CN114231209B - 一种快速粘接的水性胶水及其制备方法 - Google Patents

一种快速粘接的水性胶水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种快速粘接的水性胶水，水性胶水的原料组分包括水性氯丁乳液、增稠剂、助剂以及缓冲溶液，缓冲溶液中的缓冲组分为酸以及盐，酸包括硼酸、醋酸、磷酸、二羟甲基丙酸、抗坏血酸中的一种或者多种，盐包括由酸的酸根离子与金属离子形成的盐。本发明中的水性胶水稳定性佳，初粘力大，满足快速粘接的需求，25℃下的粘度可达1000mpa.s以上，适用于喷涂、辊涂、刷涂等不同工艺。

Description

一种快速粘接的水性胶水及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种快速粘接的水性胶水及其制备方法。
背景技术
随着国家碳排放、碳中和的政策不断制定，绿色环保政策的脚步越来越近，人们的环保意识也不断增强，对身边各种使用物品特别是跟生活息息相关的家居中的床垫、沙发、枕头以及座椅等的环保要求却来越高。这些物品每天跟我们亲密接触，对它们的VOC(挥发性有机化合物)指标尤其严格。前几年，市场上都是用的油性氯丁胶水来快速粘接海绵与各种多孔面料，但是油性胶水里面绝大部分是不环保的溶剂，随着胶水的固化成膜，溶剂始终残留在胶块里面，从而不断从我们使用的床垫、沙发以及枕头中慢慢挥发出来，不仅有害健康还会造成人的不舒适感。
水性氯丁胶黏剂以水作为胶水的载体，不含任何有害物，并且原料成份与油性胶水一样，都是氯化丁二烯树脂，都具有快速粘接，甚至瞬间贴合的性能，能够满足当前流水线的速度要求。这几年在我们的汽车内饰，软体床垫行业，迅速取代了传统的油性胶水，得到了广泛的应用认可。但是在使用水性胶水的时候也存在一些缺陷：水性胶水的增稠粘度不高，在喷涂的时候，雾化太强，容易飞溅，在做滚涂的时候，由于海绵或者基布空隙大，容易漏胶渗胶，导致粘贴效果没有油性胶水牢固。国内外有很多专利都提及使用不同增稠剂来增稠氯丁乳液，但是氯化丁二烯由于极性较强，不含亲水的基团(羟基、羧基，氨基等)，使用缔合型、碱溶涨型以及普通水溶胀型的纤维素类增稠剂，都不能使之稳定在1000mPa.s以上，即使能增稠起来，也达不到快速甚至瞬间粘接的效果，而且胶水极容易凝胶成块，储存不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定性佳、粘度高且能够快速粘接的水性胶水及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种快速粘接的水性胶水，其原料组分包括水性氯丁乳液、增稠剂、助剂以及缓冲溶液，所述缓冲溶液中的缓冲组分为酸以及盐，所述酸包括硼酸、醋酸、磷酸、二羟甲基丙酸、抗坏血酸中的一种或者多种，所述盐包括由所述酸的酸根离子与金属离子形成的盐。
优选地，所述金属离子包括钠离子、钙离子、钾离子中的一种或者多种。
进一步优选地，所述缓冲溶液包括硼酸-硼酸钠溶液、醋酸-醋酸钠溶液、磷酸-磷酸钠溶液、二羟甲基丙酸-硼酸钠溶液、二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液、抗坏血酸-磷酸钠溶液中的一种或多种。
优选地，所述缓冲溶液的pH为5-7。
根据一些优选的实施方式，按重量份计，所述水性胶水的原料组分包括：
进一步优选地，按重量份计，所述水性胶水的原料组分包括：
优选地，所述水性胶水的原料组分还包括水性树脂，所述水性树脂包括水性松香乳液、水性帖烯酚乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性环氧乳液中的一种或者多种。
进一步优选地，所述水性树脂与所述水性氯丁乳液的投料质量比为(0.1～0.3)：1。
更进一步优选地，所述水性树脂与所述水性氯丁乳液的投料质量比为(0.15～0.25)：1。
优选地，所述增稠剂包括碱溶胀增稠剂。
进一步优选地，所述碱溶胀增稠剂包括安德士化工AT-288、南通晗泰HT925、广东南辉CO-5070的一种或者多种。
优选地，所述水性胶水的原料组分还包括与所述碱溶胀增稠剂配合使用的氨水。通过向增稠剂内添加氨水使增稠剂呈糊状后，再用增稠剂进行投料。
优选地，所述助剂包括杀菌剂、润湿剂、防冻剂中的一种或者多种。
进一步优选地，所述杀菌剂包括天诗蓝盾LD14和/或Troy FL10。
进一步优选地，所述润湿剂包括奥斯佳奥斯佳UL-5120、迪高245、道康宁DC51中的一种或者多种。
进一步优选地，所述防冻剂包括乙二醇、甘油、丙二醇中的一种或者多种。
优选地，所述水性胶水25℃的粘度为1000～5000mpa.s。
本发明的另一方面提供一种水性胶水的制备方法，包括使缓冲溶液与水性氯丁乳液搅拌混合后，先在搅拌的状态下向其中加入增稠剂，再向其中加入助剂。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明中的水性胶水稳定性佳，初粘力大，满足快速粘接的需求，25℃下的粘度可达1000mpa.s以上，适用于喷涂、辊涂、刷涂等不同工艺。
具体实施方式
氯丁乳液是一个强碱性体系，pH在12～14之间。氯丁乳液具有很快的结晶性速度，在接触压合条件下，即可表现出优异的初期粘接牢度。现有技术中通过加入酸来降低氯丁乳液的pH，从而提高其初期粘接牢度，但酸的加入导致氯丁乳液处于一个亚稳定状态，极不稳定，并且制得的胶水易飞溅、渗胶。
基于现有技术的不足，本申请人经过长期实验及大量研究，得到本申请的方案，下面针对本方案作进一步阐述。
一种快速粘接的水性胶水，其原料组分包括水性氯丁乳液、增稠剂、助剂以及缓冲溶液，缓冲溶液中的缓冲组分为酸以及盐，酸包括硼酸、醋酸、磷酸、二羟甲基丙酸、抗坏血酸中的一种或者多种，盐包括由所述酸的酸根离子与金属离子形成的盐。
本发明通过水性氯丁乳液、增稠剂、助剂以及缓冲溶液的协同配合提高了水性胶水的初粘力以及粘度，并且水性胶水长时间放置不分层，稳定性佳。
具体地，缓冲溶液包括硼酸-硼酸钠溶液、醋酸-醋酸钠溶液、磷酸-磷酸钠溶液、二羟甲基丙酸-硼酸钠溶液、二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液、抗坏血酸-磷酸钠溶液中的一种或多种。缓冲溶液的加入一方面能够调节氯丁乳液的pH，提高其初粘力，另一方面，缓冲溶液的自调节提高了氯丁乳液的储存稳定性。缓冲溶液的pH为5-7。
本发明中，增稠剂包括碱溶胀增稠剂。氯丁乳液的原料是氯化丁二烯，基本不含亲水基团，通过一些乳化剂乳化，使氯丁分散到水中，形成水包油的一个个微球颗粒。但是增稠剂大部分是通过氢键缔合作用增加乳液粘度，例如缔合型增稠剂，其在氯丁乳液中并不管用。另外，溶胀型增稠剂是增稠的水，遇水增稠，这样虽然当时可以把氯丁暂时增稠起来，但是时间一长，马上会出现分层现象，导致胶水储存不好，而且还影响初期粘接效果。本申请通过碱溶胀增稠剂与其他组分的协同配合，即能达到胶水增稠的目的，而且具有极佳的稳定性。
本发明中，水性胶水的原料组分还包括水性树脂，水性树脂包括水性松香乳液、水性帖烯酚乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性环氧乳液中的一种或者多种。通过加入其他的水性胶水能够进一步提高胶水的初期牢度。
一些优选的实施方式中，按重量份计，水性胶水的原料组分包括：
水性胶水的制备方法包括使缓冲溶液与水性氯丁乳液搅拌混合后，先在搅拌的状态下向其中加入增稠剂，再向其中加入助剂以及选择性地加入其他的水性树脂。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例以及对比例中使用的原料均可以市购获得。
氯丁乳液购自德国科思创，牌号为C84；
碱溶胀增稠剂购自中山安德士化工有限公司，牌号为AT-288；
润湿剂购自江苏奥斯佳材料科技股份有限公司，牌号为UL-5120；
杀菌剂购自南京天诗蓝盾生物科技有限公司，牌号为LD14；
聚氨酯缔合型增稠剂购自罗门哈斯，牌号为RM-2020；
甘氨酸购自上海天荣生物科技有限公司25公斤/袋；
帖烯酚增粘树脂购自广西通轩立信公司，牌号TSR-5903；
TF印花增稠剂购自江山市波恩化工有限公司，牌号BE903；
纤维素增稠剂购自山东任丘亿邦化工有限公司，HPMC；
黄原胶增稠剂购自江苏源生缘生物工程有限公司。
实施例1
(1)取缓冲液二羟甲基丙酸-硼酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2.5克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)取碱溶胀增稠剂0.5克，向其中滴入几滴氨水使碱溶胀增稠剂成糊状，然后缓慢加入到步骤(1)的体系中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
实施例2
(1)取缓冲液二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2.7克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)取碱溶胀增稠剂0.5克，向其中滴入几滴氨水使碱溶胀增稠剂成糊状，然后缓慢加入到步骤(1)的体系中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
实施例3
(1)取缓冲液醋酸-醋酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)取碱溶胀增稠剂0.5克，向其中滴入几滴氨水使增稠剂成糊状，然后加入缓慢加入到步骤(1)的体系中中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
对比例1
(1)取甘氨酸1克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟，待甘氨酸全部溶解；
(2)取碱溶胀增稠剂0.5克，向其中滴入几滴氨水使碱溶胀增稠剂成糊状，然后缓慢加入到步骤(1)的体系中中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
对比例2
(1)取硼酸1克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟，待硼酸全部溶解；
(2)取碱溶胀增稠剂0.5克，向其中滴入几滴氨水使碱溶胀增稠剂成糊状，然后缓慢加入到步骤(1)的体系中中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
对比例3
(1)取缓冲液二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2.7克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)取聚氨酯缔合型增稠剂1克，用5克水开稀，使聚氨酯缔合型增稠剂成糊状，然后缓慢加入步骤(1)的体系中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
对比例4
(1)取缓冲液二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2.7克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)使用TF印花增稠剂0.6克，用10克水开稀，使TF印花增稠剂成糊状，然后缓慢加入步骤(1)的体系中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
对比例5
(1)取缓冲液二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2.7克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)取纤维素增稠剂0.3克，用10克水开稀，使增稠剂成糊状，然后缓慢加入步骤(1)的体系中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
对比例6
(1)取缓冲液二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液(PH控制在5-6之间)2.7克加入到100克氯丁乳液C84中，搅拌30分钟；
(2)取黄原胶增稠剂0.3克，用10克水开稀，使增稠剂成糊状，然后缓慢加入步骤(1)的体系中，一边加一边搅拌，使粘度慢慢起来，最终检测粘度达到1000mPa.s以上；
(3)向步骤(2)的体系中加入帖烯酚增粘树脂20克、润湿剂0.3克、杀菌剂0.03克，搅拌1小时后出料。
上述实施例以及对比例的检测见过如下表1所示。
表1
稳定性测试：观察胶水是否出现颗粒以及凝胶物
初粘力测试：将胶水喷涂在海绵表面上；海绵是40密度高回弹性，用刀具切割成5*5厘米的正方体，取一对海绵喷涂之前先称总重M1，两个各喷一面后称重M2，然后对叠，用200克砝码压合10秒钟后，用弹簧秤分别拉开的所得数据为初粘拉力。(M2-M1)的偏差不得超过5％，数值低于2N，则达不到快速初粘的效果；高于2N，可以满足下游对于快速的需求。油性胶的初始拉力树脂也是在2N以上。
本发明实施例生产出来的水性胶水，既能喷，又能防止飞溅，还能减少渗胶，而且能在初期粘接牢度上达到快速的效果，稳定性佳，完全能满足喷涂、辊涂、刷涂等不同的工艺要求。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种快速粘接的水性胶水，其特征在于：所述水性胶水的原料组分包括水性氯丁乳液、增稠剂、助剂以及缓冲溶液，所述增稠剂包括碱溶胀增稠剂，所述缓冲溶液中的缓冲组分为酸以及盐，所述酸包括硼酸、醋酸、磷酸、二羟甲基丙酸、抗坏血酸中的一种或者多种，所述盐包括由所述酸的酸根离子与金属离子形成的盐，
按重量份计，所述水性胶水的原料组分包括：
水性氯丁乳液 80~120份，
增稠剂 0.1~1份，
助剂 0.1~1份，
缓冲溶液 1~5份，
帖烯酚增粘树脂 10~30份。
2.根据权利要求1所述的快速粘接的水性胶水，其特征在于：所述缓冲溶液包括硼酸-硼酸钠溶液、醋酸-醋酸钠溶液、磷酸-磷酸钠溶液、二羟甲基丙酸-硼酸钠溶液、二羟甲基丙酸-磷酸钠溶液、抗坏血酸-磷酸钠溶液中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的快速粘接的水性胶水，其特征在于：所述缓冲溶液的pH为5-7。
4.根据权利要求1所述的快速粘接的水性胶水，其特征在于：所述水性胶水的原料组分还包括与所述碱溶胀增稠剂配合使用的氨水。
5.根据权利要求1所述的快速粘接的水性胶水，其特征在于：所述助剂包括杀菌剂、润湿剂、防冻剂中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的快速粘接的水性胶水，其特征在于：所述水性胶水25℃的粘度为1000~5000mpa.s。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的快速粘接的水性胶水的制备方法，其特征在于：包括使缓冲溶液与水性氯丁乳液搅拌混合后，先在搅拌的状态下向其中加入增稠剂，再向其中加入助剂和帖烯酚增粘树脂。
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