烯乳液胶粘剂，主要包含以下重量份数的组分：

本发明制得的成品胶粘剂，喷涂在可撕纱布的正反两面上，室温晾干后，按照(GB-T2790-1995)要求制得试样，试样宽度为25mm，有效拉伸为110mm，夹头的分离速度为100±10mm/min，相应的剥离强度值由以下公式计算：

式中：σ180°——180度剥离强度，KN/m；

F——剥离力，N；

B——试样宽度，mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的方法通过在聚异戊二烯乳液中，添加填料、粘度调节剂、增塑剂和抗氧化剂，提高了水性聚异戊二烯乳液胶粘剂的粘接性能。本发明的方法操作简单，以水作溶剂，不含VOC，绿色环保。

(2)本发明的方法中使用纳米氧化锌、水性增粘树脂，提高了聚异戊二烯乳液内部粘度，对聚异戊二烯乳液胶粘剂的增粘效果更显著。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

本发明实施例中所用原料均为市售产品。其中，聚异戊二烯乳液型号为IR550，胶水固含量为50％。

实施例1

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在45℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌10min；向聚异戊二烯乳液中加入2份白油和0.3份水性抗氧化剂KY-616，搅拌10min，直到与聚异戊二烯乳液混合均匀，再加入20份水；再向制得的乳液中加入2份水性增粘树脂918，搅拌10min；最后向搅拌釜中缓慢加入以0.5份水分散的0.2份纳米氧化锌(粒径90±10nm)，搅拌15min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

实施例2

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在40℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌10min；向乳液中加入3份白油和0.1份水性抗氧化剂KY-616搅拌10min，直到与乳液混合均匀，再加入30份水；再向制得的乳液中加入4份水性增粘树脂918，搅拌6min；最后向搅拌釜中缓慢加入以2.5份水分散的0.75份纳米氧化锌(粒径30±10nm)，搅拌10min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

实施例3

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在45℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌8min；向乳液中加入2份白油和0.5份水性抗氧化剂KY-616搅拌8min，直到与乳液混合均匀，再加入20份水；再向中乳液加入10份水性增粘树脂918，搅拌10min；最后向搅拌釜缓慢加入以5份水分散的1.5份纳米氧化锌(粒径90±10nm)，搅拌12min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

实施例4

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在55℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌5min；向乳液中加入5份白油和0.3份水性抗氧化剂KY-616搅拌5min，直到与乳液混合均匀，再加入50份水；再向中乳液加入20份水性增粘树脂918，搅拌10min；最后向搅拌釜缓慢加入以6份水分散的2.0份纳米氧化锌(粒径90±10nm)，搅拌15min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

对照例1

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在45℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌10min；向乳液中加入2份白油和0.3份水性抗氧化剂KY-616搅拌10min，直到与乳液混合均匀，再加入20份水；再向制得乳液中加入2份水性增粘树脂918，搅拌10min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

对照例2

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在45℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌10min；向乳液中加入2份白油和0.3份水性抗氧化剂KY-616搅拌10min，直到与乳液混合均匀，再加入20份水；再向制得乳液中加入4份水性增粘树脂918，搅拌10min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

对照例3

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在45℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌10min；向乳液中加入2份白油和0.3份水性抗氧化剂KY-616搅拌10min，直到与乳液混合均匀，再加入20份水；再向搅拌釜中缓慢加入以0.5份水分散的0.2份纳米氧化锌(粒径90±10nm)，搅拌15min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

对照例4

按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在45℃水浴的搅拌釜中加入100份聚异戊二烯乳液并搅拌10min；向乳液中加入2份白油和0.3份水性抗氧化剂KY-616搅拌10min，直到与乳液混合均匀，再加入20份水；再向搅拌釜中缓慢加入以2.5份水分散的0.75份纳米氧化锌(粒径90±10nm)，搅拌15min；搅拌完成，用120目过滤网过滤，即得成品胶粘剂。

对照例5

本对照例中，不加入纳米氧化锌和水性增粘树脂918，其余操作条件同实施例1。

将实施例1-4和对照例1-5制得的成品胶粘剂，喷涂在可撕纱布的正反两面上，室温晾干后，试样宽度为25mm，测试其有效拉伸110mm时的180°剥离强度(测试标准在GB-T2790-1995中有赘述)。经检验结果见表1与表2：

表1实施例1-4成品胶粘剂剥离强度测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					剥离力(N/25mm)	1.5278	1.5532	1.6028	1.6645
剥离强度(KN/m)	0.0611	0.0621	0.0641	0.0666

表2对照例1-5成品胶粘剂剥离强度测试结果

	对照例1	对照例2	对照例3	对照例4	对照例5
						剥离力(N/25mm)	0.8755	0.9346	1.2457	1.4336	0.5639
剥离强度(KN/m)	0.0350	0.0374	0.0498	0.0573	0.0226

由表1、表2可见，本发明提高水性聚异戊二烯乳液粘接性能的方法中添加纳米氧化性和水性增粘树脂，比不添加纳米氧化性和水性增粘树脂或只添加其中一种的剥离强度更优异，不会粘连皮肤，更有利于粘结，且绿色环保。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：向聚异戊二烯乳液中添加粘度调节剂，增塑剂，抗氧化剂，填料；所述填料为纳米氧化锌。

2.根据权利要求1所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述纳米氧化锌选自粒径30±10nm氧化锌或90±10nm氧化锌中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述粘度调节剂为水性增粘树脂918。

4.根据权利要求1所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述增塑剂为白油。

5.根据权利要求1所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述抗氧化剂为水性抗氧化剂KY-616。

6.根据权利要求1-5任一项所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按聚异戊二烯乳液为100重量份计，在搅拌釜中加入聚异戊二烯乳液并加热搅拌5-10min；

(2)向步骤(1)中的聚异戊二烯乳液中加入2-5重量份增塑剂和0.1-0.5重量份抗氧化剂，搅拌5-10min，直到与聚异戊二烯乳液混合均匀，再加入水20-50重量份；

(3)向步骤(2)中制得的乳液中加入粘度调节剂2-20重量份，搅拌5-10min；

(4)向步骤(3)中制得乳液中加入以水分散的填料0.2-2.0重量份，搅拌10-15min，搅拌完成，过滤，即得成品胶粘剂。

7.根据权利要求6所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，采用水浴加热，加热温度为40-55℃。

8.根据权利要求6所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，填料和水的质量比为3-4:10。

9.根据权利要求6所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，采用120目过滤网过滤。

10.根据权利要求1-5任一项所述的提高水性聚异戊二烯乳液胶粘剂粘接性能的方法制备的聚异戊二烯乳液胶粘剂，其特征在于：主要包含以下重量份数的组分：