CN101423591A - 墙材胶黏剂及其制备工艺和应用 - Google Patents

墙材胶黏剂及其制备工艺和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种墙材胶黏剂及其制备工艺和应用，它是由下列重量比的原料制成：以甲苯二异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇、二羟甲基丙酸和二月桂酸二丁基锡为催化剂，加入丙酮和三乙胺成盐，再用水搅拌混合进行乳化，得到WPU水性聚氨酯乳液。然后，以WPU和水，丙烯酸酯类，有机硅烷单体类为原料，分别添加APS，OP10，K12制备有机硅改性的PUA乳胶，即本发明的墙材胶黏剂。用墙材胶黏剂来制备多功能墙体。采用本发明的墙材胶黏剂与水泥、沙、聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、粉煤灰等材料混合制备的墙体具有防火、隔音、防水防潮、隔热保温、抗震抗压等多种功能，并且都能同时达到甚至超过国家标准。

Description

墙材胶黏剂及其制备工艺和应用
发明领域：
本发明涉及一种墙材胶黏剂及其制备工艺。
背景发明：
长期以来，墙体功能比较单一，只做为间隔作用。对于一些场所，要求墙体具有隔音、防火、保温、防水等特殊功能，按照现有的发明都只能采用外置式功能，即在现有普通墙体的基础上通过物理结构处理的方式在墙面上增加一层具有上述功能的特定材料，从而提高了墙体的造价成本。如，房间为避免干扰，增加隔音效果，需在墙上增加一层“隔声障”材料，使墙体成本增加一倍，且由于采用的是物理复合的方式形成的特殊功能的墙体，使得墙体的特殊功能效果不理想。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术所存在的问题，提供一种用于制作集隔音、防水、防潮、防火、保温于一身、且轻质、抗震的墙体的多功能胶黏剂，通过化学组合增加新功能，将外置式功能变为内置式功能。进而降低材料和施工成本，大大提高墙材的综合特性和稳定性。
本发明的技术方案如下，它是由下列重量比的原料制成：以甲苯二异氰酸酯(TDI)0.10-0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.01-0.2摩尔、二羟甲基丙酸(DMPA)0.05-0.35摩尔和二月桂酸二丁基锡0.01-0.2摩尔为催化剂，加入100-300克丙酮和5-33克三乙胺成盐，再用200-600克水搅拌混合进行乳化，得到水性聚氨酯乳液(WPU)。
以10-45％WPU，25-70％水，5-30％丙烯酸酯类，5-30％有机硅烷单体类为原料，分别添加APS(过硫酸胺)0.5-2％，OP10(烷基酚聚氧乙烯醚的复合物-是现有市场上销售的产品)1-3克，K12(十二烷基磺酸钠)2-10％，采用种子乳液聚合的方法制备得到有机硅改性的PUA乳胶。所述的有机硅改性的PUA乳胶即为本发明的墙材胶黏剂。
取有机硅改性的PUA乳胶与水泥、沙、聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、粉煤灰，水等材料混合，直接高速搅拌均匀，倒入放置两块坚固泥面板的模具中，1-5小时后，直接开模即得具有防火、隔音、防水防潮、隔热保温、抗震抗压等多种功能的墙材产品。
本发明的墙材胶黏剂能够改善水泥的物理性状，从而改变了目前市场上墙材功能单一的状况，采用本发明的墙材胶黏剂与水泥、沙、聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、粉煤灰等材料混合制备具有内置式功能的墙体，具有防火、隔音、防水防潮、隔热保温、抗震抗压等多种功能。在隔音、防水、防火、保温、抗震、抗冲击力方面都能同时达到甚至超过国家标准。并且制得的墙体质轻、具有最佳的吊挂力、不会降解、不返卤、不霉变、蚁不咬、虫不蛀、环保的优点，可降低增加墙体功能的成本，易于成型，便于批量生产。
具体实施方式：
本发明的墙材胶黏剂是采用下列总量比的原料，经过如下工艺制得：
以甲苯二异氰酸酯(TDI)0.10-0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.01-0.2摩尔、二羟甲基丙酸(DMPA)0.05-0.35摩尔和二月桂酸二丁基锡0.01-0.2摩尔为催化剂在70-125℃下反应2-8小时，然后降温至10-50℃，加入100-300克丙酮和5-33克三乙胺成盐，再用200-600克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到水性聚氨酯乳液(WPU)。
将制备好的WPU乳液10-45％(固含42)，水25-70％加入到容器中混合，高速(1000-3000转/分钟)搅拌5-40分钟，滴加5-30％丙烯酸酯单体，5-30％有机桂改性单体在氮气保护下，于20-90℃温度下搅拌10-50分钟，加入0.5-2％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠(K12)2-10％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP10)1-3％，采用种子乳液聚合的方法，在45-110℃反应1.5-5H得到稳定的白色带蓝光的有机硅改性的PUA乳液。
本发明的墙材胶黏剂，根据各种材料单体配比和采取聚合方式不同，以实施例1为最佳的材料配合比和最佳聚合方式，各项指标都超过行业指标。
实施例1：
取甲苯二异氰酸酯0.25摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.1摩尔、二羟甲基丙酸0.15摩尔和二月桂酸二丁基锡0.1摩尔为催化剂，在95℃下反应5小时，然后降温30℃，加入200克丙酮和13克三乙胺成盐，再用410克水搅拌混合进行乳化，然后证出丙酮溶剂，得到水性聚氨酯乳液(WPU)。
将制备好的WPU乳液25％(固含42)，水40％加入到250的四口烧瓶中，高速(1500转/分钟)搅拌20分钟，滴加12.5％丙烯酸酯单体，12.5％有机桂改性单体，在氮气保护下，于50℃搅拌30分钟，加入2％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠6％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚2％，70℃反应3H得到稳定的白色带蓝光的PUA有机硅改性乳液。
取PUA乳胶8％与水泥27％、沙15％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％、聚苯乙烯10％、水22％等材料混合，直接高速(450转/分钟)搅拌均匀，倒入预制备好的磨具中，2小时后，直接开模即得墙材。7天后测试如表1
表1：
 
性能指标 撞击力(次)   抗压力(MPa)  热传导系数 隔声量 干收缩值     防火性能    
本发明胶制得的墙材 33 3.5 0.4 65 ≤0.1 A级标准防烧4小时以上 
现有技术制得的墙材   2 0.5 0.7 48 0.48 国标2.5小时   
实施例2：
以甲苯二异氰酸酯0.10摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.2摩尔、二羟甲基丙酸0.2摩尔和二月桂酸二丁基锡0.08摩尔为催化剂，在70℃下反应7小时，然后降温至40℃，加入150克丙酮和20克三乙胺成盐，再用500克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到水性聚氨酯乳液(WPU)。
将制备好的WPU乳液10％(固含42)，水48.5％加入到容器中，高速(2000转/分钟)搅拌10分钟，滴加15％丙烯酸酯单体，15％有机桂改性单体在氮气保护下，于40℃温度下搅拌40分钟，加入0.5％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠10％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚1％，采用种子乳液聚合的方法，在100℃反应4H得到稳定的白色带蓝光的有机硅改性的PUA乳液。
取PUA乳胶8％与水泥32％、沙10％、聚苯乙烯10％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％，加水22％等材料混合，直接高速550转/分钟搅拌均匀，倒入放置两块坚固泥面板的模具中，1小时后，直接开模即得墙材。7天后测试如下：
 
性能指标 撞击力(次) 抗压力(MPa) 热传导系数 隔声量 干收缩值 防火性能
本发明胶制得的墙材 24 1.7 0.6 45 ≤0.35 国标2.5小时
现有技术制得的墙材 5 1 0.7 35 0.4 国标2.5小时
实施例3：
以甲苯二异氰酸酯0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.01摩尔、二羟甲基丙酸0.05摩尔和二月桂酸二丁基锡0.2摩尔为催化剂，在125℃下反应2-8小时，然后降温至50℃，加入300克丙酮和5克三乙胺成盐，再用200克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到水性聚氨酯乳液(WPU)。
将制备好的WPU乳液45％(固含42)，水38％加入到容器中，高速1000转/分钟下搅拌40分钟，滴加5％丙烯酸酯单体，5％有机桂改性单体在氮气保护下，于20℃温度下搅拌20分钟，加入2％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠(K12)2％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP10)3％，采用种子乳液聚合的方法，在45℃反应5H得到稳定的白色带蓝光的有机硅改性的PUA乳液。
取PUA乳胶8％与水泥32％、沙20％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％，水22％等材料混合，直接高速350转/分钟搅拌均匀，倒入预制备好的模具中，3小时后，直接开模即得墙材。7天后测试如下表3：
表3
 
性能指标 撞击力(次)   抗压力(MPa)  热传导系数 隔声量 干收缩值     防火性能    
本发明胶制得的墙材 28 3. 0.4 55 ≤0.1 A级标准防烧4小时以上 
现有技术制得的墙材   2 0.5 0.7 48 0.48 国标2.5小时   
实施例4：
取甲苯二异氰酸酯0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.01摩尔、二羟甲基丙酸0.35摩尔和二月桂酸二丁基锡0.2摩尔为催化剂在125℃下反应2小时，然后降温至20℃，加入100克丙酮和33克三乙胺成盐，再用200克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到水性聚氨酯乳液(WPU)。
将制备好的WPU乳液45％(固含42)，水25％加入到容器中，高速3000转/分钟下搅拌5分钟，滴加5％丙烯酸酯单体，20％有机桂改性单体在氮气保护下，于90℃温度下搅拌10分钟，加入1％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠2％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP10)2％，采用种子乳液聚合的方法，在45℃反应5H得到稳定的白色带蓝光的有机硅改性的PUA乳液。
取PUA乳胶8％与水泥32％、沙10％、聚苯乙烯10％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％，水22％等材料混合，直接高速(450转/分钟)搅拌均匀，倒入放置两块坚固泥面板的模具中，2小时后，直接开模即得墙材。7天后测试如下表4：
表4：
 
性能指标 撞击力(次)   抗压力(MPa)  热传导系数 隔声量 干收缩值     防火性能    
本发明胶制得的墙材 17 0.8 0.5 48 ≤0.1 A级标准防烧2.5小时以上     
现有技术制得的墙材   2 0.5 0.7 48 0.48 国标2.5小时   
本发明的上述所有配方都不局限于上述四个实施例，可以在上述配方范围内任意取值。制得的本发明胶黏剂均能达到国家标准。
本发明的使用方法：将本发明的胶黏剂与水按照1：1-2的比例混合15％，制成乳胶，然后再将该乳胶8％与水泥32％、沙10％、聚苯乙烯10％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％，水22％等材料混合，直接高速搅拌均匀，倒入放置两块坚固泥面板的模具中，2小时后，直接开模成品。即得具有集隔音、防水、防潮、防火、保温于一身、且轻质、抗震的墙体。
本发明的墙材胶黏剂具有一定的减水作用，使沙浆抗拉强度提高25-40％，黏结强度提高70-80％，剪切强度提高几十倍，具有很好的抗渗性及抗氯离子渗透能力。本发明的胶黏剂由于是有机硅树脂改性，具有玻璃化温度低，耐高或低温，疏水，相当好的室温自交联弹性膜的特性，所以才使本发明的胶黏剂具备隔音、提高黏结强度、高耐侯、耐化学品、耐水的作用。采用本发明墙材胶黏剂生产的轻质墙板，可替代红砖、加气砖等墙材，可用于大型建筑、厂房、商铺、酒店、住宅、办公室、防火工程、隔声工程、防水工程、保温工程等不同领域，还可应用于消防、隔声、防水、保温等高性能要求工程；采用本发明墙材胶黏剂生产的墙板的具体性能如表所示。
 
性能指标 撞击力(次)   抗压力(MPa)  热传导系数 隔声量 干收缩值     防火性能    
本发明胶制得的墙材   33 3.5 0.4 65 ≤0.1 A级标准防烧4小时以上 
现有技术制得的墙材   5 1 0.7 35 0.4 国标2.5小时   

Claims (10)

1、一种墙材胶黏剂，其特征在于，它是由下列重量比的原料制成：以甲苯二异氰酸酯0.10-0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400  Mn＝340  0.01-0.2摩尔、二羟甲基丙酸0.05-0.35摩尔和二月桂酸二丁基锡0.01-0.2摩尔为催化剂，加入100-300克丙酮和5-33克三乙胺成盐，再用200-600克水搅拌混合进行乳化，得到WPU；
以10-45％WPU，25-70％水，5-30％丙烯酸酯类，5-30％有机硅烷单体类为原料，分别添加APS0.5-2％，OP10  1-3克，K12  2-10％，采用种子乳液聚合的方法制备得到有机硅改性的PUA乳胶。
2、根据权利要求1所述的墙材胶黏剂，其特征在于：以甲苯二异氰酸酯0.25摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400Mn＝3400.1摩尔、二羟甲基丙酸0.15摩尔和二月桂酸二丁基锡0.1摩尔为催化剂，加入200克丙酮和13克三乙胺成盐，再用410克水搅拌混合进行乳化，得到水性聚氨酯乳液；
将制备好的水性聚氨酯乳液WPU乳液25％与水40％混合，高速1500转/分钟搅拌20分钟，滴加12.5％丙烯酸酯单体，12.5％有机桂改性单体，在氮气保护下，于50℃搅拌30分钟，加入2％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠6％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚2％，70℃反应3H得到稳定的PUA有机硅改性乳液。
3、根据权利要求1或2所述的墙材胶黏剂的制备工艺，其特征在于：以甲苯二异氰酸酯(TDI)0.10-0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-400(Mn＝340)0.01-0.2摩尔、二羟甲基丙酸(DMPA)0.05-0.35摩尔和二月桂酸二丁基锡0.01-0.2摩尔为催化剂在70-125℃下反应2-8小时，然后降温至10-50℃，加入100-300克丙酮和5-33克三乙胺成盐，再用200-600克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到WPU；
将制备好的WPU乳液10-45％，水25-70％加入到容器中混合，高速1000-3000转/分钟下搅拌5-40分钟，滴加5-30％丙烯酸酯单体，5-30％有机桂改性单体在氮气保护下，于20-90℃温度下搅拌10-50分钟，加入0.5-2％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠2-10％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚1-3％，采用种子乳液聚合的方法，在45-110℃反应1.5-5H得到稳定的有机硅改性的PUA乳液。
4、根据权利要求3所述的墙材胶黏剂的制备工艺，其特征在于：以甲苯二异氰酸酯0.10摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-4000.2摩尔、二羟甲基丙酸0.2摩尔和二月桂酸二丁基锡0.08摩尔为催化剂，在70℃下反应7小时，然后降温至40℃，加入150克丙酮和20克三乙胺成盐，再用500克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到WPU；
将制备好的WPU乳液10％，水48.5％加入到容器中，高速2000转/分钟下搅拌10分钟，滴加15％丙烯酸酯单体，15％有机桂改性单体在氮气保护下，于40℃温度下搅拌40分钟，加入0.5％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠10％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚1％，采用种子乳液聚合的方法，在100℃反应4H得到稳定的有机硅改性的PUA乳液。
5、根据权利要求3所述的墙材胶黏剂的制备工艺，其特征在于：以甲苯二异氰酸酯0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-4000.01摩尔、二羟甲基丙酸0.05摩尔和二月桂酸二丁基锡0.2摩尔为催化剂，在125℃下反应2-8小时，然后降温至50℃，加入300克丙酮和5克三乙胺成盐，再用200克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到WPU；
将制备好的WPU乳液45％，水38％加入到容器中，高速1000转/分钟下搅拌40分钟，滴加5％丙烯酸酯单体，5％有机桂改性单体在氮气保护下，于20℃温度下搅拌20分钟，加入2％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠2％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP10)3％，采用种子乳液聚合的方法，在45℃反应5H得到稳定的有机硅改性的PUA乳液。
6、根据权利要求3所述的墙材胶黏剂的制备工艺，其特征在于：取甲苯二异氰酸酯0.35摩尔、聚氧化丙烯二醇DL-4000.01摩尔、二羟甲基丙酸0.35摩尔和二月桂酸二丁基锡0.2摩尔为催化剂在125℃下反应2小时，然后降温至20℃，加入100克丙酮和33克三乙胺成盐，再用200克水搅拌混合进行乳化，然后蒸出丙酮溶剂，得到WPU；
将制备好的WPU乳液45％，水25％加入到容器中，高速3000转/分钟下搅拌5分钟，滴加5％丙烯酸酯单体，20％有机桂改性单体在氮气保护下，于90℃温度下搅拌10分钟，加入1％过硫酸胺和十二烷基硫酸钠2％，烷基酚聚氧乙烯(10)醚2％，采用种子乳液聚合的方法，在45℃反应5H得到稳定的有机硅改性的PUA乳液。
7、根据权利要求1或2所述的墙材胶黏剂的应用，其特征在于：将墙材胶黏剂取有机硅改性的PUA乳胶与水泥、沙、聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、粉煤灰，水等材料混合，直接高速搅拌均匀，倒入放置两块坚固泥面板的模具中，1-5小时后，直接开模即得墙材。
8、根据权利要求1或2所述的墙材胶黏剂的应用，其特征在于：取PUA乳胶8％与水泥27％、沙15％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％、聚苯乙烯10％、水22％等材料混合，直接高速450转/分钟下搅拌均匀，倒入预制备好的磨具中，2小时后，直接开模即得墙材。
9、根据权利要求1或2所述的墙材胶黏剂的应用，其特征在于：取PUA乳胶8％与水泥32％、沙10％、聚苯乙烯10％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％，水22％等材料混合，直接高速550转/分钟搅拌均匀，倒入预制备好的磨具中，1小时后，直接开模即得墙材。
10、根据权利要求1或2所述的墙材胶黏剂的应用，其特征在于：取PUA乳胶8％与水泥32％、沙20％、膨胀珍珠岩5％、粉煤灰13％，加水至100％等材料混合，直接高速350转/分钟搅拌均匀，倒入放置两块坚固泥面板的模具中，3小时后，直接开模即得墙材。
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