CN110317565B - 一种耐水解抗低温水性复合胶及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐水解抗低温水性复合胶及其制备方法与应用。所述耐水解抗低温水性复合胶由包括如下重量份计的原料制成：苯丙乳液20‑30份，IPDI 4.5‑10份，聚醚多元醇15‑25份，阴离子乳化剂0.5‑1份，一缩二乙二醇0.2‑1份，乙二胺0.1‑0.5份，成盐剂0.2‑1份，去离子水20‑30份，拉开粉5‑20份。相较于传统的溶剂胶，本发明复合胶具有使用方便、生产成本低的特点，无毒不燃、不污染环境、综合性能好，在安全和环保上更甚一筹。相对于未经改性的丙烯酸水性胶而言，本发明改善了丙烯酸的耐水解性能及抗低温性能，使其能适应更为恶劣的气候条件，应用的范围更广。

Description

一种耐水解抗低温水性复合胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种耐水解抗低温水性复合胶及其制备方法与应用，属于胶黏剂技术领域。
背景技术
目前，在建筑涂料和纺织技术领域，在满足价格的需求之后，会寻求用水性复合胶代替易对环境造成污染的溶剂型胶，而使用最多的是丙烯酸水性胶，它耐水解性能及抗低温性能比较差，应用的范围相对有限。传统的溶剂型胶满足了用量与价格上的需求，但是会对环境造成污染。丙烯酸水性胶，它的耐水解性能及抗低温性能比较差，应用的范围相对有限。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种耐水解抗低温水性复合胶及其制备方法与应用。现有水性丙烯酸的耐水解及耐低温性能不好，本发明通过乳液聚合的方式来用水性聚氨酯改性水性丙烯酸，以达到提高耐水性及耐低温性的目的。在发明耐水解抗低温水性复合胶时，聚合乳液要具有优良的渗透力和润湿性，提高水性复合胶的固含量，在拥有一定的强度的同时，使其具有较好的储存性及稳定性，兼具抗低温耐水解耐酸碱性能。
本发明所涉及缩略语和关键术语定义如下：
苯丙乳液：即苯乙烯-丙烯酸酯乳液，是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。
阴离子乳化剂：乳化剂是一种表面活性物质,它是由两个基团组成的化合物,一端是溶于油的亲油基,另一端是溶于水的亲水基。由于这两个基团将油滴与水滴连接起来，使之成为易溶状态,以降低油水之间的界面张力,再经机械作用而成乳状液。阴离子乳化剂的亲水性基团是带有阴电荷的。
成盐剂：是一种能与羧基、磺酸基或叔胺成盐的试剂。
聚氨酯：聚氨基甲酸酯的简称，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。
拉开粉：化学名称是二异丁基萘磺酸钠，它具有优良的渗透力和润湿性，并具有乳化、扩散的性能。
本发明技术方案如下：
一种耐水解抗低温水性复合胶，由包括如下重量份计的原料制成：
苯丙乳液20-30份，
IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)4.5-10份，
聚醚多元醇15-25份，
阴离子乳化剂0.5-1份，
一缩二乙二醇0.2-1份，
乙二胺0.1-0.5份，
成盐剂0.2-1份，
去离子水20-30份，
拉开粉5-20份。
优选地，所述耐水解抗低温水性复合胶，由包括如下重量份计的原料制成：
Figure BDA0002101323600000021
Figure BDA0002101323600000031
进一步优选地，所述耐水解抗低温水性复合胶，由包括如下重量份计的原料制成：
Figure BDA0002101323600000032
本发明所述各原料均可市售购得。
进一步地，所述聚醚多元醇可选自本领域常用的物质，如聚四氢呋喃聚二醇，丙二醇聚氧乙烯醚等。
进一步优选地，所述聚醚多元醇的分子量范围为400-2000。
进一步优选地，所述聚醚多元醇的羟值范围为50-300。
具体地，所述聚醚多元醇可采用市售的聚醚N220、聚醚N210和聚醚N204中的任一种或几种的混合物。其中，聚醚N220的分子量为2000，羟值为56.1；聚醚N210的分子量为1000，羟值为112.2；聚醚N204的分子量为400，羟值为280.5。
进一步优选地，聚醚N220、聚醚N210、聚醚N204的重量比为(0.8～1.5):(0～1):(0～0.25)；更优选为(0.8～1.5):1:(0.1～0.25)。
在具体的实施方式中，聚醚N220的用量可为130-220份，聚醚N210的用量可为0-160份，聚醚N204的用量可为0-30份。
在另一个具体的实施方式中，聚醚N220的用量可为130-220份，聚醚N210的用量可为130-160份，聚醚N204的用量可为20-30份。
进一步地，所述阴离子乳化剂优选为2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)。所述成盐剂优选为三乙胺。
本发明还提供上述耐水解抗低温水性复合胶的制备方法，包括如下步骤：
1)逐步聚合反应：先使IPDI和聚醚多元醇进行反应(反应温度优选80-90℃)；待反应完成后再加入阴离子乳化剂进行反应，聚合完成后再加入一缩二乙二醇进行扩链反应；将所得产物(主要是氨基甲酸酯)降至常温；
2)按配比向步骤1)所得产物中加入成盐剂、乙二胺、去离子水，搅拌均匀；
3)在高速搅拌条件下，按配比向苯丙乳液中加入步骤2)所制得的物料(主要是水性聚氨酯)和拉开粉，搅拌均匀，即可。
进一步地，步骤1)逐步聚合反应在氮气保护下进行，优选反应温度为80-90℃，一般反应6h即可。进一步地，步骤3)所述高速搅拌的转速约为4000-8000rpm，可使用高速分散机。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，即得本发明各较佳实例。
本发明还包括上述方法制得的耐水解抗低温水性复合胶。
本发明还包括述上述耐水解抗低温水性复合胶在建筑涂料、纺织等领域的应用。
本发明有益效果：
(1)相较于传统的溶剂胶，本发明耐水解抗低温水性复合胶也具有使用方便、生产成本低的特点，尤其是无毒不燃、不污染环境、综合性能好等特点，在安全和环保上更甚一筹。
(2)相对于未经改性的丙烯酸水性胶而言，本发明改善了丙烯酸的耐水解性能及抗低温性能，使其能适应更为恶劣的气候条件，应用的范围更广。
(3)在兼顾一定强度的情况之下，高固含量的复合胶产品在稳定性及储存性上更不容易实现。本发明耐水解抗低温水性复合胶抗低温性性能好，耐温范围为5-40℃，产品实现难度较大。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺路线图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
以下所用阴离子乳化剂为2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)；以下所用成盐剂为三乙胺。以下所用聚醚N220、聚醚N210均可市售购得，其中，聚醚N220的分子量为2000，羟值为56.1；聚醚N210的分子量为1000，羟值为112.2。
实施例1
一种耐水解抗低温水性复合胶，由如下重量份计的原料制成：
Figure BDA0002101323600000051
本实施例还提供上述耐水解抗低温水性复合胶的制备方法，工艺路线如图1所示，具体包括如下步骤：
1)逐步聚合反应：氮气保护下，先使IPDI和聚醚多元醇在80℃左右进行反应；待反应完成后再加入阴离子乳化剂进行反应，聚合完成后再加入一缩二乙二醇进行扩链反应；将所得产物(主要是氨基甲酸酯)降至常温；
2)按配比向步骤1)所得产物中加入成盐剂、乙二胺、去离子水，搅拌均匀；
3)在高速搅拌条件下，按配比向苯丙乳液中加入步骤2)所制得的物料(主要是水性聚氨酯)和拉开粉，搅拌均匀，包装，即可。
实施例2
一种耐水解抗低温水性复合胶，由如下重量份计的原料制成：
Figure BDA0002101323600000061
制备方法同实施例1。
实验例1
按本领域常规实验方法将实施例1-3制备的耐水解抗低温水性复合胶及苯丙乳液进行对比测试，在相同的低温环境下做T型剥离强度实验，测试抗低温性；在高湿环境下处理试片后座T型剥离强度试片，测试耐水解性，结果见下表1。实验结果表明，
(1)无论是单体乳化工艺还是种子乳液聚合，乳化剂用量、温控与高速搅拌速度的匹配程度比较关键；
(2)产品的乳化效果直接决定了产品的稳定性及储存性，在兼顾一定强度的情况之下，高固含量的产品在稳定性及储存性上更不容易实现。
表1
耐水解性 抗低温性
实施例1 >1.5N/mm >1.1N/mm
实施例2 >1.2N/mm >1.2N/mm
苯丙乳液 >0.6N/mm >0.8N/mm
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，由如下重量份计的原料制成：
苯丙乳液 20-30份，
IPDI 4.5-10份，
聚醚多元醇 15-25份，
所述聚醚多元醇为聚醚N220、聚醚N210和聚醚N204中的任一种或几种的混合物；
DMPA 0.5-1份，
一缩二乙二醇 0.2-1份，
乙二胺 0.1-0.5份，
三乙胺 0.2-1份，
去离子水 20-30份，
拉开粉 5-20份；
所述耐水解抗低温水性复合胶的制备方法包括如下步骤：
1）逐步聚合反应：先使IPDI和聚醚多元醇进行反应；待反应完成后再加入DMPA进行反应，聚合完成后再加入一缩二乙二醇进行扩链反应；将所得产物降至常温；
2）按配比向步骤1）所得产物中加入三乙胺、乙二胺、去离子水，搅拌均匀；
3）在高速搅拌条件下，按配比向苯丙乳液中加入步骤2）所制得的物料和拉开粉，搅拌均匀，即可。
2.根据权利要求1所述的耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，由如下重量份计的原料制成：
苯丙乳液 20.3-25.2份，
IPDI 7.2-8.7份，
聚醚多元醇 23.8-25.0份，
DMPA 0.3-0.6份，
一缩二乙二醇 0.5-0.8份，
乙二胺 0.3-0.5份，
三乙胺 0.7-1份，
去离子水 20-30份，
拉开粉 5-10份；
或者，所述的耐水解抗低温水性复合胶由如下重量份计的原料制成：
苯丙乳液 25.7-28.4份，
IPDI 5.4-6.5份，
聚醚多元醇 15.7-18.5份，
DMPA 0.6-1份，
一缩二乙二醇 0.5-0.8份，
乙二胺 0.3-0.5份，
三乙胺 0.7-1份，
去离子水 20-30份，
拉开粉 15-20份。
3.根据权利要求1所述的耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，由如下重量份计的原料制成：
苯丙乳液 25.2份
IPDI 7.3份
聚醚多元醇 25份
DMPA 0.6份
一缩二乙二醇 0.6份
乙二胺 0.5份
三乙胺 0.8份
去离子水 30份
拉开粉 10份；
或者，所述耐水解抗低温水性复合胶由如下重量份计的原料制成：
苯丙乳液 27.3份，
IPDI 5.7份，
聚醚多元醇 18.0份，
DMPA 1份，
一缩二乙二醇 0.7份，
乙二胺 0.3份，
三乙胺 1份，
去离子水 27份，
拉开粉 19份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，所述聚醚多元醇的分子量范围为400-2000；和/或，所述聚醚多元醇的羟值范围为50-300。
5.根据权利要求1-3任一项所述的耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，所述聚醚N220的分子量为2000，羟值为56.1；所述聚醚N210的分子量为1000，羟值为112.2；所述聚醚N204的分子量为400，羟值为280.5。
6.根据权利要求5所述的耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，聚醚N220、聚醚N210、聚醚N204的重量比为(0.8～1.5):（0～1）:(0～0.25)。
7.根据权利要求5所述的耐水解抗低温水性复合胶，其特征在于，聚醚N220、聚醚N210、聚醚N204的重量比为(0.8～1.5):1:(0.1～0.25)。
8.权利要求1-7任一项所述耐水解抗低温水性复合胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）逐步聚合反应：先使IPDI和聚醚多元醇进行反应；待反应完成后再加入DMPA进行反应，聚合完成后再加入一缩二乙二醇进行扩链反应；将所得产物降至常温；
2）按配比向步骤1）所得产物中加入三乙胺、乙二胺、去离子水，搅拌均匀；
3）在高速搅拌条件下，按配比向苯丙乳液中加入步骤2）所制得的物料和拉开粉，搅拌均匀，即可。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述逐步聚合反应在氮气保护下进行；反应温度为80-90℃；和/或，步骤3）所述搅拌的转速为4000-8000rpm。
10.权利要求1-7任一项所述耐水解抗低温水性复合胶在建筑涂料、纺织领域的应用。
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