CN112266763B - 一种砂粒胶粘剂的制备方法及其在砂纸加工中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂粒胶粘剂的制备方法及其在砂纸加工中的应用，涉及胶粘剂技术领域，本发明以骨胶作为原料，经化学接枝法制得改性骨胶，并由改性骨胶制得单一组分的胶粘剂，所制胶粘剂不含溶剂，经加热即可用于粘接砂粒，不仅简化了胶粘剂的组成，还解决了常规胶粘剂包含有毒有害的有机溶剂的问题，并且所制胶粘剂的耐水性强，制得的砂纸可以适用于湿磨的加工环境。

Description

一种砂粒胶粘剂的制备方法及其在砂纸加工中的应用

技术领域：

本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种砂粒胶粘剂的制备方法及其在砂纸加工中的应用。

背景技术：

砂纸，俗称砂皮，一种供研磨用的材料，用以研磨金属、木材等表面，以使其光洁平滑，通常在原纸上胶着各种研磨砂粒而成。根据不同的研磨物质，有金刚砂纸、人造金刚砂纸、玻璃砂纸等多种。干磨砂纸(木砂纸)用于磨光木、竹器表面。耐水砂纸(水砂纸)用于在水中或油中磨光金属或非金属工件表面。原纸全部用未漂硫酸盐木浆抄成，纸质强韧，耐磨耐折，并有良好的耐水性，将玻璃砂等研磨物质用树胶等胶粘剂粘着于原纸，经干燥而成。

目前，应用于砂纸加工的胶粘剂多采用溶剂型胶粘剂，虽然能够使砂粒牢固粘接在原纸上，但由于有机溶剂的添加而存在污染环境和危害人体健康的问题。

骨胶是一种使用最为广泛的动物类黏结材料，因其外观为珠状也称作珠状骨胶。骨胶的特点是：黏结性能好，强度高，水分少，干燥快，黏结定型好，且价格低廉、使用方便。骨胶的胶膜形成后很坚固，富有弹性；但骨胶不耐水，遇水会使胶层膨胀而失去黏结强度。因此，本发明基于骨胶的环保性和黏结性来制备砂粒胶粘剂，同时需要解决骨胶耐水性差的问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种砂粒胶粘剂的制备方法，采用化学接枝法对骨胶进行改性处理制得改性骨胶，制得的改性骨胶直接作为砂粒胶粘剂以应用于砂纸的加工。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种砂粒胶粘剂的制备方法，先向热水中加入骨胶，搅拌后静置使骨胶充分溶胀，再加入2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺和碳酸钾，加热反应，反应完成后先自然冷却再低温冷却，过滤，取滤渣，水洗，烘干，得到改性骨胶，改性骨胶经加热熔融后形成砂粒胶粘剂。

所述热水的温度为60-80℃。

所述溶胀时间为15-60min。

所述热水、骨胶、2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺的质量比为1-5:1:0.5-5。

所述2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺、碳酸钾的摩尔比为1:1-1.05。

所述加热反应的温度为80-100℃。

所述低温冷却的温度为5-10℃。

所述加热熔融的温度为58±2℃。

骨胶结构中含有大量的羟基、氨基等极性基团，故对极性材料具有很强的粘接能力。但同时由于羟基的大量存在，导致骨胶的亲水性强，使所制胶粘剂的耐水性差。并且骨胶遇水后容易腐败变质，从而影响粘接性能和施胶操作。本发明并未采用本领域常规的水解方式对骨胶分子进行断裂，而是直接对骨胶分子进行了接枝改性，将骨胶分子结构中的部分羟基转变为醚基，并引入脲基和磺酰胺基以提高胶粘剂的粘接强度，而骨胶分子中保留的羟基可以保证胶粘剂的粘接能力，解决了骨胶耐水性差的问题。

骨胶分子与2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺的反应方程式：

其中，R为骨胶分子的简写。

在上述反应中碳酸钾起到缚酸剂的作用，中和反应生成的氯化氢。经红外光谱监测反应，显示-OH吸收峰的强度减弱，并出现-O-的吸收峰。

本发明制备的改性骨胶在5-10℃下凝固形成胶状，通过低温冷却将改性骨胶与副产物氯化钾分离，而改性骨胶加热至58±2℃即可熔融，从而作为砂粒胶粘剂以发挥粘接砂粒的作用。

上述制备的砂粒胶粘剂在砂纸加工中的应用。将本发明制备的改性骨胶用于胶粘砂粒时显示出优良的粘接效果，可以使砂粒牢固粘接在原纸上，并且所形成的胶膜耐水性好，从而使砂纸适用于湿磨的加工环境。

本发明的有益效果是：本发明以骨胶作为原料，经化学接枝法制得改性骨胶，并由改性骨胶制得单一组分的胶粘剂，所制胶粘剂不含溶剂，经加热即可用于粘接砂粒，不仅简化了胶粘剂的组成，还解决了常规胶粘剂包含有毒有害的有机溶剂的问题，并且所制胶粘剂的耐水性强，制得的砂纸可以适用于湿磨的加工环境。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

以下实施例和对比例中的骨胶购自廊坊晨坤化工建材有限公司，原纸购自浙江金昌特种纸股份有限公司，人造金刚砂购自石家庄振兴建筑材料有限公司。

实施例1

先向15g 60℃热水中加入5.2g骨胶，搅拌后静置使骨胶溶胀30min，再加入10.3g2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺和5.8g碳酸钾，加热至85℃反应3h，反应完成后先自然冷却至35℃再低温冷却5℃，过滤，取滤渣，水洗，烘干，得到改性骨胶，改性骨胶经加热至58℃熔融后形成砂粒胶粘剂。

实施例2

先向15g 60℃热水中加入5.8g骨胶，搅拌后静置使骨胶溶胀30min，再加入10.3g2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺和5.8g碳酸钾，加热至85℃反应3h，反应完成后先自然冷却至35℃再低温冷却5℃，过滤，取滤渣，水洗，烘干，得到改性骨胶，改性骨胶经加热至58℃熔融后形成砂粒胶粘剂。

实施例3

先向15g 60℃热水中加入4.8g骨胶，搅拌后静置使骨胶溶胀30min，再加入10.3g2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺和5.8g碳酸钾，加热至85℃反应3h，反应完成后先自然冷却至35℃再低温冷却5℃，过滤，取滤渣，水洗，烘干，得到改性骨胶，改性骨胶经加热至58℃熔融后形成砂粒胶粘剂。

对上述制备的胶粘剂进行性能测定：将加热熔融后的砂粒胶粘剂涂布于原纸上，再平铺人造金刚砂，25℃下固化3h，得到砂纸。测定砂纸的初始粘接强度，再将砂纸浸没于40℃热水中5h，测定耐水粘接强度。测定结果见表1所示。表1中的空白例是指未对骨胶进行化学改性而直接将骨胶加热熔融后作为砂粒胶粘剂。

表1砂粒胶粘剂的粘接强度

	初始粘接强度/MPa	耐水粘接强度/MPa
			实施例1	8.05	7.69
实施例2	7.71	7.26
			实施例3	8.38	8.11
空白例	5.74	2.42

由表1可以看出，实施例通过对骨胶的改性处理不仅能够提高胶粘剂的耐水性，还能增强胶粘剂的粘接强度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：先向热水中加入骨胶，搅拌后静置使骨胶充分溶胀，再加入2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺和碳酸钾，加热反应，反应完成后先自然冷却再低温冷却，过滤，取滤渣，水洗，烘干，得到改性骨胶，改性骨胶经加热熔融后形成砂粒胶粘剂。

2.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述热水的温度为60-80℃。

3.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述溶胀时间为15-60min。

4.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述热水、骨胶、2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺的质量比为1-5:1:0.5-5。

5.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述2-(3-(2-氯乙基)脲基)-N,N-二甲基乙磺酰胺、碳酸钾的摩尔比为1:1-1.05。

6.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述加热反应的温度为80-100℃。

7.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述低温冷却的温度为5-10℃。

8.根据权利要求1所述的砂粒胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述加热熔融的温度为58±2℃。

9.权利要求1-8任意一项制备的砂粒胶粘剂在砂纸加工中的应用。