CN101343516A

CN101343516A - Api胶主剂及制备方法

Info

Publication number: CN101343516A
Application number: CNA2008101369855A
Authority: CN
Inventors: 赵殊; 王胜龙
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: CN101343516B

Abstract

API胶主剂及制备方法，它涉及一种胶主剂及制备方法。本发明解决了现有技术中胶主剂的耐水性、甲醛释放量及生产成本均不理想的问题。API胶主剂由水、聚乙烯醇、乳化剂、消泡剂、增塑剂、引发剂、醋酸乙烯酯单体、含活性氢不饱和酰胺单体水溶液、淀粉、防腐剂和催化剂水溶液制成。制备步骤如下：制备聚乙烯醇溶液；向其中加入助剂和一定量的醋酸乙烯酯单体，溶解完全后，加入引发剂，再滴加醋酸乙烯酯单体并同时加入含活性氢不饱和酰胺单体水溶液，共聚，降温，调pH值；加入淀粉分散液和催化剂的水溶液，加热，搅拌，即得API胶主剂。本发明制备的API胶主剂耐水性高、环保、成本低。本发明的生产工艺简单，操作方便，应用广泛。

Description

API胶主剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶主剂及制备方法。

背景技术

聚醋酸乙烯酯在异氰酸酯(API)胶中主要是起到胶粘剂主剂作用，也是API胶的主要组份。聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂，广泛应用于纺织、建筑、轻工、造纸、木材加工和汽车等领域。但是，由于聚醋酸乙烯酯本身结构和生产过程的特点，普遍存在耐水性差，容易脱胶；国内外为了改善聚醋酸乙烯酯均聚乳液性能作了大量的研究工作，有的在合成过程加入醛类，在酸性条件下对保护胶体PVA进行缩醛化改性，提高乳液的疏水性，但这不可避免的在乳液中存在一些游离甲醛以及释放的甲醛，而甲醛释放不仅对环境带来污染，对人体也有危害；聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂生产成本高。这些缺陷，影响了聚醋酸乙烯酯乳液更为广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中API胶主剂的耐水性差、甲醛释放量高及生产成本高的问题，而提供了一种水性高分子API胶主剂及制备方法。

API胶主剂按重量份数比由600.0～770.0份水、40.0～50.0份聚乙烯醇、2.0～8.0份乳化剂、10.0～15.0份消泡剂、11.0～15.0份增塑剂、0.4～0.5份引发剂、400.0～500.0份醋酸乙烯酯单体、4.0～18.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液、100.0～200.0份淀粉、2.0～12.5份防腐剂和10.0～30.0份催化剂水溶液制成。

API胶主剂的制备方法按以下步骤实现：一、按重量份数比将400.0～520.0份水和40.0～50.0份聚乙烯醇加入到反应釜中，搅拌、加热，升温至80～93℃，待聚乙烯醇完全溶解后再降温至50～80℃，制成聚乙烯醇溶液；二、在上述聚乙烯醇溶液中加入2.0～8.0份乳化剂、11.0～15.0份增塑剂、10.0～15.0份消泡剂及40.0～50.0份醋酸乙烯酯单体，溶解完全后再加入0.2～0.25份引发剂，加热，升温至75℃，至反应釜中无回流，往反应釜中加入350.0～450.0份醋酸乙烯酯单体和4.0～18.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液，并控制反应釜内混合液温度为80℃，进行聚合反应，反应完成后降温至30～40℃，调pH值4～7；三、按重量份数比将100.0～200.0份淀粉、200.0～250.0份水和2.0～12.5份防腐剂加入到另一反应釜中搅拌、加热至50～80℃，3小时后降温到40～60℃，调pH值4～8，制成淀粉分散液；四、将步骤三中制得的淀粉分散液和10.0～30.0份的催化剂水溶液加入到步骤二中制得的混合液中，在40℃下搅拌加热半个小时，即得API胶主剂。

本发明在聚合过程中加入了共聚单体，生成的共聚物在高温加热及催化剂存在条件下使分子链之间交联，使白乳胶由热塑型转化成热固型，增加白乳胶的耐水性，用此胶粘接的三层木材胶合板的湿胶合强度达到0.8MPa，比未加共聚单体的提高了110％；无机氯化物作为催化剂，在热压条件下，催化剂促使乳液中分子链之间相互交联，改善了API胶主剂的耐水性能，添加催化剂后其湿胶合强度达1.0MPa，比未加催化剂的API胶主剂提高近20％；淀粉分散液作为填充剂的加入既降低了API胶主剂的生产成本，比未加淀粉分散液的API胶主剂的生产成本低20％～40％，同时又能保证乳液的各项性能；制备全过程没有添加甲醛，虽然此胶粘接的木材胶合板能测出释放甲醛，但释放量很小，仅为0.007～0.014mg/L，远远低于国家标准值，胶合板中甲醛释释放量(干燥法)国家标准E0级≤0.5mg/L，保证了产品的环保性；这种API胶主剂与异氰酸酯类交联剂混合，三层木材单板经施胶热压，其湿胶合强度为1.5MPa，相对于未加异氰酸酯的API胶主剂提高了50％。(湿胶合强度是指三层胶合板试件在63℃的水浴中静置3h，取出后在冷水中浸泡10min，随后立即对试件进行拉伸强度测试。)

本发明可应用于山毛榉、橡木、桦木、枫木、胡桃木、柚木、稻秆和麦秸等硬、软木质及非木质材料的复合板、胶合板、集成材以及各类纸制用品。本发明所需生产设备简单，操作方便，原料来源广泛，成本低廉。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式API胶主剂按重量份数比由600.0～770.0份水、40.0～50.0份聚乙烯醇、2.0～8.0份乳化剂、10.0～15.0份消泡剂、11.0～15.0份增塑剂、0.4～0.5份引发剂、400.0～500.0份醋酸乙烯酯单体、4.0～18.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液、100.0～200.0份淀粉、2.0～12.5份防腐剂和10.0～30.0份催化剂水溶液制成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是API胶主剂按重量份数比由660.0份水、45.0份聚乙烯醇、5.0份乳化剂、12.0份消泡剂、13.0份增塑剂、0.45份引发剂、450.0份醋酸乙烯酯单体、10.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液、150.0份淀粉、7.0份防腐剂和20.0份催化剂水溶液制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是乳化剂为OP-10、吐温80、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的混合。其它与具体实施方式一或二相同。

本实施方式中乳化剂的组成为两种或两种以上时，各组分按任意比例混合。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是消泡剂为二甲基硅油、有机硅水乳化液或THIX-288聚醚GPE。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三丁酯。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾或过磷酸钠。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是含活性氢不饱和酰胺单体水溶液的质量分数为20％～50％。其它与具体实施方式一或二相同。

本实施方式中含活性氢不饱和酰胺单体水溶液为N-羟甲基丙烯酰胺单体水溶液、N-甲氧甲基丙烯酰胺单体水溶液或N-异丁氧甲基丙烯酰胺单体水溶液。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是聚乙烯醇为1799型或1899型。其它与实施方式一或二相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是催化剂水溶液由固体溶质和硫酸溶液组成；固体溶质为氯化铵、氯化铝、氯化铁、氯化铜、氯化锌、氯化钙、硫酸铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁中的一种或几种；硫酸溶液的浓度为0.05～0.10mol/L；固体溶质占催化剂水溶液总重量的5％～30％。其它与具体实施方式一或二相同。

本实施方式中氯化铵、氯化铝、氯化铁、氯化铜、氯化锌、氯化钙、硫酸铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁为两种或两种以上时，各组分按任意比例混合。

具体实施方式十：本实施方式API胶主剂按以下步骤制备：一、按重量份数比将400.0～520.0份水和40.0～50.0份聚乙烯醇加入到反应釜中搅拌、加热，升温至80～93℃，待聚乙烯醇完全溶解后再降温至50～80℃，制成聚乙烯醇溶液；二、在上述聚乙烯醇溶液的反应釜中加入2.0～8.0份乳化剂、11.0～15.0份增塑剂、10.0～15.0份消泡剂及40.0～50.0份醋酸乙烯酯单体，溶解完全后再加入0.2～0.25份引发剂，加热，升温至75℃，至反应釜中无回流，往反应釜中加入350.0～450.0份醋酸乙烯酯单体和4.0～18.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液，并控制反应釜内混合液温度为80℃，进行聚合反应，反应完成后降温至30～40℃，调pH值4～7；三、按重量份数比将100.0～200.0份淀粉、200.0～250.0份水和2.0～12.5份防腐剂加入到反应釜中搅拌、加热至50～80℃，3小时后降温到40～60℃，调pH值4～8，制成淀粉分散液；四、将步骤三中制得的淀粉分散液和10.0～30.0份的催化剂水溶液加入到步骤二中制得的混合液中，在40℃下搅拌加热半个小时，即得API胶主剂。

具体实施方式十一：本实施方式API胶主剂按以下步骤制备：一、按重量份数比将460.0份水和45.0份聚乙烯醇加入到反应釜中搅拌、加热，升温至85℃，待聚乙烯醇完全溶解后再降温至60℃，制成聚乙烯醇溶液；二、在上述聚乙烯醇溶液的反应釜中加入5.0份乳化剂OP-10、12.0份邻苯二甲酸二丁酯、12.0份二甲基硅油及45.0份醋酸乙烯酯单体，溶解完全后，加入0.22份过硫酸铵，加热，升温至75℃，至反应釜中无回流，往反应釜中加入400.0份醋酸乙烯酯单体和10.0份N-丁氧甲基丙烯酰胺单体水溶液，并控制反应釜内混合液温度为80℃，进行聚合反应，反应完成后降温至35℃，调pH值6；三、按重量份数比将150份淀粉、220.0份水和8.0份防腐剂加入到另一反应釜中，搅拌、加热至70℃，3小时后降温到50℃，调pH值6，制成淀粉分散液；四、将步骤三中制得的淀粉分散液和20.0份的催化剂水溶液加入到步骤二中制得的混合液中，在40℃下搅拌加热半个小时，即得API胶主剂。

本实施方式中所得API胶主剂的外观为乳白粘稠状胶体；固含量为30％～70％；粘度为2.5～24.8MPa·s；存储稳定性较好，在60℃下，放置20h，胶液稳定不分层；胶粘的三层桦木胶合板的湿胶合强度为1.2～1.4MPa；胶合板的甲醛释放量为0.005～0.013mg/L。

Claims

1、API胶主剂，其特征在于API胶主剂按重量份数比由600.0～770.0份水、40.0～50.0份聚乙烯醇、2.0～8.0份乳化剂、10.0～15.0份消泡剂、11.0～15.0份增塑剂、0.4～0.5份引发剂、400.0～500.0份醋酸乙烯酯单体、4.0～18.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液、100.0～200.0份淀粉、2.0～12.5份防腐剂和10.0～30.0份催化剂水溶液制成。

2、根据权利要求1所述的API胶主剂，其特征在于API胶主剂按重量份数比由660.0份水、45.0份聚乙烯醇、5.0份乳化剂、12.0份消泡剂、13.0份增塑剂、0.45份引发剂、450.0份醋酸乙烯酯单体、10.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液、150.0份淀粉、7.0份防腐剂和20.0份催化剂水溶液制成。

3、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于含活性氢不饱和酰胺单体水溶液的质量分数为20％～50％；其中含活性氢不饱和酰胺单体水溶液为N-羟甲基丙烯酰胺单体水溶液、N-甲氧甲基丙烯酰胺单体水溶液或N-异丁氧甲基丙烯酰胺单体水溶液。

4、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过磷酸钠。

5、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于乳化剂为OP-10、吐温80、十二烷基硫酸钠的一种或几种的混合。

6、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于聚乙烯醇为1799型或1899型。

7、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于消泡剂为二甲基硅油、有机硅水乳化液或THIX-288聚醚GPE。

8、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三丁酯。

9、根据权利要求1或2所述的API胶主剂，其特征在于催化剂水溶液由固体溶质和硫酸溶液组成；固体溶质为氯化铵、氯化铝、氯化铁、氯化铜、氯化锌、氯化钙、硫酸铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁中的一种或几种；硫酸溶液的浓度为0.05～0.10mol/L；固体溶质占催化剂水溶液总重量的5％～30％。

10、制备权利要求1所述API胶主剂的方法，其特征在于API胶主剂按以下步骤制备：一、按重量份数比将400.0～520.0份水和40.0～50.0份聚乙烯醇加入到反应釜中搅拌、加热，升温至80～93℃，待聚乙烯醇完全溶解后再降温至50～80℃，制成聚乙烯醇溶液；二、在上述聚乙烯醇溶液的反应釜中加入2.0～8.0份乳化剂、11.0～15.0份增塑剂、10.0～15.0份消泡剂及40.0～50.0份醋酸乙烯酯单体，溶解完全后再加入0.2～0.25份引发剂，加热，升温至75℃，至反应釜中无回流，往反应釜中加入350.0～450.0份醋酸乙烯酯单体和4.0～18.0份含活性氢不饱和酰胺单体水溶液，并控制反应釜内混合液温度为80℃，进行聚合反应，反应完成后降温至30～40℃，调pH值4～7；三、按重量份数比将100.0～200.0份淀粉、200.0～250.0份水和2.0～12.5份防腐剂加入到另一反应釜中搅拌、加热至50～80℃，3小时后降温到40～60℃，调pH值4～8，制成淀粉分散液；四、将步骤三中制得的淀粉分散液和10.0～30.0份的催化剂水溶液加入到步骤二中制得的混合液中，在40℃下加热搅拌半个小时，即得API胶主剂。