CN110643302B - 一种高耐压抗蠕变纸管胶 - Google Patents

一种高耐压抗蠕变纸管胶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐压抗蠕变纸管胶，属于胶粘剂领域。本发明以含硅料结合多种大分子对碳纳米管进行稳定分散，构筑高稳定分散网络体系提升耐压性，通过纳米二氧化硅和淀粉相结合，构成吸附‑填充作用效果，稳定填充网络孔隙，集束网集小分子成分，提升对外部压力的分散效果。本发明解决了目前常用纸管胶的耐压强度和抗蠕变性能差的问题。

Description

一种高耐压抗蠕变纸管胶
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种高耐压抗蠕变纸管胶。
背景技术
随着生活水平的提高，纸制品业突飞猛进，纸管胶的用量也日益增大。例如，压敏胶带的纸管、纺织用的纱管、食品饮料的复合包装罐、塑料薄膜的卷管以及丝绸、布匹、纸品、皮革等的机械化生产卷管包装用纸管，都需要大量的纸管和卷筒。而作为上述产品的辅助材料，其纸管和卷筒必须有一种性能优异，粘结强度高的纸管胶以保证其质量。纸管用胶粘剂俗称纸管胶、纸筒胶等，是制作各种纸管、纸桶、纸罐及相关纸制品的一种专用胶粘剂。纸、布、塑料膜、金属箔等薄软材料，常用纸筒（纸管）卷绕成捆，做成纸筒芯卷状成品。这些纸筒一般是用牛皮纸或其它原料纸机械卷制卷、粘合而成，所用的黏合剂称为纸筒胶。
一般纸管胶需要具备以下性能：1)良好的物理性能，奶冻，无毒，无味，储存期长。2)良好的上机性能，挂胶少，初粘性好，干燥快，车速高。3)较好的制品性能，制品硬度高，耐压强度高，耐水、耐热、抗蠕变。
传统常用的纸管胶主要有明胶、糊化淀粉、聚乙烯醇缩甲醛液胶粘剂、聚醋酸乙烯乳液、PVA溶液等。其中明胶、淀粉类胶粘剂由于粘接强度低、存放期短已基本不使用；聚乙烯醇胶粘剂最大的缺点就是耐水性差，纸管耐压强度随存放时间增加大幅度下降，经缩醛化后虽然可得到部分改善，但仍然不能满足要求；聚醋酸乙烯乳液的耐水性比前几种胶粘剂都要好，常用的聚乙烯醇缩甲醛纸管胶水质量参差不齐，缩合反应的温度、酸碱度和时间都很难控制，而且生产和使用过程中甲醛对人体的危害极大，尽管加入了一定量甲醛中和剂，不可避免的残留仍然危害着纸管胶生产人员和纸管厂操作人员的健康，卷出来的纸管中也会有少量的甲醛残留，对使用人体的健康构成了潜在的危害而且初粘力低、粘接后纸管的耐压强度和抗蠕变性差。
中国发明专利，公开号为：102329581A，授公开日：2013年6月4日，公开了一种纸板复合用淀粉胶粘剂及其制备方法，该纸板复合用淀粉胶粘剂，由下列重量配比的原料组成:淀粉100～120；高锰酸钾0.8～1.0；过硫酸铵0.2～0.4；浓硫酸2.0～2.8；烧碱10～12；膨润土8～10；氢氧化钠1.5～2.0；硼砂1.5～2.5；羟甲基脲0.6～2.0等组成。该纸板复合用淀粉胶粘剂具有粘接力强，流动性好，无毒无味，所制成的纸板挺度好，干燥速度快等特点。该专利中组分配比复杂，且加入了很多的化学药剂，制造过程中，废料废渣易造成环境污染。因此需要研发一种新的纸管胶来满足人们的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前常用纸管胶的耐压强度和抗蠕变性能差的问题，提供一种高耐压抗蠕变纸管胶。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高耐压抗蠕变纸管胶，按重量份数计，包括如下组分：2~5份滑石粉、0.2~0.5份丙三醇、1~3份山梨酸钾、6~10份填料、30~50份水，，还包括：30~50份复合胶料A、16~28份复合胶料B。
所述复合胶料A的制备方法，包括如下步骤：
（1）取埃洛石粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：7~12加入氯仿混合搅拌，超声处理，出料，得分散液，取分散液按质量比12~20：5：1加入含硅液、辅料混合搅拌，抽真空，得浓缩物，取浓缩物按质量比3~7：0.1加入固化剂混合研磨，得研磨料，取研磨料于120~140℃热压出料，冷却，得热压料；
（2）按重量比12~16：1：2~5取热压料、蓖麻油、海藻酸钠混合搅拌，得混料，于35~55℃，按重量比15~25：1~3：55取混料、添加剂、水混合搅拌，得复混料，取复混料减压蒸发，即得复合胶料A。
所述步骤（1）中的含硅液：按质量比3：1：7~13取聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、氯仿混合，即得含硅液。
所述步骤（1）中的辅料：按重量比1：1：3~7取硬脂酸镁、微晶纤维素、聚乙烯蜡混合，即得辅料。
所述步骤（1）中的固化剂：按重量比2~5：1取乙烯基三胺、二乙胺混合，即得固化剂。
所述步骤（2）中的添加剂：按重量比1：2~4取十二烷基磺酸钠、烷基葡糖苷混合，即得添加剂。
所述复合胶料B的制备：于27~35℃，按质量比1：3~5：7：30~50取纳米二氧化硅、淀粉、预处理蒙脱土、NaOH溶液混合震荡，升温至60~70℃，加入纳米二氧化硅质量2~4倍的聚丙烯酰胺、纳米二氧化硅质量1~3倍的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌，得混合料，于65~75℃，取混合料加入混合料质量1~3倍交联剂混合，保温搅拌处理，过滤，取滤饼冷冻干燥，即得复合胶料B。
所述预处理蒙脱土：按重量比12~18：5：1取蒙脱土、硼砂、羧甲基纤维素混合研磨，得研磨料，取研磨料按重量比1：4~7加入氯化铵溶液混合搅拌，过滤，取滤饼烘干，即得预处理蒙脱土。
所述交联剂：按质量比15~25：1取乙酸铬溶液、戊二醛混合，即得交联剂。
所述填料：按重量比5~8：1：1取偏高岭土、重质碳酸钙、珍珠粉混合，即得填料。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以具有碳纳米管的埃洛石进行分散超声处理，并通过聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷的稳定共混，构成柔性链段分布的碳纳米管阵列，能够在经受外部压力作用时，提供良好的分散应力的效果，在氯仿挥发时，也能够避免碳纳米管发生团聚，促进本纸管胶的碳纳米管分散基体网络的形成，再结合蓖麻油、海藻酸钠、添加剂等成分，插入的大分子及活性基团间的键合也能够稳定提升本胶体空间内的密实度，提高耐压抗蠕变的性能，可稳定提高本纸管胶耐压强度和抗蠕变性能差的问题；
（2）本发明采用纳米二氧化硅和淀粉相协同作用，构成吸附-填充的作用效果，在此过程中，使得微纳米粒子在凝胶三维网络结构内产生一定稳定的分散效果，即大部分粒子有选择性地吸附到凝胶骨架上，使得增强的微观网络呈稳定的六边形，小部分粒子填充于网络孔洞内降低网络的孔隙度，其中，淀粉的存在也可与大分子聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯相作用而成的复合聚合物间构成氢键作用，提升胶体内部的稳定性，乙酸铬和戊二醛复配而成的交联剂，也可提供交联作用，对微小成分进行网集，构成稳定胶体体系，另外，对蒙脱土以羧甲基纤维素进行插层，并使得蒙脱土进一步与聚合链相结合，能够很大地扩展其层间距，提高组分间的作用效果，能够在改善常用纸管胶耐压强度的同时，稳定提升抗蠕变性能；
（3）本发明以含硅料结合多种大分子对碳纳米管进行稳定分散，构筑高稳定分散网络体系提升耐压性，通过纳米二氧化硅和淀粉相结合，构成吸附-填充作用效果，稳定填充网络孔隙，集束网集小分子成分，提升对外部压力的分散效果，本发明针对目前常用纸管胶的耐压强度和抗蠕变性能差的问题，改善效果显著，具有良好的应用前景。
具体实施方式
含硅液：按质量比3：1：7~13取聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、浓度6mg/mL的氯仿混合，即得含硅液。
辅料：按重量比1：1：3~7取硬脂酸镁、微晶纤维素、聚乙烯蜡混合，即得辅料。
固化剂：按重量比2~5：1取乙烯基三胺、二乙胺混合，即得固化剂。
添加剂：按重量比1：2~4取十二烷基磺酸钠、烷基葡糖苷混合，即得添加剂。
预处理蒙脱土：按重量比12~18：5：1取蒙脱土、硼砂、羧甲基纤维素于研钵混合，以350~550r/min研磨1~3h，得研磨料，取研磨料按重量比1：4~7加入质量分数为12%的氯化铵溶液混合搅拌1~3h，过滤，取滤饼烘干，即得预处理蒙脱土。
交联剂：按质量比15~25：1取质量分数为10%的乙酸铬溶液、戊二醛混合，即得交联剂。
填料：按重量比5~8：1：1取偏高岭土、重质碳酸钙、珍珠粉混合，即得填料。
复合胶料A的制备方法，包括如下步骤：
（1）取埃洛石于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：7~12加入浓度6mg/mL的氯仿混合搅拌12~20min，移至超声波震荡仪，以50~65kHz频率超声处理15~25min，出料，得分散液，取分散液按质量比12~20：5：1加入含硅液、辅料混合，以500~800r/min磁力搅拌40~60min，抽真空去除溶剂，得浓缩物，取浓缩物按质量比3~7：0.1加入固化剂于研钵混合，以300~500r/min研磨1~3h，得研磨料，取研磨料于模具，于120~140℃，以4.4~6.2MPa热压出料5~8min，自然冷却至室温，得热压料；
（2）按重量比12~16：1：2~5取热压料、蓖麻油、海藻酸钠于混料机混合，以500~800r/min搅拌2~4h，得混料，于35~55℃，按重量比15~25：1~3：55取混料、添加剂、水混合，以350~550r/min磁力搅拌2~4h，得复混料，取复混料减压蒸发至含水量为10~15%，即得复合胶料A。
复合胶料B的制备：于27~35℃，按质量比1：3~5：7：30~50取纳米二氧化硅、淀粉、预处理蒙脱土、质量分数为8%的NaOH溶液混合，以180~220r/min震荡30~55min，升温至60~70℃，加入纳米二氧化硅质量2~4倍的聚丙烯酰胺、纳米二氧化硅质量1~3倍的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌2~4h后，得混合料，于65~75℃，取混合料加入混合料质量1~3倍交联剂混合，保温搅拌处理20~24h，过滤，取滤饼于-10℃冷冻干燥4~8h，即得复合胶料B。
一种高耐压抗蠕变纸管胶，按重量份数计，包括如下组分：2~5份滑石粉、0.2~0.5份丙三醇、1~3份山梨酸钾、6~10份填料、30~50份水、30~50份复合胶料A、16~28份复合胶料B。
实施例1
含硅液：按质量比3：1：7取聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、浓度6mg/mL的氯仿混合，即得含硅液。
辅料：按重量比1：1：3取硬脂酸镁、微晶纤维素、聚乙烯蜡混合，即得辅料。
固化剂：按重量比2：1取乙烯基三胺、二乙胺混合，即得固化剂。
添加剂：按重量比1：2取十二烷基磺酸钠、烷基葡糖苷混合，即得添加剂。
预处理蒙脱土：按重量比12：5：1取蒙脱土、硼砂、羧甲基纤维素于研钵混合，以350r/min研磨1~3h，得研磨料，取研磨料按重量比1：4加入质量分数为12%的氯化铵溶液混合搅拌1h，过滤，取滤饼烘干，即得预处理蒙脱土。
交联剂：按质量比15：1取质量分数为10%的乙酸铬溶液、戊二醛混合，即得交联剂。
填料：按重量比5：1：1取偏高岭土、重质碳酸钙、珍珠粉混合，即得填料。
复合胶料A的制备方法，包括如下步骤：
（1）取埃洛石于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：7加入浓度6mg/mL的氯仿混合搅拌12min，移至超声波震荡仪，以50kHz频率超声处理15min，出料，得分散液，取分散液按质量比12：5：1加入含硅液、辅料混合，以500r/min磁力搅拌40min，抽真空去除溶剂，得浓缩物，取浓缩物按质量比3：0.1加入固化剂于研钵混合，以300r/min研磨1h，得研磨料，取研磨料于模具，于120℃，以4.4MPa热压出料5min，自然冷却至室温，得热压料；
（2）按重量比12：1：2取热压料、蓖麻油、海藻酸钠于混料机混合，以500r/min搅拌2h，得混料，于35℃，按重量比15：1：55取混料、添加剂、水混合，以350r/min磁力搅拌2h，得复混料，取复混料减压蒸发至含水量为10%，即得复合胶料A。
复合胶料B的制备：于27℃，按质量比1：3：7：30取纳米二氧化硅、淀粉、预处理蒙脱土、质量分数为8%的NaOH溶液混合，以180r/min震荡30min，升温至60℃，加入纳米二氧化硅质量2倍的聚丙烯酰胺、纳米二氧化硅质量1倍的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌2h后，得混合料，于65℃，取混合料加入混合料质量1倍交联剂混合，保温搅拌处理20h，过滤，取滤饼于-10℃冷冻干燥4h，即得复合胶料B。
一种高耐压抗蠕变纸管胶，按重量份数计，包括如下组分：2份滑石粉、0.2份丙三醇、1份山梨酸钾、6份填料、30份水、30份复合胶料A、16份复合胶料B。
实施例2
含硅液：按质量比3：1：13取聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、浓度6mg/mL的氯仿混合，即得含硅液。
辅料：按重量比1：1：7取硬脂酸镁、微晶纤维素、聚乙烯蜡混合，即得辅料。
固化剂：按重量比5：1取乙烯基三胺、二乙胺混合，即得固化剂。
添加剂：按重量比1：4取十二烷基磺酸钠、烷基葡糖苷混合，即得添加剂。
预处理蒙脱土：按重量比18：5：1取蒙脱土、硼砂、羧甲基纤维素于研钵混合，以550r/min研磨3h，得研磨料，取研磨料按重量比1：7加入质量分数为12%的氯化铵溶液混合搅拌3h，过滤，取滤饼烘干，即得预处理蒙脱土。
交联剂：按质量比25：1取质量分数为10%的乙酸铬溶液、戊二醛混合，即得交联剂。
填料：按重量比8：1：1取偏高岭土、重质碳酸钙、珍珠粉混合，即得填料。
复合胶料A的制备方法，包括如下步骤：
（1）取埃洛石于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：12加入浓度6mg/mL的氯仿混合搅拌20min，移至超声波震荡仪，以65kHz频率超声处理25min，出料，得分散液，取分散液按质量比20：5：1加入含硅液、辅料混合，以800r/min磁力搅拌60min，抽真空去除溶剂，得浓缩物，取浓缩物按质量比7：0.1加入固化剂于研钵混合，以500r/min研磨3h，得研磨料，取研磨料于模具，于140℃，以6.2MPa热压出料8min，自然冷却至室温，得热压料；
（2）按重量比16：1：5取热压料、蓖麻油、海藻酸钠于混料机混合，以800r/min搅拌4h，得混料，于55℃，按重量比25：3：55取混料、添加剂、水混合，以550r/min磁力搅拌4h，得复混料，取复混料减压蒸发至含水量为15%，即得复合胶料A。
复合胶料B的制备：于35℃，按质量比1：5：7：50取纳米二氧化硅、淀粉、预处理蒙脱土、质量分数为8%的NaOH溶液混合，以220r/min震荡55min，升温至70℃，加入纳米二氧化硅质量4倍的聚丙烯酰胺、纳米二氧化硅质量3倍的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌4h后，得混合料，于75℃，取混合料加入混合料质量3倍交联剂混合，保温搅拌处理24h，过滤，取滤饼于-10℃冷冻干燥8h，即得复合胶料B。
一种高耐压抗蠕变纸管胶，按重量份数计，包括如下组分：5份滑石粉、0.5份丙三醇、3份山梨酸钾、10份填料、50份水、50份复合胶料A、28份复合胶料B。
实施例3
含硅液：按质量比3：1：11取聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、浓度6mg/mL的氯仿混合，即得含硅液。
辅料：按重量比1：1：5取硬脂酸镁、微晶纤维素、聚乙烯蜡混合，即得辅料。
固化剂：按重量比3：1取乙烯基三胺、二乙胺混合，即得固化剂。
添加剂：按重量比1：3取十二烷基磺酸钠、烷基葡糖苷混合，即得添加剂。
预处理蒙脱土：按重量比15：5：1取蒙脱土、硼砂、羧甲基纤维素于研钵混合，以450r/min研磨2h，得研磨料，取研磨料按重量比1：5加入质量分数为12%的氯化铵溶液混合搅拌2h，过滤，取滤饼烘干，即得预处理蒙脱土。
交联剂：按质量比20：1取质量分数为10%的乙酸铬溶液、戊二醛混合，即得交联剂。
填料：按重量比7：1：1取偏高岭土、重质碳酸钙、珍珠粉混合，即得填料。
复合胶料A的制备方法，包括如下步骤：
（1）取埃洛石于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：9加入浓度6mg/mL的氯仿混合搅拌15min，移至超声波震荡仪，以55kHz频率超声处理20min，出料，得分散液，取分散液按质量比15：5：1加入含硅液、辅料混合，以700r/min磁力搅拌50min，抽真空去除溶剂，得浓缩物，取浓缩物按质量比5：0.1加入固化剂于研钵混合，以400r/min研磨2h，得研磨料，取研磨料于模具，于130℃，以5.2MPa热压出料7min，自然冷却至室温，得热压料；
（2）按重量比15：1：3取热压料、蓖麻油、海藻酸钠于混料机混合，以700r/min搅拌3h，得混料，于45℃，按重量比20：2：55取混料、添加剂、水混合，以450r/min磁力搅拌3h，得复混料，取复混料减压蒸发至含水量为12%，即得复合胶料A。
复合胶料B的制备：于30℃，按质量比1：4：7：40取纳米二氧化硅、淀粉、预处理蒙脱土、质量分数为8%的NaOH溶液混合，以200r/min震荡45min，升温至65℃，加入纳米二氧化硅质量3倍的聚丙烯酰胺、纳米二氧化硅质量2倍的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌3h后，得混合料，于70℃，取混合料加入混合料质量2倍交联剂混合，保温搅拌处理22h，过滤，取滤饼于-10℃冷冻干燥6h，即得复合胶料B。
一种高耐压抗蠕变纸管胶，按重量份数计，包括如下组分：3份滑石粉、0.3份丙三醇、2份山梨酸钾、8份填料、40份水、40份复合胶料A、22份复合胶料B。
对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合胶料A。
对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合胶料B。
对比例3：上海市某公司生产的高耐压抗蠕变纸管胶。
将上述实施例与对比例得到的高耐压抗蠕变纸管胶进行检测，抗压强度测试采用抗压强度测试仪进行检测，初粘时间的测定：实验在20±2℃下进行，将箱板纸剪切成50mm×50mm，50mm×60mm各三块，将纸管胶涂布于箱板纸，控制涂覆量为55g/m2，箱纸板上的纸管胶以刮净为原则，将大块均匀的粘在小块上，按下计时器，以手剥离时，箱板纸本体破坏率达100%为合格，记下计时器时间，将三次时间相加算出平均值，即为初粘时间。粘度:用旋转粘度计在30℃下按 GB2794 -81测定方法测定，得到的结果如表1所示。
表1：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
抗压强度/MPa 50.26 49.87 49.95 41.25 42.36 36.54
初粘时间/s 15 16 18 21 25 29
粘度/mpa.s 20154 19876 19957 15247 16329 12478
综合上述，从表1可以看出本发明的高耐压抗蠕变纸管胶效果更好，值得推广使用，以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，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 (1)

1.一种高耐压抗蠕变纸管胶，按重量份数计，包括如下组分：2~5份滑石粉、0.2~0.5份丙三醇、1~3份山梨酸钾、6~10份填料、30~50份水，其特征在于，还包括：30~50份复合胶料A、16~28份复合胶料B；
所述复合胶料A的制备方法，包括如下步骤：
（1）取埃洛石粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：7~12加入氯仿混合搅拌，超声处理，出料，得分散液，取分散液按质量比12~20：5：1加入含硅液、辅料混合搅拌，抽真空，得浓缩物，取浓缩物按质量比3~7：0.1加入固化剂混合研磨，得研磨料，取研磨料于120~140℃热压出料，冷却，得热压料；所述含硅液：按质量比3：1：7~13取聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、氯仿混合，即得含硅液；所述辅料：按重量比1：1：3~7取硬脂酸镁、微晶纤维素、聚乙烯蜡混合，即得辅料；所述固化剂：按重量比2~5：1取乙烯基三胺、二乙胺混合，即得固化剂；
（2）按重量比12~16：1：2~5取热压料、蓖麻油、海藻酸钠混合搅拌，得混料，于35~55℃，按重量比15~25：1~3：55取混料、添加剂、水混合搅拌，得复混料，取复混料减压蒸发，即得复合胶料A；所述步骤（2）中的添加剂：按重量比1：2~4取十二烷基磺酸钠、烷基葡糖苷混合，即得添加剂；
所述复合胶料B的制备：于27~35℃，按质量比1：3~5：7：30~50取纳米二氧化硅、淀粉、预处理蒙脱土、NaOH溶液混合震荡，升温至60~70℃，加入纳米二氧化硅质量2~4倍的聚丙烯酰胺、纳米二氧化硅质量1~3倍的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌，得混合料，于65~75℃，取混合料加入混合料质量1~3倍交联剂混合，保温搅拌处理，过滤，取滤饼冷冻干燥，即得复合胶料B；所述交联剂：按质量比15~25：1取乙酸铬溶液、戊二醛混合，即得交联剂；所述预处理蒙脱土：按重量比12~18：5：1取蒙脱土、硼砂、羧甲基纤维素混合研磨，得研磨料，取研磨料按重量比1：4~7加入氯化铵溶液混合搅拌，过滤，取滤饼烘干，即得预处理蒙脱土；
所述填料：按重量比5~8：1：1取偏高岭土、重质碳酸钙、珍珠粉混合，即得填料。
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