CN104403608A - 一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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程增会
王春鹏
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Abstract

一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂及其制备方法，组分为聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、氧化还原引发剂、缓冲剂和水，按质量份数计各配比为：聚乙烯醇2-4份，醋酸乙烯酯45-49份，氧化还原引发剂中的氧化剂0.08-0.2份，氧化还原引发剂中的还原剂0.08-0.18份，缓冲剂0.09-0.15份，水50份。（1）应用本发明的方法制得的聚醋酸乙烯酯胶黏剂，由于采用氧化还原引发体系制备，可以在低温下高效进行，制备工艺简单；（2）制备得到的聚醋酸乙烯酯胶黏剂，与普通的1788和1799保护胶体相比，其耐水性可以达到欧洲D3的标准，耐水性能好。

Description

一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种木材粘合剂，尤其是一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂及其制备方法。
背景技术
聚醋酸乙烯(PVAc)乳液作为一种水基胶粘剂与其它溶剂型胶粘剂相比具有绿色环保的优势，随着人们对生活品质的要求越来越高，它也越来越受青睐。广泛应用于乳胶漆制造、建筑装修、家具制造、造纸及纸品加工、木材加工、书籍装订、汽车内饰、卷烟接嘴等多个领域。但是在木地板拼接、家具拼板等方面，PVAc乳液难以满足其耐水性和粘接强度的要求，还有待提高。为了改善它的性能比如成膜速度、玻璃化温度、拉伸强度、耐热耐水的性能，人们通过将之共混改性或者与其它单体共聚进行改性。但是这种方法不仅复杂，而且提高了聚合物工业化的成本，不利于生产。有学者指出，通过使用合适的保护胶体，也能够使乳液聚合得到的PVAc拥有很好的拉伸强度及耐热耐水性能。
保护胶体是一种具有保护性能的稳定剂，既能在乳液中起到保护作用，且其本身也具有一定的分散能力。它在聚醋酸乙烯酯乳液中的分布呈三种情况：分散在水相中；物理吸附在乳胶粒子表面起保护作用；与乳胶粒子进行化学接枝。有学者指出，通过使用合适的保护胶体，也能够使乳液聚合得到的PVAc拥有很好的拉伸强度及耐热耐水性能。将保护胶体进行改性可以有效地提高聚醋酸乙烯的耐水性，如缩醛化，乙酰乙酰化，或者使用乙烯-乙烯醇共聚物作保护胶体。
引发剂的种类和用量会直接影响聚合反应速率、聚合物产物的性能。传统的乳液聚合中使用的引发剂是热分解引发剂，它包括偶氮类和无机过氧化物类引发剂如AIBN、过硫酸钾(KPS)、过硫酸铵(APS)、过氧化苯甲酰(BPO)等。通常它们的反应活性较低，在较高温度下才能进行分解引发聚合。而氧化-还原引发剂体系的活化能较低，在低温下也能较快地引发单体聚合。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的在于提供一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂及其制备方法，解决现在粘合剂粘结强度低、耐水性差等问题，得到绿色环保的胶黏剂。
技术方案：一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、氧化还原引发剂、缓冲剂和水，按质量份数计各配比为：聚乙烯醇2-4份，醋酸乙烯酯45-49份，氧化还原引发剂中的氧化剂0.08-0.2份，氧化还原引发剂中的还原剂0.08-0.18份，缓冲剂0.09-0.15份，水50份。
所述聚乙烯醇为PVA NH-26，PVA-217、PVA-117、Z-200、WR-14、RS-2117、1788、1799中的至少一种。
所述氧化还原引发体系优选过硫酸铵/亚硫酸氢钠，叔丁基过氧化氢/吊白块，过硫酸钠/亚硫酸氢钠或酒石酸/双氧水中的一种。
所述缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠、磷酸氢二钠中的至少一种。
耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂的制备方法，步骤为：
(a)聚乙烯醇中加入去离子水，升温到90-95℃左右搅拌溶解；
(b)待聚乙烯醇充分溶解后，降温至55-65℃加入缓冲剂，第一批醋酸乙烯单体，氧化还原剂，然后升温至70-80℃聚合反应；
(c)待反应无回流，滴加剩余的醋酸乙烯单体和氧化还原引发剂，保温半小时后降温过滤出料。
所述先后加入的两批醋酸乙烯单体质量比例为3:97-5:95；先后加入的两批氧化还原剂质量比例为3:7或4:6。
有益效果：(1)应用本发明的方法制得的聚醋酸乙烯酯胶黏剂，由于采用氧化还原引发体系制备，可以在低温下高效进行，制备工艺简单；(2)制备得到的聚醋酸乙烯酯胶黏剂，与普通的1788和1799保护胶体相比，其耐水性可以达到欧洲D3的标准，耐水性能好。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
总单体即指醋酸乙烯单体。
实施例1：
一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAc、氧化还原引发剂、缓冲剂，各配比为(按质量份数计)：聚乙烯醇1788：1.5份、1799：1.5份；醋酸乙烯酯47份；氧化还原引发剂：过硫酸铵0.1份，亚硫酸氢钠0.1份；醋酸钠0.02份，磷酸氢二钠0.11份，去离子水50份。
(a)在四口烧瓶中加入去离子水和聚乙烯醇，升温到90℃左右搅拌溶解；
(b)等聚乙烯醇充分溶解后，降温至65℃加入称量好的缓冲剂：醋酸钠，磷酸氢二钠，部分(占总VAc单体3质量份)醋酸乙烯单体，氧化剂0.03质量份，还原剂0.03质量份，然后升温至70℃聚合反应；
(c)待反应无回流滴加剩余的醋酸乙烯单体和剩余的氧化剂0.07质量份，还原剂0.07份，保温半小时后降温过滤出料。
制备的乳胶固含49.0％。
实施例2：
一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAc、氧化还原引发剂、缓冲剂，各配比为(按质量份数计)：聚乙烯醇PVA-217：1份，PVA-117：1份；醋酸乙烯酯49份；氧化还原引发剂：叔丁基过氧化氢0.1份，吊白块还原剂0.1份；碳酸氢钾0.15份；去离子水50份。
(a)在四口烧瓶中加入去离子水和聚乙烯醇，升温到95℃左右搅拌溶解；
(b)等聚乙烯醇充分溶解后，降温至60℃加入称量好的缓冲剂，部分醋酸乙烯单体(占总VAc单体5质量份)，氧化剂0.03质量份，还原剂0.03质量份，然后升温至72℃聚合反应；
(c)待反应无回流滴加剩余的醋酸乙烯单体和剩余的氧化剂0.07质量份，还原剂0.07质量份，保温半小时后降温过滤出料。
制备的乳胶固含49.8％。
实施例3：
一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAc、氧化还原引发剂、缓冲剂，各配比为(按质量份数计)：聚乙烯醇WR-14：2.5份，醋酸乙烯酯48份，氧化还原引发剂：过硫酸钠0.14份，亚硫酸氢钠0.18份；碳酸氢钠0.09份；水50份。
(a)在四口烧瓶中加入去离子水和聚乙烯醇，升温到95℃左右搅拌溶解；
(b)等聚乙烯醇充分溶解后，降温至55℃加入称量好的缓冲剂，部分醋酸乙烯单体(占总VAc单体4质量份)，氧化剂0.056质量份，还原剂0.072质量份，然后升温至75℃聚合反应；
(c)待反应无回流滴加剩余的醋酸乙烯单体和剩余的氧化剂0.084质量份，还原剂0.108质量份，保温半小时后降温过滤出料。
制备的乳胶固含49.9％。
实施例4：
一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAc、氧化还原引发剂、缓冲剂，各配比为(按质量份数计)：聚乙烯醇Z-200：3份；醋酸乙烯酯47份，氧化还原引发剂：过硫酸钠0.11份，亚硫酸氢钠0.13份；醋酸钠0.03份，磷酸氢二钠0.12份；水50份。
(a)在四口烧瓶中加入去离子水和聚乙烯醇，升温到95℃左右搅拌溶解；
(b)等聚乙烯醇充分溶解后，降温至65℃加入称量好的缓冲剂，部分醋酸乙烯单体(占总VAc单体3质量份)，氧化剂0.044质量份，还原剂0.052质量份，然后升温至73℃聚合反应；
(c)待反应无回流滴加剩余的醋酸乙烯单体和剩余的氧化剂0.066质量份，还原剂0.078质量份，保温半小时后降温过滤出料。
制备的乳胶固含49.5％。
实施例5：
一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAc、氧化还原引发剂、缓冲剂，各配比为(按质量份数计)：聚乙烯醇PVA：NH-261.8份，PVA 217：2.2份；醋酸乙烯酯45份；氧化还原引发剂：叔丁基过氧化氢0.1份，吊白块还原剂0.08份；醋酸钠0.1份；水50份。
(a)在四口烧瓶中加入去离子水和聚乙烯醇，升温到95℃左右搅拌溶解；
(b)等聚乙烯醇充分溶解后，降温至60℃加入称量好的缓冲剂，部分醋酸乙烯单体(占总VAc单体4质量份)，，氧化剂0.03质量份，还原剂0.024质量份，然后升温至73℃聚合反应；
(c)待反应无回流滴加剩余的醋酸乙烯单体和剩余的氧化剂0.07质量份，还原剂0.056质量份，保温半小时后降温过滤出料。
制备的乳胶固含48.9％。
实施例6：
一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，组分为聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAc、氧化还原引发剂、缓冲剂，各配比为(按质量份数计)：聚乙烯醇RS-2117：3.2份；醋酸乙烯酯47份；氧化还原引发剂：双氧水0.08份，酒石酸0.18份；醋酸钠0.1份；水50份。
(a)在四口烧瓶中加入去离子水和聚乙烯醇，升温到95℃左右搅拌溶解；
(b)等聚乙烯醇充分溶解后，降温至65℃加入称量好的缓冲剂，部分醋酸乙烯单体(占总单体3质量份)，，氧化剂0.032质量份，还原剂0.072质量份，然后升温至75℃聚合反应；
(c)待反应无回流滴加剩余的醋酸乙烯单体和剩余的氧化剂0.048质量份，还原剂0.108质量份，保温半小时后降温过滤出料。
制备的乳胶固含49.8％。
压制西南桦二层胶合板，进行粘接试件剪切强度的检测，按照BS EN 205-2003标准进行测试。
EN 204D3标准：常温20-25℃，标准大气压下放置七天，试件拉伸强度≧10Mpa；常温20-25℃，标准大气压下放置七天，20±5℃水浸泡4天≥2Mpa；常温20-25℃，标准大气压下放置七天，20±5℃水浸泡4天，标准大气压下放置七天≥8Mpa。

Claims (6)

1.一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，其特征在于，组分为聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、氧化还原引发剂、缓冲剂和水，按质量份数计各配比为：聚乙烯醇2-4份，醋酸乙烯酯45-49份，氧化还原引发剂中的氧化剂0.08-0.2份，氧化还原引发剂中的还原剂0.08-0.18份，缓冲剂0.09-0.15份，水50份。
2.如权利要求1所述的一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，其特征在于所述聚乙烯醇为PVA NH-26，PVA-217、PVA-117、Z-200、WR-14、RS-2117、1788、1799中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，其特征在于所述氧化还原引发剂组合优选过硫酸铵/亚硫酸氢钠，叔丁基过氧化氢/吊白块，过硫酸钠/亚硫酸氢钠或酒石酸/双氧水中的一种。
4.如权利要求1所述的一种耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂，其特征在于所述缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠、磷酸氢二钠中的至少一种。
5.权利要求1~4任一所述耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤为：
（a）聚乙烯醇中加入去离子水，升温到90-95℃左右搅拌溶解；
（b）待聚乙烯醇充分溶解后，降温至55-65℃加入缓冲剂，第一批醋酸乙烯单体，氧化还原剂，然后升温至70-80℃聚合反应；
（c）待反应无回流，滴加剩余的醋酸乙烯单体和氧化还原引发剂，保温半小时后降温过滤出料。
6.根据权利要求5所述耐水聚醋酸乙烯酯木材胶黏剂的制备方法，其特征在于所述先后加入的两批醋酸乙烯单体质量比例为3:97-5:95；先后加入的两批氧化还原剂质量比例为3:7或4:6。
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