CN113136154B - 一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂及其制备方法与应用。该胶粘剂由聚乙烯醇、多金属氧酸盐和水制备而成，其中聚乙烯醇和多金属氧酸盐的质量比为12：(2.4～84)，聚乙烯醇和水的质量比为1:99～30:70。所述方法是通过将聚乙烯醇在水中完全溶解后与多金属氧酸盐共混制备胶粘剂。该胶粘剂生产方法简单，粘结性强且无毒，主要用于玻璃与玻璃之间的粘结。

Description

一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂及其制备 方法与应用
技术领域
本发明属于胶黏剂领域，具体涉及一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂及其制备方法与应用。
背景技术
玻璃胶粘剂是将玻璃与玻璃或玻璃与其他基材进行粘结的材料，在工业和生活的各个领域中被广泛的应用。
近几年来传统方法制得的玻璃胶粘剂在生产、使用及处理过程中存在的一些问题逐渐引起大家的注意，一是传统玻璃胶粘剂的生产过程中由于胶粘剂中的有害物质，如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂、有害的填料等会对环境造成污染、同时对人体造成危害。例如酸性的玻璃胶，长期暴露在潮湿的环境中会产生酸性气体，会对暴露人群的呼吸道黏膜产生刺激性和腐蚀性。二是传统玻璃胶粘剂在使用过程中将玻璃与玻璃或玻璃与其他基材进行粘结的粘结力有待提高，粘结强度并没有达到预期的效果。三是在使用传统的玻璃胶粘剂后，玻璃胶粘剂的清理比较困难，并且需要使用毒性比较大的有机溶剂来清理，会对处理人员的健康产生不良影响。因此需要寻找一种绿色环保的增强型玻璃胶粘剂。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂。该玻璃胶粘剂由聚乙烯醇、水和多金属氧酸盐组成，低毒、粘结强度高、易清洁，胶粘剂干燥后可保持透明状态。
本发明的另一目的在于提供上述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂的制备方法。该制备方法简单，无需使用有机溶剂，可以解决市场上玻璃胶粘剂存在的有机溶剂带来的安全问题，同时体系中的多金属氧酸盐可极大地增强聚乙烯醇对玻璃的粘结力。
本发明的再一目的在于提供上述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂，由聚乙烯醇、多金属氧酸盐和水制备而成，其中聚乙烯醇和多金属氧酸盐的质量比为12：(2.4～84)，聚乙烯醇和水的质量比为1:99～30:70。
所述聚乙烯醇的聚合度优选为300～2400，醇解度优选为80～99％。
所述聚乙烯醇更优选为聚乙烯醇1799、聚乙烯醇124、聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2499、聚乙烯醇2488、聚乙烯醇224、聚乙烯醇117和聚乙烯醇103中的至少一种。
所述多金属氧酸盐优选为Keggin型和Dawson型多金属氧酸盐中的至少一种。
所述多金属氧酸盐更优选为磷钨酸(H3PW12O40)、H6P2W18O62和硅钼酸(H4SiMo12O40)中的至少一种。
上述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
将聚乙烯醇和水混合，加热搅拌溶解后，加入多金属氧酸盐，继续搅拌3～4小时，静置，得到多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂。
所述加热搅拌溶解的温度优选为常温～95℃，时间优选为2～10h。
所述加入多金属氧酸盐的温度优选为30～60℃。
所述静置的时间优选为12～24h。
上述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂的应用。
优选在胶黏剂领域中的应用；更优选为在玻璃胶黏剂领域中的应用。
本发明中多金属氧酸盐含有较多活性氧，极易与其他材料形成氢键。在本发明人所述胶黏剂中，多金属氧酸盐起到了玻璃和聚乙烯醇之间连接的桥梁作用，多金属氧酸盐分别与聚乙烯醇和玻璃形成氢键网络，极大地增强了玻璃与聚乙烯醇之间的作用力，从而极大地提高聚乙烯醇对玻璃的粘性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明所述绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂的合成工艺简便易行，只需要通过将聚乙烯醇、水和多金属氧酸盐加热反应就可以制得该玻璃胶粘剂，产品工艺质量易于控制，有利于工业化生产。
(2)本发明所述绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂由于体系中的多金属氧乙烯醇对玻璃的粘结力，并且胶粘剂干燥后可保持透明状态，可通过大量水洗去除，后处理简单，并且该胶黏剂无需任何有机溶剂，解决了传统玻璃胶粘剂在生产及使用过程中带来的安全问题及环境问题。
附图说明
图1为Keggin型(左)及Dawson型(右)多金属氧酸盐的结构示意图。
图2为对比例2～3和实施例3～6所得胶黏剂的透光性。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例和对比例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例和对比例中的剥离强度的测试参照GB/T 13477.8-2017，表干时间测试参照GB/T 13477.5-2002；老化后剥离强度测试方法为：参照GB/T 14683-2017制作测试样品后，将样品放置于70℃烘箱中老化4小时，之后参照GB/T 13477.8-2017测试剥离强度；所述透光性的测试方法为：将该胶黏剂平铺于玻璃板上，50摄氏度加热2小时使溶剂挥发，待溶剂挥发完全后将所得薄膜撕下，并将薄膜夹持在夹具上以透过率模式测试薄膜在200-800nm范围内的紫外-可见光光谱。
对比例1
称取12g聚乙烯醇124于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时即得普通胶粘剂。
对比例2
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时即得普通胶粘剂。
对比例3
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入96g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。所得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂会出现发白现象。
对比例4
称取12g聚乙烯醇1788于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得普通胶粘剂。
实施例1
称取12g聚乙烯醇124于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入2.4g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例2
称取12g聚乙烯醇124于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入9.6g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例3
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入2.4g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例4
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入9.6g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例5
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入48g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例6
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入84g磷钨酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例7
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入2.4g H6P2W18O62，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例8
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入9.6g H6P2W18O62，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例9
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入2.4g硅钼酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例10
称取12g聚乙烯醇1799于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入9.6g硅钼酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例11
称取12g聚乙烯醇1788于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入2.4g硅钼酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
实施例12
称取12g聚乙烯醇1788于烧杯中，加入88mL去离子水，于95℃下搅拌5小时。将溶液温度降至50℃后，加入9.6g硅钼酸，继续搅拌4小时。停止搅拌及加热，静置12小时，即得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂。
上述实施例1～12所得多金属氧酸盐基玻璃胶粘剂均为透明胶粘剂。
从表可知使用多金属氧酸盐能够及显著提高聚乙烯醇对玻璃的粘结强度，剥离力有数量级上的提高。
表1对比例和实施例所得胶黏剂在玻璃基底上的剥离强度
Figure BDA0002375552680000061
Figure BDA0002375552680000071
表2胶黏剂的表干时间
Figure BDA0002375552680000072
表3 70℃、4小时热老化后胶黏剂在玻璃基底上的剥离强度
Figure BDA0002375552680000073
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂由聚乙烯醇、多金属氧酸盐和水制备而成，其中聚乙烯醇和多金属氧酸盐的质量比为12：(9.6～84)，聚乙烯醇和水的质量比为1:99～30:70；
所述多金属氧酸盐为磷钨酸、H6P2W18O62和硅钼酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为300～2400；醇解度为80～99％。
3.根据权利要求2所述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1799、聚乙烯醇124、聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2499、聚乙烯醇2488、聚乙烯醇224、聚乙烯醇117和聚乙烯醇103中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，所述多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂由以下方法制得：
将聚乙烯醇和水混合，加热搅拌溶解，加入多金属氧酸盐，继续搅拌3～4小时，静置，得到多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂。
5.根据权利要求4所述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，所述加入多金属氧酸盐的温度为30～60℃。
6.根据权利要求4或5所述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，所述加热搅拌溶解的温度为常温～95℃，时间为2～10h。
7.根据权利要求4或5所述一种绿色低毒的高粘性多金属氧酸盐基玻璃胶黏剂在玻璃粘接领域中的应用，其特征在于，所述静置的时间为12～24h。
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