CN111662653B - 一种水性海绵喷胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性海绵喷胶及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：(1)将淀粉和/或糊精溶解在水中，加入石墨烯，升温，搅拌均匀，得到溶液A；(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温，加入苯甲酸钠和甲壳素，搅拌得到溶液B；(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入氯丁胶乳液，搅拌得到所述水性海绵喷胶。本发明提供的制备方法工艺简单，操作速度快，原料成本低，具有显著优势，通过本发明制备方法制备得到的水性环保海绵喷胶，粘性强，粘接度高，绿色环保，具有非常广阔的市场应用前景，是真正的环境友好型产品。

Description

一种水性海绵喷胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于精细高分子化工领域，具体涉及一种水性海绵喷胶及其制备方法和应用。

背景技术

喷胶的用途非常广泛，使用于沙发海绵、泡棉、布料、皮革、纸张、木板、塑料、PVC、PE、EVA、金属、橡胶、隔热棉、防火板、铝塑板等材质的粘合。沙发喷胶、海绵喷胶，沙发、床垫、转椅等都使用到喷胶。

目前，市场上销售的部分喷胶含有三苯(苯、甲苯、二甲苯)类有毒或者高毒性溶剂，在产品使用过程中都会不同程度地造成工人中毒，而且严重污染环境；有些产品尽管部分解决了毒性问题，但是其生产成本较高，市场利润低。溶剂型海绵皮革喷胶具干燥速度快，粘接性强度高，操作方便，价格便宜，极受市场青睐。但传统的溶剂型喷胶仍具有毒性高，易燃易爆的缺点，一直困扰着业内人士，制约其行业发展，市面上现有水性聚氨酯海绵皮革喷胶，价格昂贵，各项性能不尽如人意，达不到应用要求。

CN105219297A公开了一种皮革胶黏剂，其配方组成氯丁橡胶80-85g、甲醛24-40g、水溶性混合溶剂17-27g、二盐基硬酯酸10-12g、防霉剂5-8g。其制备复杂，含有毒性物质甲醛等，不适宜广泛应用。

因此，目前需要开发出一种配方简单，环保无污染、粘度高、粘结性强、无毒性的环保型喷胶。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性海绵喷胶及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种水性海绵喷胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉和/或糊精溶解在水中，加入石墨烯，升温，搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温，加入苯甲酸钠和甲壳素，搅拌得到溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入氯丁胶乳液，搅拌得到所述水性海绵喷胶。

本发明提供的制备方法，制备工艺简单，操作速度快，原料成本低，具有显著优势；而且，通过本发明制备方法制备得到的水性环保海绵喷胶中，粘性强，粘接度高，抗菌性好，绿色环保(没有废水、废气、废料)，具有非常广阔的市场应用前景。

在本发明中，步骤(1)所述淀粉和/或糊精在升温加热时交联为网状结构，与石墨烯的片层结构交织在一起，形成类似海绵结构，也增强了材料的韧性，使得作为胶黏剂时，胶黏胶层部分也能具有很好的强度和韧性，提高产品的整体性能，并且淀粉和/或糊精以及石墨烯可以对产品的胶黏强度有一定影响，二者配合并配合氯丁胶赋予产品良好的粘结强度。

优选地，步骤(1)中所述糊精为木薯糊精。

优选地，步骤(1)中所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉或马铃薯淀粉中的一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(1)中所述淀粉和/或糊精的总质量与水的质量比为1:(1.5-4)，例如1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.5、1:2.8、1:3、1:3.3、1:3.6、1:3.8或1:4。

优选地，步骤(1)中所述淀粉和/或糊精的质量与石墨烯的质量比为(10-20)：1，例如10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1或20:1。在该质量比范围内，既可以保证形成良好的网络结构，又可以保证石墨烯不团聚，如果石墨烯过多，则会产生石墨烯团聚，不利于整体机械性能的发挥，并且会影响产品的粘结强度，如果淀粉和/或糊精太多，则交联网络过于密集，使得产品海绵状组织过密，也不利于产品柔韧性。

优选地，步骤(1)中所述升温为升温至80-95℃，例如可以是80℃、82℃、84℃、85℃、87℃、91℃、93℃或95℃。在该温度下淀粉和/或糊精形成网状结构。

优选地，步骤(1)中所述搅拌的时间为15-50min，例如可以是15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min或50min。

优选地，步骤(2)中所述降温为降温至20-40℃，例如可以是20℃、25℃、28℃、30℃、32℃、35℃、37℃或40℃。

优选地，步骤(2)中所述搅拌的时间为5-25min，例如可以是5min、10min、15min、20min或25min。

优选地，步骤(2)中相对于1kg溶液A，所述苯甲酸钠的加入质量为4.2-12.5g，例如可以是4.2g、5g、6g、7g、8g、9g、10g、11g或12.5g。

优选地，步骤(2)中相对于1kg溶液A，所述甲壳素的加入质量为3.2-8.0g，例如可以是3.2g、3.5g、3.8g、4g、4.3g、4.5g、4.8g、5g、5.4g、5.8g、6g、6.5g、6.8g、7g、7.4g、7.8g或8g。

在本发明中，所述苯甲酸钠作为抗菌剂和防腐剂，能够提高产品的抗菌防腐能力，所述甲壳素作为一种抗菌剂，同样能够提高产品的抗菌能力。两者联合作用，共同提高产品抗菌能力。

优选地，步骤(3)中所述氯丁胶乳液为水性氯丁胶。

优选地，所述水性氯丁胶为阴离子水性氯丁胶。

优选地，相对于1kg溶液B，加入所述氯丁胶乳液的质量为0.25-0.8kg，例如可以是0.25kg、0.3kg、0.375kg、0.4kg、0.45kg、0.5kg、0.6kg、0.7kg或0.8kg。

在本发明中，所述氯丁胶乳液作为胶黏剂，初黏力大、黏结强度高，但是其耐热性差，为了保证材料整体的耐热性能，也不易添加太多的氯丁胶乳液，在本发明中，其用量控制在相对于1kg溶液B，加入的质量为0.25-0.8kg，能够良好地保持材料整体性能。

优选地，步骤(3)中所述搅拌时间为10-30min，例如可以是10min、15min、20min、25min或30min。

在本发明中，制备方法简单，原料相容性好，生产工艺操作简便，制备出的产品具有优良的性能，无毒性、粘性强、粘结度高，抗菌性佳，绿色环保，价格低廉，易于应用。

进一步地，本发明提供一种所述的水性海绵喷胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉和/或糊精溶解在水中，相对于12kg水，加入淀粉和/或糊精的质量为3-8kg，加入石墨烯，所述淀粉和/或糊精的质量与石墨烯的质量比为(10-20)：1，升温至80-95℃，经15-50min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至20-40℃，而后相对于1kg溶液A，加入质量为4.2-12.5g的苯甲酸钠，以及3.2-8.0g的甲壳素，经5-25min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入氯丁胶乳液，相对于1kg溶液B加入的氯丁胶乳液的质量为0.25-0.8kg，经10-30min搅拌得到所述水性海绵喷胶。

另一方面，本发明提供了如上所述的制备方法制备得到的水性海绵喷胶。

本发明制备方法制备得到的水性海绵喷胶粘结强度高，具有高抑菌性，并且安全无毒。

另一方面，本发明提供了如上所述的水性海绵喷胶作为胶黏剂的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的制备方法，制备工艺简单，操作速度快，原料成本低，具有显著优势；通过本发明制备方法制备得到的水性环保海绵喷胶，粘度为58-62mPa.s，粘结强度为2.03-2.15MPa，具有高达90％以上的抑菌率，并且未检出甲醛含量，安全无毒，绿色环保(没有废水、废气、废料)，具有非常广阔的市场应用前景，是真正的环境友好型产品。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例通过以下步骤制备水性环保喷胶。

(1)将质量0.3kg的木薯糊精溶解在0.7kg水中，加入0.05kg石墨烯，升温至90℃，经30min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至30℃，加入7g苯甲酸钠，以及4.0g的甲壳素，经10min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入0.25kg氯丁胶乳液，经20min搅拌得到水性海绵喷胶。

实施例2

本实施例通过以下步骤制备水性环保喷胶。

(1)将质量0.2kg的玉米淀粉溶解在0.8kg水中，，加入0.1kg石墨烯，升温至95℃，经50min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至40℃，加入10g苯甲酸钠，以及8.0g的甲壳素，经25min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入0.75kg氯丁胶乳液，经30min搅拌得到水性海绵喷胶。

实施例3

本实施例通过以下步骤制备水性环保喷胶。

(1)将质量0.4kg的马铃薯淀粉溶解在0.6kg水中，加入0.08kg石墨烯，升温至80℃，经15min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至20℃，加入5g苯甲酸钠，以及5g的甲壳素，经5min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入0.3kg氯丁胶乳液，经10min搅拌得到水性海绵喷胶。

实施例4

本实施例通过以下步骤制备水性环保喷胶。

(1)将质量0.35kg的木薯淀粉溶解在0.65kg水中，加入0.06kg石墨烯，升温至90℃，经40min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至33℃，加入7g苯甲酸钠，以及7.8g的甲壳素，经8min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入0.45kg氯丁胶乳液，经15min搅拌得到水性海绵喷胶。

实施例5

本实施例通过以下步骤制备水性环保喷胶。

(1)将质量0.2kg的木薯淀粉溶解在0.8kg水中，加入0.07kg石墨烯，升温至90℃，经20min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至30℃，加入12g苯甲酸钠，以及5g的甲壳素，经8min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入0.65kg氯丁胶乳液，经10min搅拌得到水性海绵喷胶。

对比例1

该对比例与实施例1不同之处在于不加入石墨烯，其余制备方法以及物质用量均与实施例1相同。

对比例2

该对比例与实施例1不同之处在于步骤(1)不加入木薯糊精，其余制备方法以及物质用量均与实施例1相同。

对比例3

该对比例与实施例1不同之处在于步骤(1)中加入的石墨烯的量为0.01kg，其余制备方法以及物质用量均与实施例1相同。

对比例4

该对比例与实施例1不同之处在于步骤(1)中加入的石墨烯的量为0.2kg，其余制备方法以及物质用量均与实施例1相同。

对比例5

该对比例与实施例1不同之处在于步骤(2)中不加入苯甲酸钠，甲壳素的用量为11g。

对比例6

该对比例与实施例1不同之处在于步骤(2)中不加入甲壳素，苯甲酸钠的用量为11g。

将上述实施例1-5以及对比例1-6制备得到的水性海绵喷胶进行粘度、粘结强度和甲醛释放量以及抗菌性方面的性能测试，其中粘度按照GB/T 1723测定，粘结强度按照GB/T17657-2013规定的胶合强度测试方法测试，甲醛释放量按照GB/T17657-2013规定的干燥器法测定，抗菌性测试采用如下方法：采用常规方法配制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌悬液，用无菌移液管吸取0.1mL所述菌悬液，均匀涂布在已经灭菌的分别附有实施例1-5以及对比例1-6制备得到的水性海绵喷胶胶膜的玻璃基片上(每个样品5个重复)，静置培养20h，然后用培养基将水性海绵喷胶胶膜以及其上的菌悬液洗至三角瓶中，加入20mL培养基在摇床中培养18-22h；然后使用分光光度计(波长设定为540nm)测定三角瓶中菌液的吸光度值。测试结果如表1所示：

表1

由表1结果可以看出，本发明所述的水性海绵喷胶的粘度为58-62mPa.s，粘结强度为2.03-2.15MPa，具有高达90％以上的抑菌率，并且未检出甲醛含量，安全无毒，绿色环保。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的水性海绵喷胶及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (14)

1.一种水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉和/或糊精溶解在水中，加入石墨烯，升温，搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温，加入苯甲酸钠和甲壳素，搅拌得到溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入氯丁胶乳液，搅拌得到所述水性海绵喷胶；

步骤(1)中所述淀粉和/或糊精的总质量与石墨烯的质量比为(10-20)：1；

相对于1kg溶液B，加入所述氯丁胶乳液的质量为0.25-0.8kg；

步骤(1)中所述升温为升温至80-95℃，步骤(2)中所述降温为降温至20-40℃。

2.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述糊精为木薯糊精。

3.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉或马铃薯淀粉中的一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述淀粉和/或糊精的总质量与水的质量比为1:(1.5-4)。

5.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的时间为15-50min。

6.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的时间为5-25min。

7.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中相对于1kg溶液A，所述苯甲酸钠的加入质量为4.2-12.5g。

8.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中相对于1kg溶液A，所述甲壳素的加入质量为3.2-8.0g。

9.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述氯丁胶乳液为水性氯丁胶。

10.根据权利要求9所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，所述水性氯丁胶为阴离子水性氯丁胶。

11.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述搅拌时间为10-30min。

12.根据权利要求1所述的水性海绵喷胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将淀粉和/或糊精溶解在水中，加入石墨烯，所述淀粉和/或糊精的总质量与水的质量比为1:(1.5-4)，所述淀粉和/或糊精的总质量与石墨烯的质量比为(10-20)：1，升温至80-95℃，经15-50min搅拌均匀，得到溶液A；

(2)将步骤(1)中得到的溶液A降温至20-40℃，而后相对于1kg溶液A，加入质量为4.2-12.5g的苯甲酸钠，以及3.2-8.0g的甲壳素，经5-25min搅拌得到淀粉溶液B；

(3)向步骤(2)得到的溶液B中加入氯丁胶乳液，相对于1kg溶液B加入的氯丁胶乳液的质量为0.25-0.8kg，经10-30min搅拌得到所述水性海绵喷胶。

13.根据权利要求1-12任一项所述的制备方法制备得到的水性海绵喷胶。

14.根据权利要求13所述的水性海绵喷胶作为胶黏剂的应用。