CN112457782B - 一种胶水及其制备方法及其运用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及胶黏剂领域，具体公开了一种胶水及其制备方法及其运用。一种胶水，由包含以下重量份的原料制成：轻烧氧化镁26~34份；无水氯化镁17~22份；DEIPA 0.08~0.12份；聚氨酯改性苯丙乳液3.2~3.7份；水65~73份；其制备方法为：将无水氯化镁与水搅拌，再加入轻烧氧化镁，搅拌并形成第一预混液，然后在第一预混液中逐滴加入聚氨酯改性苯丙乳液，滴加完毕后搅拌得到第二预混液，最后在第二预混液中加入DEIPA，继续搅拌，制得胶水。本申请的胶水可用于制备胶合板。本申请的胶水具有提高胶水的耐水性能的优点。

Description

一种胶水及其制备方法及其运用

技术领域

本申请涉及胶黏剂领域，更具体地说，它涉及一种胶水及其制备方法及其运用。

背景技术

胶水是人们在生产工作以及日常生活中常用到的产品，胶水一般是用来连接两个物体的物质，人们会根据不同应用场景而设计出不同种类的浇水，使得胶水可用于粘接纸张、板材和金属等等，胶水已成为目前生产和生活不可或缺的一部分。

对于板材与板材之间的粘接，例如木板与木板的粘接，人们常用的胶水有酚醛树脂胶和脲醛树脂胶，两者都具有胶合强度高、耐弱酸、耐弱碱、绝缘性能好和价格便宜的优点，另外酚醛树脂胶的耐热性能好，因此酚醛树脂胶和脲醛树脂胶的应用广泛。然而由于酚醛树脂胶和脲醛树脂胶的制备原料均含有甲醛，酚醛树脂胶和脲醛树脂胶出现甲醛游离时，甲醛释放到环境中，会对人体造成伤害。

为了减少对人体的伤害，人们开始寻找替代酚醛树脂胶和脲醛树脂胶的木板胶水，镁系胶水的出现很好的解决了甲醛释放的问题，镁系胶水属于水固型无机胶黏剂，一般由氧化镁和氯化镁制得，制备过程不含甲醛，因此对人体的伤害降低。

然而在实际生产和应用中发现，镁系胶水的耐水性能较差，在湿度较大的环境容易发生粘接失效的情况，有待改进。

发明内容

为了提高胶水的耐水性，本申请提供一种胶水及其制备方法及其运用。

第一方面，本申请提供一种胶水，采用如下的技术方案：

一种胶水，由包含以下重量份的原料制成：

轻烧氧化镁 26～34份；

无水氯化镁 17～22份；

DEIPA 0.08～0.12份；

聚氨酯改性苯丙乳液 3.2～3.7份；

水 65～73份；

所述聚氨酯改性苯丙乳液的制备方法为：将苯乙烯、丙烯酸正丁酯、水性聚氨酯、乳化剂和水混合搅拌，升温至70～80℃，逐滴加入引发剂溶液，反应2.5～3.5h，冷却至室温，得到聚氨酯改性苯丙乳液。

通过采用上述技术方案，DEIPA为二乙醇单异丙醇胺，轻烧氧化镁、氯化镁和水发生水化作用并形成具有粘接性能的镁系胶水，由于加入聚氨酯改性苯丙乳液，并在DEIPA调节镁系胶水水化速率的作用下，苯丙乳液与镁系胶水结合，提高胶水的与板材的胶合强度，苯丙乳液形成的膜可以有效阻止外部的水分进入胶水内部，而且由于聚氨酯对苯丙乳液改性的作用，提高了阻水效果，因此使得胶水具有更强的耐水性。

优选的，所述水性聚氨酯为水玻璃改性聚氨酯，所述水玻璃改性聚氨酯的制备方法为：将水玻璃、KH550与水搅拌混合，逐滴加入水性聚氨酯，继续搅拌30～40min，得到水玻璃改性聚氨酯，所述水性聚氨酯、KH550、水玻璃和水的重量比为10:(0.4～0.7):(6～8):(90～100)。

通过采用上述技术方案，聚氨酯先与水玻璃共混，进一步促进聚氨酯改性苯丙乳液固化成膜的稳定效果，从而提高胶水的耐水性能。

优选的，胶水原料还包括重量份为0.17～0.23份的硅酸钙和重量份为0.1～0.14份的高岭土。

通过采用上述技术方案，硅酸钙和高岭土的加入，有助于提高聚氨酯改性苯丙乳液的成膜致密性，并且提高胶水的耐水性和热稳定性。

优选的，所述硅酸钙的粒径为1.6～2.0μm，所述高岭土的粒径为1.3～1.7μm。

通过采用上述技术方案，上述粒径的硅酸钙和高岭土对胶水的耐水性和热稳定性的提高更佳。

优选的，所述硅酸钙和高岭土均经过KH570处理，处理方法为：将硅酸钙、高岭土、KH570和乙醇混合搅拌40～50min，过滤得固体，烘干，所述硅酸钙与高岭土的总重量、KH570的重量和乙醇的重量之比为10:(0.6～0.68):(50～60)。

通过采用上述技术方案，减少硅酸钙和高岭土在聚氨酯改性苯丙乳液中团聚的情况，进一步提高胶水的耐水性和热稳定性。

优选的，所述苯乙烯、丙烯酸正丁酯、水性聚氨酯、乳化剂、引发剂溶液和水的重量比为10:(9～10):(3.5～4.5):(0.5～0.8):(5～7):(30～40)，所述引发剂溶液由重量份为1份的引发剂和重量份为60份水组成，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述引发剂为过硫酸钾。

通过采用上述技术方案，得到固化后成膜稳定的聚氨酯改性苯丙乳液。

第二方面，本申请提供一种胶水的制备方法，采用如下的技术方案：

一种胶水的制备方法，包括以下步骤：

将无水氯化镁与水搅拌，再加入轻烧氧化镁，搅拌并形成第一预混液，然后在所述第一预混液中逐滴加入聚氨酯改性苯丙乳液，滴加完毕后搅拌得到第二预混液，最后在所述第二预混液中加入DEIPA，继续搅拌，制得胶水。

通过采用上述技术方案，DEIPA加入第二预混液中，从而在聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水混合后，再加入DEIPA，有助于控制镁系胶水的水化速率，提高聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水的结合效果。

优选的，在逐滴加入聚氨酯改性苯丙乳液之前，先将所述第一预混液升温至52～54℃；在加入DEIPA之前，先将所述第二预混液冷却至室温。

通过采用上述技术方案，对第一预混液升温，促进聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水的充分混合，并且第二预混液在加入DEIPA之前冷却至室温，有助于控制镁系胶水的水化，进一步提高聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水的结合效果。

优选的，在所述聚氨酯改性苯丙乳液加入所述第一预混液之前，先将硅酸钙和高岭土混合到聚氨酯改性苯丙乳液中。

通过采用上述技术方案，硅酸钙和高岭土先与聚氨酯改性苯丙乳液混合，保持硅酸钙和高岭土与聚氨酯改性苯丙乳液的结合稳定，提高胶水的耐水性和热稳定性。

第三方面，本申请提供一种胶水的运用，采用如下的技术方案：

一种胶水的运用，用于制作胶合板。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于加入聚氨酯改性苯丙乳液，并在DEIPA的作用下，轻烧氧化镁、氯化镁和水形成的镁系胶水与苯丙乳液结合，提高胶水的胶合效果，苯丙乳液形成的膜可以有效阻止外部的水进入胶水内部，而且由于聚氨酯对苯丙乳液改性的作用，提高了阻水效果，因此使得胶水具有更强的耐水性。

2、本申请中的聚氨酯溶液优选采用水玻璃改性聚氨酯，增强聚氨酯改性苯丙乳液的成膜稳定性，进一步提高耐水效果。

3、本申请的方法，通过控制聚氨酯改性苯丙乳液和DEIPA加入时的温度，因此提高聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水的结合效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

水性聚氨酯选购自广州花之王化工有限公司，聚氨酯-34，固含量40％；

水玻璃选购自济南兴隆达化工有限公司，模数2.0。

制备例

引发剂溶液的制备：

将0.01kg过硫酸钾和0.6kg水混合搅拌5min，得到引发剂溶液。

实施例

实施例1

一种胶水的制备方法：

S1.将1kg苯乙烯、0.9kg丙烯酸正丁酯、0.35kg水性聚氨酯、0.05kg十二烷基苯磺酸钠和3kg水加入反应瓶中，混合搅拌20min，升温至70℃，逐滴加入0.5kg引发剂溶液，20min滴加完毕，然后继续反应3h，冷却至室温，得到聚氨酯改性苯丙乳液。

S2.将22kg无水氯化镁与65kg水加入反应釜中，室温下搅拌10min，再加入26kg轻烧氧化镁，搅拌10min，形成第一预混液，然后在第一预混液中边搅拌边逐滴加入3.7kg聚氨酯改性苯丙乳液，50min滴加完毕，然后搅拌30min得到第二预混液，最后在第二预混液中加入0.08kg DEIPA，继续搅拌5min，制得胶水。

实施例2

一种胶水的制备方法：

S1.将1kg苯乙烯、1kg丙烯酸正丁酯、0.45kg水性聚氨酯、0.08kg十二烷基苯磺酸钠和4kg水加入反应瓶中，混合搅拌20min，升温至80℃，逐滴加入0.7kg引发剂溶液，20min滴加完毕，然后继续反应3.5h，冷却至室温，得到聚氨酯改性苯丙乳液。

S2.将20kg无水氯化镁与73kg水加入反应釜中，室温下搅拌10min，再加入34kg轻烧氧化镁，搅拌10min，形成第一预混液，然后在第一预混液中边搅拌边逐滴加入3.2kg聚氨酯改性苯丙乳液，50min滴加完毕，然后搅拌30min得到第二预混液，最后在第二预混液中加入0.12kg DEIPA，继续搅拌5min，制得胶水。

实施例3

一种胶水的制备方法：

S1.将1kg苯乙烯、0.9kg丙烯酸正丁酯、0.4kg水性聚氨酯、0.08kg十二烷基苯磺酸钠和4kg水加入反应瓶中，混合搅拌20min，升温至75℃，逐滴加入0.5kg引发剂溶液，20min滴加完毕，然后继续反应2.5h，冷却至室温，得到聚氨酯改性苯丙乳液。

S2.将17kg无水氯化镁与69kg水加入反应釜中，室温下搅拌10min，再加入29kg轻烧氧化镁，搅拌10min，形成第一预混液，然后在第一预混液中边搅拌边逐滴加入3.5kg聚氨酯改性苯丙乳液，50min滴加完毕，然后搅拌30min得到第二预混液，最后在第二预混液中加入0.1kg DEIPA，继续搅拌5min，制得胶水。

实施例1至实施例3的原料配比差别和反应参数差别如表1所示。

	实施例1	实施例2	实施例3
				苯乙烯(kg)	1	1	1
丙烯酸正丁酯(kg)	0.9	1	0.9
				水性聚氨酯(kg)	0.35	0.45	0.4
十二烷基苯磺酸钠(kg)	0.05	0.08	0.08
				引发剂溶液(kg)	0.5	0.7	0.5
S1中的水(kg)	3	4	4
				轻烧氧化镁(kg)	26	34	29
无水氯化镁(kg)	22	20	17
				DEIPA(kg)	0.08	0.12	0.1
聚氨酯改性苯丙乳液(kg)	3.7	3.2	3.5
				S2中的水(kg)	65	73	69
S1中的反应温度(℃)	70	80	75
				S1中的反应时间(h)	3	3.5	2.5

实施例4

本实施例与实施例3的不同之处在于，在S1步骤中加入的水性聚氨酯为水玻璃改性聚氨酯，水玻璃改性聚氨酯的制备方法为：将60g水玻璃、4g KH550与900g水搅拌混合5min，逐滴加入100g水性聚氨酯，10min滴加完毕，继续搅拌30min，得到水玻璃改性聚氨酯。

实施例5

本实施例与实施例3的不同之处在于，在S1步骤中加入的水性聚氨酯为水玻璃改性聚氨酯，水玻璃改性聚氨酯的制备方法为：将80g水玻璃、7g KH550与1000g水搅拌混合5min，逐滴加入100g水性聚氨酯，10min滴加完毕，继续搅拌40min，得到水玻璃改性聚氨酯。

实施例6

本实施例与实施例5的不同之处在于，在S1步骤制得聚氨酯改性苯丙乳液后，取3.5kg聚氨酯改性苯丙乳液，将0.17kg硅酸钙和0.1kg高岭土加入聚氨酯改性苯丙乳液中，搅拌混合5min，再将聚氨酯改性苯丙乳液加入到S2步骤的反应釜中，其中硅酸钙的粒径为25～27μm，高岭土的粒径为20～22μm。

实施例7

本实施例与实施例5的不同之处在于，在S1步骤制得聚氨酯改性苯丙乳液后，取3.5kg聚氨酯改性苯丙乳液，将0.17kg硅酸钙和0.1kg高岭土加入聚氨酯改性苯丙乳液中，搅拌混合5min，再将聚氨酯改性苯丙乳液加入到S2步骤的反应釜中，其中硅酸钙的粒径为1.6～2.0μm，高岭土的粒径为1.3～1.7μm。

实施例8

本实施例与实施例5的不同之处在于，在S1步骤制得聚氨酯改性苯丙乳液后，取3.5kg聚氨酯改性苯丙乳液，将0.23kg硅酸钙和0.14kg高岭土加入聚氨酯改性苯丙乳液中，搅拌混合5min，再将聚氨酯改性苯丙乳液加入到S2步骤的反应釜中，其中硅酸钙的粒径为1.6～2.0μm，高岭土的粒径为1.3～1.7μm。

实施例9

本实施例与实施例8的不同之处在于，硅酸钙和高岭土再加入聚氨酯改性苯丙乳液之前，先经过预处理，预处理方法为：将230g硅酸钙、140g高岭土、22.2g KH570和1850g乙醇混合搅拌40min，过滤得固体，固体在50℃烘箱中1h烘干，得到预处理后的硅酸钙和高岭土。

实施例10

本实施例与实施例8的不同之处在于，硅酸钙和高岭土再加入聚氨酯改性苯丙乳液之前，先经过预处理，预处理方法为：将230g硅酸钙、140g高岭土、25.2g KH570和2220g乙醇混合搅拌50min，过滤得固体，固体在50℃烘箱中1h烘干，得到预处理后的硅酸钙和高岭土。

实施例11

本实施例与实施例10的不同之处在于，S2步骤中，在逐滴加入聚氨酯改性苯丙乳液之前，先将第一预混液升温至53℃；在加入DEIPA之前，先将第二预混液冷却至室温。

对比例

对比例1

本对比例与实施例3的不同之处在于，S2步骤中，用等量的水替代聚氨酯改性苯丙乳液和DEIPA。

对比例2

本对比例与实施例3的不同之处在于，S2步骤中，用等量的水替代聚氨酯改性苯丙乳液。

对比例3

本对比例与实施例3的不同之处在于，S2步骤中，用等量的水替代DEIPA。

对比例4

本对比例与实施例3的不同之处在于，S1步骤中，用等量的水替代水性聚氨酯，制得苯丙乳液；S2步骤中，用等量的苯丙乳液替代聚氨酯改性苯丙乳液。

性能检测试验

将本申请各个实施例和对比例制得的胶水制作成3层杨木胶合板试件，其中杨木板的平均含水率为8.5％，相邻杨木板的纹理方向互相垂直，杨木板规格为400mm×400mm×3mm，施胶量为600g/m²，冷压，在1.5MPa的压力下冷压18h，得到胶合板试件。

根据GB/T 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的胶合强度测定，采用万能力学试验机，对试件进行干状胶合强度试验，测试结果如表2所示。

根据GB/T 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的胶合强度测定，采用万能力学试验机，对试件进行水浸湿状胶合强度试验，试验前将试件放置在63±3℃的热水中浸泡3h，取出后室温下冷却10min，测试结果如表2所示。

根据GB/T 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的胶合强度测定，采用万能力学试验机，对试件进行沸水浸湿状胶合强度试验，试验前将试件放人沸水中煮4h，然后将试件分开平放在63±3℃的空气对流干燥箱中干燥20h，再在沸水中煮4h，取出后在室温下冷却10min，测试结果如表2所示。

表2

根据GB/T 9846-2004《胶合板国家标准》，由杨木制成的胶合板，Ⅰ类胶合板的沸水浸湿状胶合强度应大于等于0.7MPa，Ⅱ类胶合板的水浸湿状胶合强度应大于等于0.7MPa。

如表2所示，对比例1中不加入聚氨酯改性苯丙乳液和DEIPA，即对比例1为普通的镁系胶水制得的胶合板，与实施例3相比，实施例3的胶合板的干状胶合强度和水浸湿胶合强度均较高，说明实施例3的胶水的粘接性能和耐水性能均较高，原因可能是轻烧氧化镁、氯化镁、水形成的镁系胶水在水化时具有网状结构，在DEIPA调节镁系胶水水化速率的作用下，聚氨酯改性苯丙乳液可以更好的与镁系胶水结合，聚氨酯改性苯丙乳液填充并分布于镁系胶水的网状结构中，聚氨酯改性苯丙乳液固化后形成稳定的膜，从而有效阻止水进入镁系胶水内部，提高胶水整体的耐水能力，并且聚氨酯改性苯丙乳液的粘性提高胶水的粘接性能。

对比例2中不加入聚氨酯改性苯丙乳液，对比例3中不加入DEIPA，与对比例1相比，对比例2的胶水的粘接性能和耐水性能变化不大，对比例3的胶水的粘接性能和耐水性能有所提高但提高幅度小于实施例3，说明聚氨酯改性苯丙乳液和DEIPA配合使用时，对胶水粘接性能和耐水性能的提高会更好。

对比例4中用苯丙乳液替代聚氨酯改性苯丙乳液，与实施例3相比，对比例4胶水的粘接性能和耐水性能较低，说明经过聚氨酯改性的苯丙乳液对胶水的粘接性能和耐水性能提高会更强。

实施例4-5中水性聚氨酯经过水玻璃改性，与实施例3相比，实施例4-5的胶水的耐水性能更佳，原因可能是聚氨酯经水玻璃共混改性后，能够提高聚氨酯改性苯丙乳液固化成膜后的稳定性，从而提高胶水的耐水性能。

实施例6中在聚氨酯改性苯丙乳液中加入硅酸钙和高岭土，与实施例5相比，实施例6的沸水浸湿胶合强度较高，说明实施例6的胶水的耐热性更好，原因可能是硅酸钙和高岭土的配合使用可以提高聚氨酯改性苯丙乳液固化成膜后的耐热性，从而提高胶水的耐热性能。

实施例7-8中硅酸钙和高岭土的粒径更小，与实施例5-6相比，实施例7-8的胶水的耐水性能和耐热性能更佳，原因可能是粒径更小有助于促进硅酸钙和高岭土与聚氨酯改性苯丙乳液结合，并促进聚氨酯改性苯丙乳液成膜致密性，进而在提高胶水耐热性能的同时提高耐水性能。

实施例9-10中硅酸钙和高岭土经过KH570处理，与实施例8相比，实施例9-10的胶水的耐水性能和耐热性能更佳，原因可能是KH570提高硅酸钙和高岭土在聚氨酯改性苯丙乳液中的分散性，进一步促进硅酸钙和高岭土与聚氨酯改性苯丙乳液结合。

实施例11中对DEIPA加入前后的温度进行调整，与实施例10相比，实施例11的胶水的耐水性能和耐热性能更佳，原因可能是第一预混液升温，可以促进聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水的充分混合，并且第二预混液在加入DEIPA之前冷却至室温，有助于控制镁系胶水的水化，进一步提高聚氨酯改性苯丙乳液与镁系胶水的结合效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种胶水，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：

轻烧氧化镁 26~34份；

无水氯化镁 17~22份；

DEIPA 0.08~0.12份；

聚氨酯改性苯丙乳液 3.2~3.7份；

水 65~73份；

所述聚氨酯改性苯丙乳液的制备方法为：将苯乙烯、丙烯酸正丁酯、水玻璃改性聚氨酯、乳化剂和水混合搅拌，升温至70~80℃，逐滴加入引发剂溶液，反应2.5~3.5h，冷却至室温，得到聚氨酯改性苯丙乳液；

所述苯乙烯、丙烯酸正丁酯、水玻璃改性聚氨酯、乳化剂、引发剂溶液和水的重量比为10:(9~10):(3.5~4.5):(0.5~0.8):(5~7):(30~40)，所述引发剂溶液由重量份为1份的引发剂和重量份为60份水组成，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述引发剂为过硫酸钾；

所述水玻璃改性聚氨酯的制备方法为：将水玻璃、KH550与水搅拌混合，逐滴加入水性聚氨酯，继续搅拌30~40min，得到水玻璃改性聚氨酯，所述水性聚氨酯、KH550、水玻璃和水的重量比为10:(0.4~0.7):(6~8):(90~100)。

2.根据权利要求1所述的一种胶水，其特征在于：胶水原料还包括重量份为0.17~0.23份的硅酸钙和重量份为0.1~0.14份的高岭土。

3.根据权利要求2所述的一种胶水，其特征在于：所述硅酸钙的粒径为1.6~2.0μm，所述高岭土的粒径为1.3~1.7μm。

4.根据权利要求3所述的一种胶水，其特征在于：所述硅酸钙和高岭土均经过KH570处理，处理方法为：将硅酸钙、高岭土、KH570和乙醇混合搅拌40~50min，过滤得固体，烘干，所述硅酸钙与高岭土的总重量、KH570的重量和乙醇的重量之比为10:(0.6~0.68):(50~60)。

5.一种胶水的制备方法，其特征在于，用于制得权利要求1~4任一所述的胶水，包括以下步骤：

将无水氯化镁与水搅拌，再加入轻烧氧化镁，搅拌并形成第一预混液，然后在所述第一预混液中逐滴加入聚氨酯改性苯丙乳液，滴加完毕后搅拌得到第二预混液，最后在所述第二预混液中加入DEIPA，继续搅拌，制得胶水。

6.根据权利要求5所述的一种胶水的制备方法，其特征在于：在逐滴加入聚氨酯改性苯丙乳液之前，先将所述第一预混液升温至52~54℃；在加入DEIPA之前，先将所述第二预混液冷却至室温。

7.根据权利要求5所述的一种胶水的制备方法，其特征在于：在所述聚氨酯改性苯丙乳液加入所述第一预混液之前，先将硅酸钙和高岭土混合到聚氨酯改性苯丙乳液中。

8.一种胶水的运用，其特征在于，将权利要求1~4任一所述的一种胶水用于制作胶合板。