CN114163964A - 一种球类用环保水性胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球类用环保水性胶黏剂，属于胶黏剂技术领域，该球类用环保水性胶黏剂通过如下步骤制备：水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳投入搅拌釜中，边搅拌边投入增粘树脂，搅拌30‑40min；投入表面活性剂，搅拌30‑40min；投入增稠剂搅拌8‑10min；缓慢投入消泡剂，搅拌8‑10min；加入增强剂，得到球类用环保水性胶黏剂。本发明产品主要由水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳组成，产品具有良好的粘结强度、耐冲击性、耐水解性；产品的可贴合时间长，操作方便；零TVOC排放，对大气环境无污染。本发明产品主要由水性基树脂组成，粘结强度高，具有优异的韧性和撞击性能。

Description

一种球类用环保水性胶黏剂
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，具体地，涉及一种球类用环保水性胶黏剂。
背景技术
现有市场上球类贴合用的主要产品为油性胶黏剂。油性胶黏剂有较高的TVOC(总挥发性有机化合物)，有机溶剂的排放会造成资源的浪费、环境的污染和对直接接触者的健康造成伤害。现有水性产品仍有一定局限性，耐水解性能欠缺，可贴合时间较短。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种球类用环保水性胶黏剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种球类用环保水性胶黏剂，包括如下重量份原料：
水性聚氨酯乳液30-50份、VAE乳胶12-25份、天然胶乳15-30份、增粘树脂：10-25份、表面活性剂0.2-0.5份、消泡剂0.02-0.05份、增稠剂0.1-1.5份、增强剂5-6份；
该球类用环保水性胶黏剂通过如下步骤制备：
水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳投入搅拌釜中，边搅拌边投入增粘树脂，搅拌30-40min；投入表面活性剂，搅拌30-40min；投入增稠剂搅拌8-10min；缓慢投入消泡剂，搅拌8-10min；加入增强剂，得到球类用环保水性胶黏剂。
增粘树脂为水性萜烯树脂和水性松香树脂中的一种或两种按任意比例混合。
进一步地，水性聚氨酯乳液通过如下步骤制备：
在氮气保护、温度为60-70℃条件下，将多元醇、改性微晶纤维素和异氰酸酯混合，反应30-60min，然后加入丙酮，降低预聚物黏度，然后加入扩链剂和催化剂，在温度为60-65℃条件下反应2-4h，冷却至室温，加入三乙胺中和30min，加入去离子水乳化30min，在60℃条件下蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。改性微晶纤维素的加入，使得分子链的缠结效应增强，从而使乳液的黏度增大，乳液粒径增大，表面积增大，造成分子间作用力增大，造成移动阻力增大；分子链的硬段比值增加，硬段中的供氢基团(-NH-)和供电基团(C＝O)较易形成氢键作用，硬段微区的内聚力增大，胶黏剂固化后的拉伸强度增强。
改性微晶纤维素分子的-OH与-NCO反应，使分子间的交联度增加，形成较为复杂的三维网状结构，且改性微晶纤维素结构中的酯基为疏水基团，在多相体系里，表面能较低的疏水基团会在表面富集，胶黏剂疏水性增加。水分子较难浸入，吸水率降低。
进一步地，按重量份计多元醇50-80份、改性微晶纤维素8-10份；异氰酸酯15-30份、扩链剂1-5份和催化剂0.05-0.1份；多元醇为聚醚2000；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种；扩链剂为1,4-丁二醇、季戊四醇中的一种；催化剂为二月桂酸二丁基锡。
进一步地，改性微晶纤维素通过如下步骤制备：
步骤A11、将微晶纤维素和乙酸酐混合，然后加入催化剂，在温度为50℃条件下搅拌反应70min，反应结束后，待溶液冷却至室温，加入适量无水乙醇，出现白色絮状沉淀，真空抽滤沉淀，去离子水洗涤至中性，冷冻干燥，得到固体a；
步骤A12、将固体a和体积分数95％的乙醇水溶液混合，加入改性剂，加热回流反应6h，反应结束后，过滤、洗涤、干燥，得到改性微晶纤维素。改性剂结构中的硅氧烷发生水解与固体a中的羟基反应，将改性剂接枝到固体a上得到改性微晶纤维素，接枝后可以提高改性微晶纤维素在水性聚氨酯乳液合成中的分散性，同时改性剂中的结构中含有季铵盐结构利用静电力使阳离子抗菌剂吸附带负电的细菌体，抗菌剂在细菌表面聚集，起到抑菌作用。
进一步地，步骤A11中微晶纤维素、乙酸酐和催化剂的用量比为1g：6mL：0.05mL；步骤A12中固体a、改性剂和乙醇水溶液的用量比为1g：100mL：0.5mL。
进一步地，改性剂通过如下步骤制备：
步骤A21、将苄基氯、二甲胺水溶液、乙醇和碳酸钾混合，在氮气保护条件下，在50℃条件下，反应24h，反应结束后，过滤、旋蒸除去溶剂，得到N,N-二烷基胺单体；
步骤A22、将N,N-二烷基胺单体和γ-氯丙基三乙氧基硅烷混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混合，加入碘化钾，在氮气保护条件下，升温至100℃，搅拌反应24h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，得到改性剂。改性剂属于季铵盐化合物，引入苯环，苯环作为刚性基团，提高稳定性。
进一步地，步骤A21中二甲胺水溶液的质量分数为40％，苄基氯、二甲胺水溶液、乙醇和碳酸钾的用量比为20g：20g：200mL：55g；步骤A22中N,N-二烷基胺单体、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基甲酰胺和碘化钾的用量比为8g：12g：150mL：0.2g。
水性聚氨酯乳液，乳白色液体，固含量：50％，黏度：300cps，pH值：8，有机溶剂含量：小于3％；
VAE乳胶，乳白色液体，固含量为50％，黏度：300cps，pH值：7；
天然乳胶乳，固含量：60％，黏度：300cps，pH值：9，有机溶剂含量：小于1％。
进一步地，表面活性剂选择司盘-80，消泡剂选择BYK-024，增稠剂选择羧甲基纤维素。
进一步地，增强剂为二环己基碳二亚胺和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照质量比1：5混合而成。
本发明的有益效果：
本发明产品主要由水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳组成，产品具有良好的粘结强度、耐冲击性、耐水解性；产品的可贴合时间长，操作方便；零TVOC(总挥发性有机化合物)排放，对大气环境无污染。
本发明产品主要由水性基树脂组成，粘结强度高，具有优异的韧性和撞击性能；耐水解性能佳，在60℃90％RH环境下放置7天，不鼓泡不开胶。同时该产品涂胶烘干后30min内，仍有粘性，可直接贴合，无需重新上胶或加热，可大面积贴合操作。
水性聚氨酯乳液中改性微晶纤维素的加入，使得分子链的缠结效应增强，从而使乳液的黏度增大，乳液粒径增大，表面积增大，造成分子间作用力增大，造成移动阻力增大；分子链的硬段比值增加，硬段中的供氢基团(-NH-)和供电基团(C＝O)较易形成氢键作用，硬段微区的内聚力增大，胶黏剂固化后的拉伸强度增强。改性微晶纤维素分子的-OH与-NCO反应，使分子间的交联度增加，形成较为复杂的三维网状结构，且改性微晶纤维素结构中的酯基为疏水基团，在多相体系里，表面能较低的疏水基团会在表面富集，胶黏剂疏水性增加，水分子较难浸入，吸水率降低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性微晶纤维素：
将苄基氯、二甲胺水溶液、乙醇和碳酸钾混合，在氮气保护条件下，在50℃条件下，反应24h，反应结束后，过滤、旋蒸除去溶剂，得到N,N-二烷基胺单体；其中，二甲胺水溶液的质量分数为40％，苄基氯、二甲胺水溶液、乙醇和碳酸钾的用量比为20g：20g：200mL：55g；
将N,N-二烷基胺单体和γ-氯丙基三乙氧基硅烷混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混合，加入碘化钾，在氮气保护条件下，升温至100℃，搅拌反应24h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，得到改性剂；其中，N,N-二烷基胺单体、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、N,N-二甲基甲酰胺和碘化钾的用量比为8g：12g：150mL：0.2g。
将微晶纤维素和乙酸酐混合，然后加入催化剂，在温度为50℃条件下搅拌反应70min，反应结束后，待溶液冷却至室温，加入适量无水乙醇，出现白色絮状沉淀，真空抽滤沉淀，去离子水洗涤至中性，冷冻干燥，得到固体a；其中，微晶纤维素、乙酸酐和催化剂的用量比为1g：6mL：0.05mL；
将固体a和体积分数95％的乙醇水溶液混合，加入改性剂，加热回流反应6h，反应结束后，过滤、洗涤、干燥，得到改性微晶纤维素。其中，固体a、改性剂和乙醇水溶液的用量比为1g：100mL：0.5mL。
实施例2
制备水性聚氨酯乳液
在氮气保护、温度为60℃条件下，将多元醇、实施例1制得的改性微晶纤维素和异氰酸酯混合，反应30min，然后加入丙酮，降低预聚物黏度，然后加入扩链剂和催化剂，在温度为60℃条件下反应2h，冷却至室温，加入三乙胺中和30min，加入去离子水乳化30min，在60℃条件下蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。水性聚氨酯乳液，乳白色液体，固含量：50％，黏度：300cps，pH值：8，有机溶剂含量：小于3％；
其中，按重量份计多元醇50份、改性微晶纤维素8份；异氰酸酯15-30份、扩链剂1份和催化剂0.05份；多元醇为聚醚2000；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；扩链剂为1,4-丁二醇；催化剂为二月桂酸二丁基锡。
实施例3
制备水性聚氨酯乳液
在氮气保护、温度为70℃条件下，将多元醇、实施例1制得的改性微晶纤维素和异氰酸酯混合，反应60min，然后加入丙酮，降低预聚物黏度，然后加入扩链剂和催化剂，在温度为65℃条件下反应4h，冷却至室温，加入三乙胺中和30min，加入去离子水乳化30min，在60℃条件下蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。水性聚氨酯乳液，乳白色液体，固含量：50％，黏度：300cps，pH值：8，有机溶剂含量：小于3％；
其中，按重量份计多元醇80份、改性微晶纤维素10份；异氰酸酯30份、扩链剂5份和催化剂0.1份；多元醇为聚醚2000；异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；扩链剂为季戊四醇；催化剂为二月桂酸二丁基锡。
实施例4
制备球类用环保水性胶黏剂，包括如下步骤：
水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳投入搅拌釜中，边搅拌边投入增粘树脂，搅拌30min；投入表面活性剂，搅拌30-40min；投入增稠剂搅拌8-10min；缓慢投入消泡剂，搅拌8-10min；加入增强剂，得到球类用环保水性胶黏剂。
包括如下重量份原料：水性聚氨酯乳液30份、VAE乳胶12份、天然胶乳15份、增粘树脂：10份、表面活性剂0.2份、消泡剂0.02份、增稠剂0.1份、增强剂5份；其中，增粘树脂为水性萜烯树脂；VAE乳胶，乳白色液体，固含量为50％，黏度：300cps，pH值：7；天然乳胶乳，固含量：60％，黏度：300cps，pH值：9，有机溶剂含量：小于1％。表面活性剂选择司盘-80，消泡剂选择BYK-024，增稠剂选择羧甲基纤维素。增强剂为二环己基碳二亚胺和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照质量比1：5混合而成。
实施例5
制备球类用环保水性胶黏剂，包括如下步骤：
水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳投入搅拌釜中，边搅拌边投入增粘树脂，搅拌35min；投入表面活性剂，搅拌35min；投入增稠剂搅拌9min；缓慢投入消泡剂，搅拌9min；加入增强剂，得到球类用环保水性胶黏剂。
包括如下重量份原料：水性聚氨酯乳液40份、VAE乳胶20份、天然胶乳20份、增粘树脂：20份、表面活性剂0.3份、消泡剂0.03份、增稠剂1份、增强剂5.5份；其中，增粘树脂为水性萜烯树脂和水性松香树脂中的一种或两种按任意比例混合；VAE乳胶，乳白色液体，固含量为50％，黏度：300cps，pH值：7；天然乳胶乳，固含量：60％，黏度：300cps，pH值：9，有机溶剂含量：小于1％。表面活性剂选择司盘-80，消泡剂选择BYK-024，增稠剂选择羧甲基纤维素。增强剂为二环己基碳二亚胺和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照质量比1：5混合而成。
实施例6
制备球类用环保水性胶黏剂，包括如下步骤：
水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳投入搅拌釜中，边搅拌边投入增粘树脂，搅拌40min；投入表面活性剂，搅拌40min；投入增稠剂搅拌10min；缓慢投入消泡剂，搅拌10min；加入增强剂，得到球类用环保水性胶黏剂。
包括如下重量份原料：水性聚氨酯乳液50份、VAE乳胶25份、天然胶乳30份、增粘树脂：25份、表面活性剂0.5份、消泡剂0.05份、增稠剂1.5份、增强剂6份；其中，增粘树脂为水性松香树脂；VAE乳胶，乳白色液体，固含量为50％，黏度：300cps，pH值：7；天然乳胶乳，固含量：60％，黏度：300cps，pH值：9，有机溶剂含量：小于1％。表面活性剂选择司盘-80，消泡剂选择BYK-024，增稠剂选择羧甲基纤维素。增强剂为二环己基碳二亚胺和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照质量比1：5混合而成。
对比例1
将实施例4中改性微晶纤维素换成实施例1中的固体a，其余原料及制备过程保持不变。
对比例2
将实施例4中改性微晶纤维素换成未改性的微晶纤维素，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例4-6和对比例1-2制得的样品进行测试，将样品滚涂PU皮材料上，经过60-70℃烘箱烘3-5min后，贴合加压，按照GB/T2791-1995进行剥离强度测试，在60℃、90％RH环境下放置7天，观察鼓泡情况，测试结果如下表1所示：
表1
实施例4 实施例5 实施例6 对比例1 对比例2
剥离强度(N/2.5cm) 41.21 41.25 41.23 38.35 25.11
鼓泡情况 否 否 否 否 是
从测试结果可知本发明制得的胶黏剂粘结强度高，具有优异的韧性和撞击性能；耐水解性能佳，在60℃、90％RH环境下放置7天，不鼓泡不开胶。实施例4-6制得的样品，在40℃密封保存6个月，无刺激性气味。同时该产品涂胶烘干后30分钟内，仍有粘性，可直接贴合，无需重新上胶或加热，可大面积贴合操作。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，包括如下重量份原料：
水性聚氨酯乳液30-50份、VAE乳胶12-25份、天然胶乳15-30份、增粘树脂：10-25份、表面活性剂0.2-0.5份、消泡剂0.02-0.05份、增稠剂0.1-1.5份、增强剂5-6份；
该球类用环保水性胶黏剂通过如下步骤制备：
水性聚氨酯乳液、VAE乳胶、天然胶乳投入搅拌釜中，边搅拌边投入增粘树脂，搅拌30-40min；投入表面活性剂，搅拌30-40min；投入增稠剂搅拌8-10min；缓慢投入消泡剂，搅拌8-10min；加入增强剂，得到球类用环保水性胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，水性聚氨酯乳液通过如下步骤制备：
在氮气保护、温度为60-70℃条件下，将多元醇、改性微晶纤维素和异氰酸酯混合，反应30-60min，然后加入扩链剂和催化剂，在温度为60-65℃条件下反应2-4h，得到水性聚氨酯乳液。
3.根据权利要求2所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，按重量份计多元醇50-80份、改性微晶纤维素8-10份；异氰酸酯15-30份、扩链剂1-5份和催化剂0.05-0.1份；多元醇为聚醚2000；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种；扩链剂为1,4-丁二醇、季戊四醇中的一种；催化剂为二月桂酸二丁基锡。
4.根据权利要求2所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，改性微晶纤维素通过如下步骤制备：
步骤A11、将微晶纤维素和乙酸酐混合，然后加入催化剂，在温度为50℃条件下搅拌反应70min，得到固体a；
步骤A12、将固体a和体积分数95％的乙醇水溶液混合，加入改性剂，加热回流反应6h，反应结束后，过滤、洗涤、干燥，得到改性微晶纤维素。
5.根据权利要求4所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，改性剂通过如下步骤制备：
步骤A21、将苄基氯、二甲胺水溶液、乙醇和碳酸钾混合，在氮气保护条件下，在50℃条件下，反应24h，得到N,N-二烷基胺单体；
步骤A22、将N,N-二烷基胺单体和γ-氯丙基三乙氧基硅烷混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混合，加入碘化钾，在氮气保护条件下，升温至100℃，搅拌反应24h，得到改性剂。
6.根据权利要求1所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，增粘树脂为水性萜烯树脂和水性松香树脂中的一种或两种按任意比例混合。
7.根据权利要求1所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，表面活性剂选择司盘-80，消泡剂选择BYK-024，增稠剂选择羧甲基纤维素。
8.根据权利要求1所述的一种球类用环保水性胶黏剂，其特征在于，增强剂为二环己基碳二亚胺和γ―氨丙基三乙氧基硅烷按照质量比1：5混合而成。
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