CN111349412A - 一种环保型胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种环保型胶粘剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化工领域，具体公开了一种环保型胶粘剂及其制备方法和应用，所述环保型胶粘剂包括A组分与B组分，所述B组分为固化剂；所述A组分包括以下的原料：醋酸乙烯类乳液、功能单体、无机填料、乳化剂、助剂、水与消泡剂。本发明提供的环保型胶粘剂不含甲醛、苯类物质等有毒有害物质，可以作为木材胶粘剂来制备得到板材制品，具有固化快速、粘合牢固、耐候性强的优点，解决了现有胶粘剂大多存在不够绿色环保，易对人体健康造成危害的问题；而提供的制备方法简单，制备的环保型胶粘剂不含甲醛，无毒，粘结强度高，可以保持产品不变型、不开裂，属于绿色环保产品。

Description

一种环保型胶粘剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及化工领域，具体是一种环保型胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着科技的进步和发展，人们对材料的要求越来越高。其中，板材是做成标准大小的扁平矩形建筑材料板，被广泛应用于建筑行业中，而在进行板材加工时，通常需要使用胶粘剂来进行粘接加工。
目前，由于胶粘剂可以实现同种或异种材料的连接，被广泛应用于木材加工、服装加工、机械制造、航天航空、交通运输等众多领域。而胶粘剂的环保问题也一直是人们关注的热点。通常，含甲醛、苯类物质等有毒有害物质的胶粘剂一直是家具厂、家装市场主要使用的粘合剂，由于甲醛是白血病的主要诱因，容易导致很多婴幼儿患上白血病，苯类物质是癌症的主要诱因，导致影响生物的生长和人类的健康。因此，现有的胶粘剂在实际使用时还存在以下不足：现有的胶粘剂大多存在环保问题，易对环境造成污染和对人体健康造成危害。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种环保型胶粘剂，以解决上述背景技术中提出的现有胶粘剂大多存在不够绿色环保，易对人体健康造成危害的问题。
本发明实施例是这样实现的：本发明提供一种环保型胶粘剂，包括A组分与B组分，其中，所述B组分为固化剂，所述A组分包括以下按照重量份的原料：醋酸乙烯类乳液40-60份、功能单体1-5份、无机填料15-25份、乳化剂0.05-0.2份、助剂0.55-1.7份、水5-30份以及适量的消泡剂。
作为本发明进一步的方案：所述A组分包括以下按照重量份的原料：醋酸乙烯类乳液40-60份、功能单体1-5份、无机填料15-25份、乳化剂0.05-0.2份、消泡剂0.05-0.2份、助剂0.55-1.7份、水5-30份。
作为本发明再进一步的方案：所述A组分包括以下按照重量份的原料：醋酸乙烯类乳液45-55份、功能单体2-4份、无机填料18-22份、乳化剂0.08-0.16份、消泡剂0.05-0.2份、助剂0.8-1.4份、水10-20份。
作为本发明再进一步的方案：所述醋酸乙烯类乳液是所述环保型胶粘剂的主体交联成分，决定胶合强度和固化速度；所述醋酸乙烯类乳液是以醋酸乙烯为单体并以水为分散介质进行乳液聚合而得的乳液产品，可以采用现有技术中的产品，例如，可以是醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物乳液、醋酸乙烯-羟甲基丙烯酰胺共聚物乳液等，具体产品型号根据需求进行选择，这里并不作限定。
作为本发明再进一步的方案：所述功能单体是可以提供特定功能基团的单体，可以延长开放时间，通常，所述功能单体包括表面活性单体、自交连功能单体、水溶性单体等。
作为本发明再进一步的方案：所述功能单体选自烯酸或烯酸酯中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述烯酸可以是甲基丙烯酸、丙烯酸、己烯酸等，可以是现有产品，具体产品型号根据需求进行选择，这里并不作限定。
作为本发明再进一步的方案：所述烯酸酯可以是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸羟乙酯等，可以是现有产品，具体产品型号根据需求进行选择，这里并不作限定。
作为本发明再进一步的方案：所述无机填料用于填充木材加工误差间隙，可以选自碳酸钙、氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸镁、硫酸钡、硅酸钙或二氧化硅中的一种或多种。
优选的，所述填料为硫酸钡或碳酸钙。
作为本发明再进一步的方案：所述乳化剂选自阴离子型乳化剂或非离子型乳化剂中的任意一种或多种。通过加入乳化剂提高功能单体分散速度。
作为本发明再进一步的方案：所述阴离子型乳化剂可以选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磷酸盐等。
作为本发明再进一步的方案：所述非离子型乳化剂可以选自聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇等。
作为本发明再进一步的方案：所述助剂包括杀菌剂与增稠剂，且所述杀菌剂与所述增稠剂的重量比是0.05-0.2：0.5-1.5。通过加入杀菌剂延长保质期，通过加入增稠剂提高产品粘度。
作为本发明进一步的方案：所述A组分与所述B组分的重量比是100：10-12，具体的，所述A组分与所述B组分是按照100：10-12的重量比进行配比混合搅拌均匀使用，按照实际温度条件，混合后可保留4至8小时使用。
作为本发明再进一步的方案：所述固化剂选自常温固化剂或加热固化剂。
所述固化剂选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的任意一种。
优选的，所述固化剂是多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
作为本发明进一步的方案：所述水可以是选自纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的任意一种，这里并不作限定，可以根据需要进行选择。
优选的，所述水是去离子水，通过加入去离子水，可以提高产品顺滑性，便于操作施工。
本发明实施例的另一目的在于提供一种环保型胶粘剂的制备方法，所述的环保型胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
1）按照比例称取水和乳化剂加入至反应釜中混合均匀，得到第一混合料；
2）按照比例称取醋酸乙烯类乳液、功能单体与无机填料混合均匀，得到第二混合料；
3）在63-66℃下将所述第一混合料中加入0.1-0.3倍（按照重量计）的所述第二混合料进行混合，搅拌10-30min进行乳化，调节pH至酸性后在72-76℃进行反应20-40min，得到第三混合料；
4）将剩余的所述第二混合料在78-82℃下加入至所述第三混合料中，搅拌混合均匀，保温20-40min，得到所述A组分，然后将所述A组分与所述B组分混合，得到所述环保型胶粘剂。
作为本发明再进一步的方案：所述调节pH所用试剂可为任意本领域常规pH调节用试剂，如氨水、氢氧化钠溶液、稀盐酸等，这里并不作限定。
作为本发明再进一步的方案：在所述的环保型胶粘剂的制备方法中，所述保温后还包括进行降温至不大于35℃后搅拌加入所述助剂混合均匀的步骤。
作为本发明再进一步的方案：在所述的环保型胶粘剂的制备方法中，所述A组分与所述B组分混合前还包括将所述A组分进行出料包装的步骤。
作为本发明再进一步的方案：在所述的环保型胶粘剂的制备方法中，所述乳化后以及所述将剩余的所述第二混合料在78-82℃下加入至所述第三混合料时均包括加入适量的消泡剂的步骤。通过加入消泡剂，消除因高速分散产生的气泡。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的环保型胶粘剂的制备方法制备得到的环保型胶粘剂。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的环保型胶粘剂在板材粘接中的应用，可以作为木材胶粘剂用于制备得到板材制品，所述板材制品部分包含所述的环保型胶粘剂，所述板材制品可以是非结构材及结构材用集成材等，所述环保型胶粘剂在生产上也可以对金属、陶瓷、玻璃等高能表面进行粘结，均具有很好的粘结性；具体的，所述环保型胶粘剂是将A组分与固化剂混合后通过固化作用来粘接板材，具有固化快速、粘合牢固、耐候性强的优点，同时，具有耐热、耐水、耐冻、耐机械等优点，可广泛用于高级实木产品的制造，一般固化72小时达到测试要求，所述环保型胶粘剂不含甲醛，无毒，不燃，耐候稳定，粘结强度高，可以保持产品不变型、不开裂，属绿色环保产品，有效期是1-2年。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的环保型胶粘剂的粘接强度高，通过采用醋酸乙烯类乳液、功能单体、无机填料、乳化剂、助剂等原料制备的环保型胶粘剂不含甲醛、苯类物质等有毒有害物质，可以作为木材胶粘剂来制备得到板材制品，具有固化快速、粘合牢固、耐候性强的优点，解决了现有胶粘剂大多存在不够绿色环保，易对人体健康造成危害的问题；而提供的制备方法简单，制备的环保型胶粘剂不含甲醛，无毒，粘结强度高，可以保持产品不变型、不开裂，属于绿色环保产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种环保型胶粘剂，包括A组分与B组分，其中，所述B组分为固化剂，具体是10kg的多亚甲基多苯基多异氰酸酯，所述A组分包括以下的原料：醋酸乙烯类乳液40kg、功能单体1kg、无机填料15kg、乳化剂0.05kg、助剂0.55kg、去离子水5kg、消泡剂0.05kg；其中，所述功能单体是甲基丙烯酸；所述无机填料是硫酸钡，所述乳化剂是十二烷基苯磺酸钠，所述助剂是0.05kg的杀菌剂与0.5kg的增稠剂。
在本实施例中，所述环保型胶粘剂的制备方法如下：
1）照比例称取水和乳化剂加入至反应釜中混合均匀，得到第一混合料；
2）按照比例称取醋酸乙烯类乳液、功能单体与无机填料混合均匀，得到第二混合料；
3）在63℃下将所述第一混合料中加入0.1倍重量的所述第二混合料进行混合，搅拌10min进行乳化，加入消泡剂0.0125kg，调节pH至酸性后在72℃进行反应20min，得到第三混合料；
4）将剩余的所述第二混合料在78℃下加入至所述第三混合料中，同时加入剩余的消泡剂，搅拌混合均匀，保温20min，进行降温至25℃后搅拌加入所述助剂混合均匀，得到所述A组分，然后将所述A组分与所述B组分混合，得到所述环保型胶粘剂。
实施例2
与实施例1相比，除了所述无机填料是硫酸钡10kg和碳酸钙5kg外，外，其他与实施例1相同。
实施例3
一种环保型胶粘剂，包括A组分与B组分，其中，所述B组分为固化剂，具体是12kg的间氨基甲胺，所述A组分包括以下的原料：醋酸乙烯类乳液60kg、功能单体5kg、无机填料25kg、乳化剂0.2kg、助剂1.7kg、去离子水30kg、消泡剂0.2kg；其中，所述功能单体是甲基丙烯酸甲酯；所述无机填料是碳酸钙，所述乳化剂是磷酸盐，所述助剂是0.2kg的杀菌剂与1.5kg的增稠剂。
在本实施例中，所述环保型胶粘剂的制备方法如下：
1）照比例称取水和乳化剂加入至反应釜中混合均匀，得到第一混合料；
2）按照比例称取醋酸乙烯类乳液、功能单体与无机填料混合均匀，得到第二混合料；
3）在66℃下将所述第一混合料中加入0.3倍重量的所述第二混合料进行混合，搅拌30min进行乳化，加入消泡剂0.05kg，调节pH至酸性后在76℃进行反应40min，得到第三混合料；
4）将剩余的所述第二混合料在82℃下加入至所述第三混合料中，同时加入剩余的消泡剂，搅拌混合均匀，保温40min，进行降温至35℃后搅拌加入所述助剂混合均匀，得到所述A组分，然后将所述A组分与所述B组分混合，得到所述环保型胶粘剂。
实施例4
一种环保型胶粘剂，包括A组分与B组分，其中，所述B组分为固化剂，具体是11kg的多亚甲基多苯基多异氰酸酯，所述A组分包括以下的原料：醋酸乙烯类乳液50kg、功能单体3kg、无机填料20kg、乳化剂0.12kg、助剂1.1kg、去离子水22kg、消泡剂0.11kg；其中，所述功能单体是甲基丙烯酸丁酯；所述无机填料是碳酸钙，所述乳化剂是聚氧乙烯醚，所述助剂是0.1kg的杀菌剂与1kg的增稠剂。
在本实施例中，所述环保型胶粘剂的制备方法如下：
1）照比例称取水和乳化剂加入至反应釜中混合均匀，得到第一混合料；
2）按照比例称取醋酸乙烯类乳液、功能单体与无机填料混合均匀，得到第二混合料；
3）在64℃下将所述第一混合料中加入0.2倍重量的所述第二混合料进行混合，搅拌20min进行乳化，加入消泡剂0.0275kg，调节pH至酸性后在74℃进行反应30min，得到第三混合料；
4）将剩余的所述第二混合料在80℃下加入至所述第三混合料中，同时加入剩余的消泡剂，搅拌混合均匀，保温30min，进行降温至30℃后搅拌加入所述助剂混合均匀，得到所述A组分，然后将所述A组分与所述B组分混合，得到所述环保型胶粘剂。
实施例5
与实施例4相比，除了在所述B组分中，各原料分别是：醋酸乙烯类乳液45kg、功能单体2kg、无机填料18kg、乳化剂0.08kg、消泡剂0.05kg、助剂0.8kg（所述助剂是0.1kg的杀菌剂与0.7kg的增稠剂）、去离子水10kg外，其他与实施例4相同。
实施例6
与实施例5相比，除了所述助剂是0.05kg的杀菌剂与0.5kg的增稠剂外，其他与实施例5相同。
实施例7
与实施例4相比，除了在所述B组分中，各原料分别是：醋酸乙烯类乳液55kg、功能单体4kg、无机填料22kg、乳化剂0.16kg、消泡剂0.2kg、助剂1.4kg（0.2kg的杀菌剂与1.7kg的增稠剂）、去离子水20kg外，其他与实施例4相同。
实施例8
与实施例7相比，除了所述助剂是0.05kg的杀菌剂与0.5kg的增稠剂外，其他与实施例7相同。
实施例9
与实施例3相比，除了所述功能单体是1kg的甲基丙烯酸与4kg的甲基丙烯酸丁酯外，其他与实施例3相同。
实施例10
与实施例3相比，除了所述功能单体是2kg的甲基丙烯酸、1kg的甲基丙烯酸甲酯与2kg的甲基丙烯酸丁酯外，其他与实施例3相同。
本发明有益效果如下，本发明制备的环保型胶粘剂的粘接强度高，通过采用醋酸乙烯类乳液、功能单体、无机填料、乳化剂、助剂等原料制备的环保型胶粘剂，不含甲醛、苯类物质等有毒有害物质，可以作为木材胶粘剂来制备得到板材制品，也可以对金属、陶瓷、玻璃等高能表面进行粘结，具有固化快速、粘合牢固、耐候性强的优点，同时，具有耐热、耐水、耐冻、耐机械等优点，而提供的制备方法简单，制备的所述环保型胶粘剂不含甲醛，无毒，不燃，耐候稳定，粘结强度高，可以保持产品不变型、不开裂，属绿色环保产品，解决了现有胶粘剂大多含甲醛、苯类物质等有毒有害物质，存在不够绿色环保，易对人体健康造成危害的问题，具有广阔的市场前景。
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作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种环保型胶粘剂，包括A组分与B组分，其特征在于，所述B组分为固化剂，所述A组分包括以下按照重量份的原料：醋酸乙烯类乳液40-60份、功能单体1-5份、无机填料15-25份、乳化剂0.05-0.2份、助剂0.55-1.7份、水5-30份以及适量的消泡剂。
2.根据权利要求1所述的环保型胶粘剂，其特征在于，所述A组分包括以下按照重量份的原料：醋酸乙烯类乳液45-55份、功能单体2-4份、无机填料18-22份、乳化剂0.08-0.16份、消泡剂0.05-0.2份、助剂0.8-1.4份、水10-20份。
3.根据权利要求1所述的环保型胶粘剂，其特征在于，所述功能单体选自烯酸或烯酸酯中的一种；所述乳化剂选自阴离子型乳化剂或非离子型乳化剂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的环保型胶粘剂，其特征在于，所述助剂包括杀菌剂与增稠剂，且所述杀菌剂与所述增稠剂的重量比是0.05-0.2：0.5-1.5。
5.根据权利要求1所述的环保型胶粘剂，其特征在于，所述A组分与所述B组分的重量比是100：10-12。
6.一种如权利要求1-5任一所述的环保型胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照比例称取水和乳化剂混合均匀，得到第一混合料；
2）按照比例称取醋酸乙烯类乳液、功能单体与无机填料混合均匀，得到第二混合料；
3）在63-66℃下将所述第一混合料中加入部分所述第二混合料进行混合，乳化，调节pH后在72-76℃进行反应，得到第三混合料；
4）将剩余的所述第二混合料在78-82℃下加入至所述第三混合料中，混合均匀，保温，得到所述A组分，然后将所述A组分与所述B组分混合，得到所述环保型胶粘剂。
7.根据权利要求6所述的环保型胶粘剂的制备方法，其特征在于，在所述的环保型胶粘剂的制备方法中，所述保温后还包括进行降温至不大于35℃后加入助剂的步骤。
8.根据权利要求6所述的环保型胶粘剂的制备方法，其特征在于，在所述的环保型胶粘剂的制备方法中，所述乳化后以及所述将剩余的所述第二混合料在78-82℃下加入至所述第三混合料时均包括加入消泡剂的步骤。
9.一种采用如权利要求6-8任一所述的环保型胶粘剂的制备方法制备得到的环保型胶粘剂。
10.一种如权利要求1或2或3或4或5或9所述的环保型胶粘剂在板材粘接中的应用。
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