CN111040671A - 一种快干型建材用水性胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快干型建材用水性胶粘剂，属于水性胶粘剂技术领域，解决了水性胶粘剂的干燥速度慢和初粘力低的问题，其技术要点是：包括以下按照重量份的原料：软单体30份、硬单体65份、交联单体3.5份、引发剂2份、PH缓冲剂0.8份、乳化剂0.13份、乙二醇12份、二丙二醇丁醚5份、橡胶乳液20份、氨水0.6份、水80份。本发明还公开了基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，采用带两个双建的丙烯酸酯单体季戊四醇三丙烯酸酯作为交联单体，并在最终的乳液中复配氯丁或SBS等橡胶，以提高水性胶粘剂的性能，干燥时间由原来的4小时可以粘贴使用提高到2小时，初粘力由原来的一天才可以起来力量到4小时可以起来力量。

Description

一种快干型建材用水性胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性胶粘剂技术领域，具体是一种快干型建材用水性胶粘剂及其制备方法。
背景技术
20世纪90年代国外建筑建材行业胶黏剂技术快速发展，实现了新的技术突破，胶黏剂工业增长率已经达到3％。随后我国建筑建材行业胶黏剂工业发展也呈现出较强的势头，平均增长率为20％左右。发展至今，胶黏剂已经成为我国建筑建材行业中的主要材料之一。随着环保、耐候、抗老化、耐腐蚀等性能要求的不断提高，促使胶黏剂的研发技术、生产工艺不断进步，新产品种类越来越多，更好地满足了建筑建材行业发展的需求。由于溶剂型胶粘剂干燥速度快，后期粘接性好，一直都得到广泛的应用。但随着环保的要求，水性胶粘剂取代溶剂型胶粘剂是未来的发展趋势。但水性胶粘剂干燥速度慢，初粘力差一直是困扰着使用者的问题。
因此，开发一种干燥速度快、初粘力强的建材用水性胶粘剂尤为迫切。
发明内容
为了解决水性胶粘剂的干燥速度慢和初粘力低问题，本发明的目的在于提供一种综合性能优异的丙烯酸酯乳液制备的快干型建材用水性胶粘剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种快干型建材用水性胶粘剂，包括以下按照重量份的原料：软单体20-40份、硬单体55-75份、交联单体2-5份、引发剂1-3份、PH缓冲剂0.5-1份、乳化剂0.11-0.15份、乙二醇8-15份、二丙二醇丁醚4-6份、橡胶乳液10-30份、氨水0.4-0.8份、水70-100份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：软单体25-35份、硬单体60-70份、交联单体3-4份、引发剂1.5-2.5份、PH缓冲剂0.6-0.9份、乳化剂0.12-0.14份、乙二醇10-13份、二丙二醇丁醚4.5-5.5份、橡胶乳液15-25份、氨水0.5-0.7份、水70-90份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：软单体30份、硬单体65份、交联单体3.5份、引发剂2份、PH缓冲剂0.8份、乳化剂0.13份、乙二醇12份、二丙二醇丁醚5份、橡胶乳液20份、氨水0.6份、水80份。
作为本发明再进一步的方案：所述的软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛脂、甲基丙烯酸乙酯中的一种或两种。
作为本发明再进一步的方案：所述的硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸乙烯之、叔碳酸乙烯酯中的一种或两种。
作为本发明再进一步的方案：所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
作为本发明再进一步的方案：所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种。
作为本发明再进一步的方案：所述的PH缓冲剂为碳酸氢钠。
作为本发明再进一步的方案：所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、op-10、烯丙氧基羟丙基磺酸钠中的一种或两种。
作为本发明再进一步的方案：所述的橡胶乳液为氯丁橡胶乳液或SBS乳液。
基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌10～20分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到78-81℃，搅拌15～25分钟；
3)预乳化结束后，称取2-5％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到83-86℃，滴加预乳液，乳液滴加3.5-4个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟15-20分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到65-70℃，加入PH缓冲剂，保温1-1.6个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝6-7，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用带两个双建的丙烯酸酯单体季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)作为交联单体，并在最终的乳液中复配氯丁或SBS等橡胶，以提高水性胶粘剂的性能；
干燥时间由原来的4小时可以粘贴使用提高到2小时，初粘力由原来的一天才可以起来力量到4小时可以起来力量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种快干型建材用水性胶粘剂，包括以下按照重量份的原料：软单体20份、硬单体55份、交联单体2份、引发剂1份、PH缓冲剂0.5份、乳化剂0.11份、乙二醇8份、二丙二醇丁醚4份、橡胶乳液10份、氨水0.4份、水70份。
进一步的，所述的软单体为丙烯酸异辛酯和丙烯酸乙酯按重量比1:1混合。
进一步的，所述的硬单体为苯乙烯和甲基丙烯酸乙酯按重量比1:1混合。
进一步的，所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
进一步的，所述的引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述的PH缓冲剂为碳酸氢钠。
进一步的，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠。
进一步的，所述的橡胶乳液为氯丁橡胶乳液。
基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌10分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到78℃，搅拌15分钟；
3)预乳化结束后，称取2％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到83℃，滴加预乳液，乳液滴加3.6个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟15分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到65℃，加入PH缓冲剂，保温1个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝6，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
实施例2
一种快干型建材用水性胶粘剂，包括以下按照重量份的原料：软单体25份、硬单体60份、交联单体3份、引发剂1.5份、PH缓冲剂0.6份、乳化剂0.12份、乙二醇10份、二丙二醇丁醚4.5份、橡胶乳液15份、氨水0.5份、水70份。
进一步的，所述的软单体为甲基丙烯酸异辛脂。
进一步的，所述的硬单体为甲基丙烯酸乙酯。
进一步的，所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
进一步的，所述的引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述的PH缓冲剂为碳酸氢钠。
进一步的，所述的乳化剂为op-10。
进一步的，所述的橡胶乳液为SBS乳液。
基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌11分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到79℃，搅拌16分钟；
3)预乳化结束后，称取3％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到84℃，滴加预乳液，乳液滴加3.6个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟16分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到66℃，加入PH缓冲剂，保温1.1个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝6，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
实施例3
一种快干型建材用水性胶粘剂，包括以下按照重量份的原料：软单体30份、硬单体65份、交联单体3.5份、引发剂2份、PH缓冲剂0.8份、乳化剂0.13份、乙二醇12份、二丙二醇丁醚5份、橡胶乳液20份、氨水0.6份、水80份。
进一步的，所述的软单体为丙烯酸丁酯。
进一步的，所述的硬单体为苯乙烯。
进一步的，所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
进一步的，所述的引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述的PH缓冲剂为碳酸氢钠。
进一步的，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠。
进一步的，所述的橡胶乳液为氯丁橡胶乳液。
基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌15分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到79℃，搅拌20分钟；
3)预乳化结束后，称取3％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到85℃，滴加预乳液，乳液滴加3.8个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟18分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到68℃，加入PH缓冲剂，保温1.3个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝7，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
实施例4
一种快干型建材用水性胶粘剂，包括以下按照重量份的原料：软单体35份、硬单体70份、交联单体4份、引发剂2.5份、PH缓冲剂0.9份、乳化剂0.14份、乙二醇13份、二丙二醇丁醚5.5份、橡胶乳液25份、氨水0.7份、水90份。
进一步的，所述的软单体为甲基丙烯酸异辛脂。
进一步的，所述的硬单体为叔碳酸乙烯酯。
进一步的，所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
进一步的，所述的引发剂为过硫酸铵。
进一步的，所述的PH缓冲剂为碳酸氢钠。
进一步的，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠。
进一步的，所述的橡胶乳液为氯丁橡胶乳液。
基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌18分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到80℃，搅拌20分钟；
3)预乳化结束后，称取4％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到85℃，滴加预乳液，乳液滴加4个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟15-20分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到69℃，加入PH缓冲剂，保温1.4个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝6，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
实施例5
一种快干型建材用水性胶粘剂，包括以下按照重量份的原料：软单体40份、硬单体75份、交联单体5份、引发剂3份、PH缓冲剂1份、乳化剂0.15份、乙二醇15份、二丙二醇丁醚6份、橡胶乳液30份、氨水0.8份、水100份。
进一步的，所述的软单体为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯按重量比1:1混合。
进一步的，所述的硬单体为醋酸乙烯之和叔碳酸乙烯酯按重量比1:1混合。
进一步的，所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
进一步的，所述的引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述的PH缓冲剂为碳酸氢钠。
进一步的，所述的乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠。
进一步的，所述的橡胶乳液为SBS乳液。
基于所述快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌20分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到81℃，搅拌25分钟；
3)预乳化结束后，称取5％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到83-86℃，滴加预乳液，乳液滴加4个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟20分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到70℃，加入PH缓冲剂，保温1.6个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝7，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
性能测试：
将实施例1-5制备的快干型建材用水性胶粘剂与一组现有胶粘剂进行测试：
a.初粘力检测
初粘力是胶粘剂在粘接后，采用初粘力测量计进行测试，具体测试方法如下：
样品制备：直接用6个样品分别涂胶，静置后每间隔测试一次初粘力，样品发生移动立即终止，直至达到预设5000N/m2，并记录下时间。
b.固含量检测
固含量是乳液在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数，即快干型建材用水性胶粘剂的有效成分。在胶粘剂行业，具体测试步骤如下：
①进行测试前，确保烘箱内的温度低于50℃；
②使用电子天平前，确保电子天平干净，调节电子天平以处于水平位置，调节零点；
③称量铝箔的重量，并记录数据M1；
④不要将铝箔移走，直接对电子天平进行调零；
⑤将木棒放进样品内充分润湿后，取约1g左右的样品于铝箔上，称量样品重量，记录数据M2，并将铝箔对折，确保样品均匀分布；
⑥重复步骤③～⑤，依照此再处理6个样品；
⑦将上述涂有样品的铝箔放入烘箱，并设定烘箱温度为70℃，然后开始升温加热，待烘箱达到70℃时，恒温干燥50分钟；
⑧干燥完成后，称量铝箔及样品残余量，记录数值M3；
⑨计算：固含量％＝(M3-M1)/M2×100％；
⑩结果：用百分比(％)表示单位，最终结果取三个样品的平均值。
c.pH值的检测
pH值的具体测定步骤如下：
①确保每天使用前，pH计已被校准；
②如果仪器使用前断电，则要先预热30分钟；
③把干净的电极和温度探针浸入待测样品中，待显示屏显示读数稳定时，将该pH数值记录下来；
④使用后，用蒸馏水将电极和温度探针清理干净；
⑤用塑料瓶装饱和氯化钾蒸馏水溶液，浸泡电极。
d.速干时间的检测
是①确保6个样品速干环境相同；
②并将粘胶的6个样品置于干净的样品测试箱中，粘胶后将时间记录下来；
③恒温下速干每间隔20分钟检测1次，直至胶面无胶痕，并将速干时间记录下来；
通过以上实验检测，此实施例中的快干型建材用水性胶粘剂的各项关键指标得到了控制，合格产品的各项关键指标如下表所示：
Figure BDA0002278077630000091
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：软单体20-40份、硬单体55-75份、交联单体2-5份、引发剂1-3份、PH缓冲剂0.5-1份、乳化剂0.11-0.15份、乙二醇8-15份、二丙二醇丁醚4-6份、橡胶乳液10-30份、氨水0.4-0.8份、水70-100份。
2.根据权利要求1所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：软单体25-35份、硬单体60-70份、交联单体3-4份、引发剂1.5-2.5份、PH缓冲剂0.6-0.9份、乳化剂0.12-0.14份、乙二醇10-13份、二丙二醇丁醚4.5-5.5份、橡胶乳液15-25份、氨水0.5-0.7份、水70-90份。
3.根据权利要求2所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：软单体30份、硬单体65份、交联单体3.5份、引发剂2份、PH缓冲剂0.8份、乳化剂0.13份、乙二醇12份、二丙二醇丁醚5份、橡胶乳液20份、氨水0.6份、水80份。
4.根据权利要求3所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，所述的软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛脂、甲基丙烯酸乙酯中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，所述的硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸乙烯之、叔碳酸乙烯酯中的一种或两种。
6.根据权利要求5所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，所述的交联单体为季戊四醇三丙烯酸酯。
7.根据权利要求6所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，PH缓冲剂为碳酸氢钠。
8.根据权利要求7所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、op-10、烯丙氧基羟丙基磺酸钠中的一种或两种。
9.根据权利要求8所述的快干型建材用水性胶粘剂，其特征在于，所述的橡胶乳液为氯丁橡胶乳液或SBS乳液。
10.一种如权利要求9所述的快干型建材用水性胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)将软单体、硬单体、交联单体、橡胶乳液、水加入到反应容器内，设置搅拌速度为30转/分钟，搅拌10～20分钟，边搅拌边向所述反应容器内缓慢加入乳化剂；
2)乳化剂投加完毕后，将搅拌速度设置为60转/分钟，水浴加热到78-81℃，搅拌15～25分钟；
3)预乳化结束后，称取2-5％的预乳液作为种子乳液，加入到反应釜的釜底，剩余的乳液加入乙二醇、二丙二醇丁醚，反应半个小时(冷凝管无回流现象)；
4)反应温度提高到83-86℃，滴加预乳液，乳液滴加3.5-4个小时滴加完毕，引发剂溶液延迟15-20分钟滴加完毕；
5)滴加完预乳液后，温度降到65-70℃，加入PH缓冲剂，保温1-1.6个小时；
6)降温到40℃以下，加入氨水中和到PH＝6-7，搅拌完全，用滤网过滤，完成实验；
7)加入橡胶乳液进行复配。
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