CN110512424A - 一种水溶性胶粘剂及其制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种水溶性胶粘剂及其制备方法及其应用，该胶粘剂包括淀粉、水、干酪素、引发剂、碱、酸、氨水、尿素和丙烯酸。制备时，淀粉、丙酰酸、部分的碱和水混合并加热；滴加引发剂，并用酸和剩余的碱维持PH；反应完毕后加入氨水以调整PH，维持PH；加入尿素和浸泡过的干酪素，搅拌并加热至完全溶解；出料装罐。该胶粘剂不含甲醛和三苯，无害无毒无污染，没有刺激性气味，难燃阻燃，易运输，易储存，安全性高。此外，该胶粘剂可应用于经纱上浆，该胶粘剂中不含PVA，可替代PVA用于经纱上浆中，绿色环保无污染，且与各种浆料的相容性好，浆膜平滑性好，浆膜柔韧而耐磨，赋予纱线良好抗曲伸能力，分纱时再生毛羽少，退浆方便。

Description

一种水溶性胶粘剂及其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种化学粘接剂类，尤其涉及到一种水溶性胶粘剂及其制备方法及其应用。
背景技术
胶粘剂主要应用于各种非极性材料的粘合，如皮革，木材、纸类等。一般的胶粘剂主要成份为石化产物，含有有机物料易燃易挥发，同时含有三苯和甲醛等有害成物质，存在对人体或环境产生危害。苯作为有机溶剂，是一种石油化工基本原料，甲醛作为强还原剂和抑制剂，亦是一种用途广泛、生产工艺简单的工业原料，所以，无论是国内或是国际市场上，即使打着环保旗号的胶粘剂，也只不过是通过稀释的方法将甲醛、三苯的占比降低，还是摆脱不了“无醛不成胶”的定论，生产出来的胶粘剂还是含有甲醛和三苯，不但对人体有害，同时生产过程中的排放物也会对人类生存环境造成污染。因此，生产出一种完全不含甲醛和三苯的胶粘剂为本发明意在解决的技术问题之一。
此外，本发明还意在解决另一个技术问题。随着世界各国对绿色环保意识的不断增强，影响绿色环保物质的使用越来越受到限制。纺织浆纱中使用的PVA因其粘着力强，浆膜断裂强度高及耐磨性好的特点，一度成为浆料行业中不可替代的主角，但同时又因其退浆残液生物降解缓慢的缺点，成为影响绿色环保物质之一，因此，PVA在欧洲的部分国家被列为“不洁浆料”禁止使用。近几年我国中棉行浆料生产应用部也一直呼吁国内企业技术攻关，经纱上浆少用或不用PVA。因此，采用另一种环保材料来代替PVA经纱上浆为本发明意在解决的另一个技术问题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种水溶性胶粘剂及其制备方法及其应用，该水溶性胶粘剂不含甲醛和三苯，无害无毒无污染，同时也不含任何挥发性有机溶剂，没有任何刺激性气味，且该水溶性胶粘剂像水一样难燃阻燃，易运输，易储存，安全性高。此外，该水溶性胶粘剂中不含PVA，可替代PVA用于经纱上浆中，绿色环保无污染，且与各种浆料的相容性好，浆膜平滑性好，浆膜柔韧而耐磨，赋予纱线良好抗曲伸能力，分纱时再生毛羽少，退浆方便。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案为：
一种水溶性胶粘剂，所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉15-25份、水70-130份、干酪素15-25份、引发剂0.1-0.5份、碱0.01-0.3份、酸0.01-0.3份、氨水0.5-3份、尿素1-4份和丙烯酸1-3份。
作为本发明所述水溶性胶粘剂的进一步改进，所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉20份、水100份、干酪素20份、引发剂0.2份、碱0.1份、酸0.1份、氨水1份、尿素2份和丙烯酸2份。
作为本发明所述水溶性胶粘剂的进一步改进，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或者多种；所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或者多种。
作为本发明所述水溶性胶粘剂的进一步改进，所述水溶性胶粘剂还包括消泡剂0.1-0.3份、防腐剂0.2-0.3份、CMC0.1-0.5份、柔软剂0.3-0.4份、交联剂0.1-0.4份中的任意一种或者多种。
该水溶性胶粘剂的有益效果为：
一、本产品以水为溶剂，不含甲醛和三苯，无害无毒；本产品为水溶性产品，用清水即可将施工现场和使用过的工具清洗干净，无需使用任何清洁溶剂清除残胶，避免二次污染，方便快捷，节省生产成本，大大提高工作效率；生产过程中产生的废水不存在任何有害物质，即使不经过任何处理，直接排放也不会污染环境，生产企业可彻底解决化学有害物污染环境的问题，从而节省大量的废水处理设备等费用；同时也不含任何挥发性有机溶剂，没有任何刺激性气味，且本产品像水一样难燃阻燃，易运输，易储存，安全性高。
二、本产品经广东产品质量监督检验研究院检验，各项检验项目的实测值分别接近或超过国家标准：剥离强度达到2.84N/mm，耐热老化性达到2.71N/mm，拉伸剪切强度达到5.64Mpa，不挥发物含量为59.6％。经实验，本产品初粘性强，在不断吸湿、吸潮后，会反复粘合，干固后不会脱落，粘合后牢固持久。
三、本产品用途广泛，适用于高档皮革的粘合；高档墙纸的粘合，防潮、牢固、耐久；箱包、纸板、纸制品以及高档礼品盒的粘合；美术工艺品、文体用品以及玩具等的粘合；高档木质家具及办公台椅、文具用品的粘合；室内装饰装修材料以及各种建筑材料及陶瓷制品的粘合；纺织品的上浆及粘合；玻璃、塑料、金属、木制品、陶瓷、皮具、纸制品等所需的商标粘贴。
此外，本发明还提供了一种溶性胶粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
一、淀粉、丙酰酸、部分的碱和水混合并加热到40-60℃；
二、滴加引发剂，并用酸和剩余的碱维持PH在1.5-3.0；
三、反应完毕后加入氨水以调整PH，使PH维持在5.0-7.0；
四、加入尿素和浸泡过的干酪素，搅拌并加热至完全溶解；
五、出料装罐。
作为本发明所述方法的进一步改进，所述步骤四中，干酪素加水浸泡至少20小时；在温度大于80℃的情况下加入浸泡过的干酪素。
作为本发明所述方法的进一步改进，所述步骤五中，在60℃以上进行装罐。
作为本发明所述方法的进一步改进，在出料之前，缓慢加入混匀后的防腐剂和CMC，并搅拌溶解；出料之前，中加入消泡剂，并搅拌溶解；出料之前，加入柔软剂，并搅拌溶解；出料之前，加入交联剂，并搅拌溶解。
本发明所述溶性胶粘剂的制备方法的有益效果为：本方法简单便捷，能够大幅度提高生产效率，减少生产成本，且生产过程中不会产生任何有害物质，无刺激性气味，可避免损害生产工人的身体健康。
本发明还提供了一种水溶性胶粘剂的应用，该应用为应用于经纱上浆。
作为本发明所述应用的进一步改进，所述水溶性胶粘剂在低温50-80℃的范围内与水搅拌均匀后投入使用，或者，所述水溶性胶粘剂与煮好的淀粉浆搅拌均匀后投入使用。
本发明所述溶性胶粘剂的应用的有益效果为：本产品中不含PVA，可替代PVA用于经纱上浆中，绿色环保无污染，且与各种浆料的相容性好，浆膜平滑性好，浆膜柔韧耐磨，赋予纱线良好的抗曲伸能力，分纱时再生毛羽少，浆纱毛羽贴伏良好，浆液粘度稳定，浆纱手感滑爽，织布开口清晰，断经少，织造效率高，且落浆落棉较少，有利于改变生产车间环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种水溶性胶粘剂，所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉15-25份、水70-130份、干酪素15-25份、引发剂0.1-0.5份、碱0.01-0.3份、酸0.01-0.3份、氨水0.5-3份、尿素1-4份、丙烯酸1-3份、消泡剂0.1-0.3份、防腐剂0.2-0.3份、CMC0.1-0.5份、柔软剂0.3-0.4份和交联剂0.1-0.4份。
其中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或者多种；所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或者多种。
水溶性胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
一、淀粉、丙酰酸、部分的碱和水混合并加热到40-60℃；
二、滴加引发剂，并用酸和剩余的碱维持PH在1.5-3.0；
三、反应完毕后加入氨水以调整PH，使PH维持在5.0-7.0；
四、在温度大于80℃的情况下加入尿素和浸泡过的干酪素，其中干酪素加水浸泡至少20小时，加入后搅拌并加热至完全溶解；
五、缓慢加入混匀后的防腐剂和CMC，并搅拌溶解，然后分别加入消泡剂和柔软剂，并搅拌溶解，最后加入交联剂，并搅拌溶解，半小时后出料装罐。
以下为对制备方法的研究：
一、利用淀粉与丙烯酸共聚然后与干酪素，增稠剂，防腐剂等加热混合，并使淀粉糊化，从而使其粘力增加。
二、反应温度：温度过高淀粉糊化后稠度过大，搅拌困难，出料也难。均聚物增加，另外由于难搅拌均匀，引发效率过低。选用40-60℃较好。
三、淀粉增加初粘及粘力，如果淀粉量过多会导致抗水性下降和粘度过大，粘度过大会使得出料困难。
四、利用加水量的不同来获得不同浓度、流动性及初粘的产品，可应用于不同的需求中。
五、反应PH:低PH反应较有利，碱性条件下不反应。但是过于酸淀粉降解较严重，会失去粘结效果。一般采用PH1.5较合适，胶液不会粘度过大，又保持较大的粘性。
六、加入干酪素温度：温度过低，溶解效果不好，采用大于80℃较好。再考虑到淀粉完全糊化的温度，以及加入后温度会降低，所以最优为采用90℃加入。
七、碱用于中和丙烯酸，实验证明中和度85％较好，中和度太低淀粉易降解，太高反应共聚物生成度低。
八、氨水主要使干酪素溶解并稳定PH，过多会使胶液粘力下降。以刚好能溶解干酪素为宜。
九、尿素可增加胶液的流动性及体态，增加干酪素溶解性，但过多降低粘力。
十、反应时间:考虑加入速度的因素，流加要求30-40分钟加完，加完后反应1小时基本反应完全，再往后会增加能源消耗，同时反应时间过长淀粉降解利害。所以加完后反应1小时最合适。
十一、加料顺序：淀粉接枝PH为酸性条件，加入氨水、尿素会影响PH，如果加入干酪素还会参与反应，所以其他原辅料应在后面加入，并确保搅拌均匀。交联剂加入会增加稠度，搅拌难度加大，应该最后加入。
十二、引发剂的加入方式：1，都是一次加入，均聚物多，平均链长短。2，连续滴加，共聚物多，反应慢，产品稠度太大。3，分批加：共聚物多，反应较快，产品稠度适中。经过试验采用分3-4批加入产品效果较好。所以采分3批加入，易操作，产品质量又符合要求。
十三、引发剂的作用为引发淀粉与丙烯酸在酸性条件下共聚，使得后期加入的干酪素与共聚物络合增加抗水性。
十四、在60℃以上进行装罐，高温罐装有利于减少微生物污染。
十五、加入CMC用于增加胶水低浓度时的稠度和改善胶水流态。
实施例一：
一种水溶性胶粘剂，所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉20份、水100份、干酪素20份、引发剂0.2份、氢氧化钠0.1份、盐酸0.1份、氨水1份、尿素2份、丙烯酸2份、消泡剂0.1份、防腐剂0.2份、CMC0.1份、柔软剂0.3份和交联剂0.2份。
水溶性胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
一、淀粉、丙酰酸、0.5份氢氧化钠和100份水混合并加热到50℃；
二、滴加引发剂，并用盐酸和0.5份氢氧化钠维持PH在1.5；
三、反应完毕后加入氨水以调整PH，使PH维持在7.0；
四、在温度为90℃的情况下加入尿素和浸泡过的干酪素，其中干酪素加水浸泡24小时，加入后搅拌并加热至完全溶解；
五、缓慢加入混匀后的防腐剂和CMC，并搅拌溶解，然后分别加入消泡剂和柔软剂，并搅拌溶解，最后加入交联剂，并搅拌溶解，半小时后出料装罐。
实施例二：
一种水溶性胶粘剂，所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉15份、水70份、干酪素15份、引发剂0.1份、氢氧化钾0.3份、硝酸0.3份、氨水2份、尿素3份、丙烯酸3份、消泡剂0.3份、防腐剂0.3份、CMC0.4份、柔软剂0.4份和交联剂0.4份
水溶性胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
一、淀粉、丙酰酸、0.2份氢氧化钾和70份水混合并加热到42℃；
二、滴加引发剂，并用硝酸和0.1份氢氧化钾维持PH在2.0；
三、反应完毕后加入氨水以调整PH，使PH维持在6.0；
四、在温度为85℃的情况下加入尿素和浸泡过的干酪素，其中干酪素加水浸泡20小时，加入后搅拌并加热至完全溶解；
五、缓慢加入混匀后的防腐剂和CMC，并搅拌溶解，然后分别加入消泡剂和柔软剂，并搅拌溶解，最后加入交联剂，并搅拌溶解，半小时后出料装罐。
实施例三：
一种水溶性胶粘剂，所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉25份、水130份、干酪素25份、引发剂0.5份、碳酸氢钠0.2份、盐酸0.2份、氨水3份、尿素4份、丙烯酸2份、消泡剂0.3份、防腐剂0.3份、CMC0.3份、柔软剂0.4份和交联剂0.3份。
水溶性胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
一、淀粉、丙酰酸、0.1份碳酸氢钠和130份的水混合并加热到60℃；
二、滴加引发剂，并用盐酸和0.1份碳酸氢钠维持PH在3.0；
三、反应完毕后加入氨水以调整PH，使PH维持在7.0；
四、在温度为90℃的情况下加入尿素和浸泡过的干酪素，其中干酪素加水浸泡24小时，加入后搅拌并加热至完全溶解；
五、缓慢加入混匀后的防腐剂和CMC，并搅拌溶解，然后分别加入消泡剂和柔软剂，并搅拌溶解，最后加入交联剂，并搅拌溶解，半小时后出料装罐。
通过对实施例一、实施例二和实施例三进行检测，制得下表：
检测项目 实施例一 实施例二 实施例三
剥离强度 2.84N/mm 2.73N/mm 2.41N/mm
耐热老化性 2.71N/mm 2.22N/mm 2.05N/mm
拉伸剪切强度 5.64MPa 5.53MPa 5.49MPa
不挥发物含量 59.6％ 62.5％ 51.2％
游离甲醛 无 无 无
甲苯+二甲苯 无 无 无
由上表可得，实施例一、二、三均不含游离甲醛、甲苯和二甲苯，绿色环保，且具有粘性好不易剥落的特点，其中实施例一为最优方案。
由本发明所制得的水溶性胶粘剂可应用于经纱上浆中，使用时，水溶性胶粘剂在低温50-80℃的范围内与水搅拌均匀后投入使用，或者，水溶性胶粘剂与煮好的淀粉浆搅拌均匀后投入使用。
将实施例一所制得的水溶性胶粘剂与淀粉浆搅拌后形成的新配方和以PVA为原配方作对比，得到以下表格。
由上表可得，使用结合本发明所述胶粘剂的浆液与使用PVA的浆液相对比，浆液粘度稳定，浆纱手感滑爽，浆纱毛羽贴伏良好，织布开口清晰，断经比原配方低，织造效率提高，且落浆落棉较少，有利于改变生产车间环境。综合上述，本发明所述胶粘剂能够完全取代PVA浆料，应用于经纱上浆中，且所述胶粘剂不含游离甲醛、甲苯和二甲苯，有利于环保。
此外，所述胶粘剂应用于经纱上浆中，还具有以下特点：
1、调浆方便，所述胶粘剂可以与任何淀粉浆搅拌均匀后投入使用，也可在低温50-80℃的范围内与水搅拌均匀(约20分钟)后投入使用，无需像PVA浆要求高温高压煮浆40分钟。
2、根据不同的纱线上浆率的要求，由于所述胶粘剂性能较好，上浆率一般比普通PVA浆低5％即可。
3、调浆后检测浆槽内粘度时滴秒参考值为5-8秒即可。如发现粘度太高，可随时加水稀释，不像PVA浆料只能全部放掉作废重新煮浆。如发现粘度不足，可以直接人浆槽中加入所述胶粘剂调至合适粘度即可。
4、对于特殊纤维的浆纱在上浆的过程中宜低温上浆，胶粘剂适宜在50-60℃的低温状态上浆。
5、能够达到良好的粘着力、成膜性和耐磨性，浆膜柔韧有弹性，能够赋予浆纱优良的抗曲伸能力，且鉴于所述胶粘剂的水溶性，对于T/C，R/C等混纺纱能发挥良好的披覆性，有效防止静电的产生
6、退浆方面，只需用80℃水温连续平洗，烘干就可达到完全退浆的效果，最大限度回复纤维原有的柔软程度，无需使用其他柔软剂。
综上所述，本发明已如说明书内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃毋庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种水溶性胶粘剂，其特征在于：所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉15-25份、水70-130份、干酪素15-25份、引发剂0.1-0.5份、碱0.01-0.3份、酸0.01-0.3份、氨水0.5-3份、尿素1-4份和丙烯酸1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种水溶性胶粘剂，其特征在于：所述水溶性胶粘剂包括以下质量份的原料：淀粉20份、水100份、干酪素20份、引发剂0.2份、碱0.1份、酸0.1份、氨水1份、尿素2份和丙烯酸2份。
3.根据权利要求1所述的一种水溶性胶粘剂，其特征在于：所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或者多种；所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或者多种。
4.根据权利要求1或2所述的一种水溶性胶粘剂，其特征在于：所述水溶性胶粘剂还包括消泡剂0.1-0.3份、防腐剂0.2-0.3份、CMC0.1-0.5份、柔软剂0.3-0.4份、交联剂0.1-0.4份中的任意一种或者多种。
5.一种制备如权利要求1至4任一项所述水溶性胶粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
一、淀粉、丙酰酸、部分的碱和水混合并加热到40-60℃；
二、滴加引发剂，并用酸和剩余的碱维持PH在1.5-3.0；
三、反应完毕后加入氨水以调整PH，使PH维持在5.0-7.0；
四、加入尿素和浸泡过的干酪素，搅拌并加热至完全溶解；
五、出料装罐。
6.根据权利要求5所述的一种水溶性胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，干酪素加水浸泡至少20小时；在温度大于80℃的情况下加入浸泡过的干酪素。
7.根据权利要求5所述的一种水溶性胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，在60℃以上进行装罐。
8.根据权利要求5所述的一种水溶性胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤五中，在出料之前，缓慢加入混匀后的防腐剂和CMC，并搅拌溶解；出料之前，中加入消泡剂，并搅拌溶解；出料之前，加入柔软剂，并搅拌溶解；出料之前，加入交联剂，并搅拌溶解。
9.一种如权利要求1至4任一项所述水溶性胶粘剂的应用，其特征在于：应用于经纱上浆。
10.根据权利要求9所述的一种水溶性胶粘剂的应用，其特征在于：所述水溶性胶粘剂在低温50-80℃的范围内与水搅拌均匀后投入使用，或者，所述水溶性胶粘剂与煮好的淀粉浆搅拌均匀后投入使用。
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