專(zhuān)利名稱(chēng)：羧基丁腈膠乳及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種用于木材粘合的合成膠乳，尤其涉及一種 具有抗水性、高粘接力的羧基丁腈膠乳及其制備，本發(fā)明還涉及羧基丁腈膠乳 的應(yīng)用——羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液復(fù)配后，用作木材粘合劑。
背景技術(shù)：
木材粘合劑的種類(lèi)很多，但隨著環(huán)保的要求，溶劑型粘合劑逐漸被淘汰， 而水基型的粘合劑逐漸發(fā)展起來(lái)，其中典型代表是聚醋酸乙烯酯乳液(俗名白乳膠)以及醋酸乙烯酯與其它單體的共聚物，如醋酸乙烯酯與N-羥甲基丙烯 酰胺(96:4)共聚乳液，醋酸乙烯酯與單氰基乙基馬來(lái)酸酐(96.5:3.5)共聚 乳液，也有用兩種乳液共用的木材粘合劑，如丙烯酸膠乳與EVA膠乳共用， 也有報(bào)道使用羧基丁苯膠乳與異氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)一步復(fù)合反應(yīng)生成抗水性 的木膠合板粘合劑。因此，開(kāi)發(fā)水基無(wú)毒環(huán)保，具有抗水性、高強(qiáng)度膠乳是木 材粘合劑的發(fā)展趨勢(shì)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有抗水性、高粘接力的膠乳羧基丁腈膠乳。 本發(fā)明的另一目的是提供一種膠乳羧基丁腈膠乳的制備工藝。本發(fā)明的羧基丁腈膠乳制備方法，包括以下工藝步驟① 將聚合釜抽真空，用氮?dú)庵脫Q后，按下列重量配比依次加入脫鹽水110 130份，乳化劑3.2 4.4份，叔十二碳硫醇(分子量調(diào)節(jié)劑)0.5 2.5份，碳 酸氫鈉(pH值緩沖劑)0.3 0.5份，氯化鉀0.10 0.40份，丙烯腈35 40份， 不飽和羧酸3 6份，醋酸乙烯酯2 4份，丁二烯50 60份，過(guò)硫酸鉀(引 發(fā)劑)0.30 0.55份，控制溫度25士2T:，反應(yīng)到7 9小時(shí)；② 第一次向聚合釜中補(bǔ)加由3 5份脫鹽水、0.10 0.2份乳化劑、0.10 0.15份分子量調(diào)節(jié)劑組成的混合液(用脫鹽水溶解乳化劑、分子量調(diào)節(jié)劑)， 升溫至40士rC，反應(yīng)2 3小時(shí)；③ 第二次向聚合釜中補(bǔ)加由3 5份脫鹽水、0.10 0.2份乳化劑、0.10 0.15份分子量調(diào)節(jié)劑組成的混合液(用脫鹽水溶解乳化劑、分子量調(diào)節(jié)劑)， 升溫至55士rC，反應(yīng)3 5小時(shí)；④ 當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0。/。以上時(shí)，將上述體系轉(zhuǎn)入脫氣釜，調(diào)節(jié)脫氣釜的真空度至一0.070--O.lOMPa，加福美鈉(終止劑)0.003 0.01份，然后采用真空抽提脫氣1 1.5小時(shí)后，用堿液(5 10。/。的氫氧化鉀溶液)調(diào)pH至7.5 8.5，過(guò)濾即得。本發(fā)明采用的乳化劑為十二垸基硫酸鈉、聚氧乙烯醚及十二垸基苯磺酸鈉 的復(fù)配物，其重量配比為1: (1 0.5) :1;單體中的不飽和羧酸采用甲基丙烯 酸或丙烯酸。本發(fā)明制備的羧基丁腈膠乳的物理性能指標(biāo)如下總固物〉45%， pH值7.5 8.5，粘度30 100mPa's，表面張力35 50 mN/m ，密度0.98±0.03g/cm3，粒徑140 160nm，宏觀凝膠^).01°/0，結(jié)合腈 33 36%。本發(fā)明制備的膠乳羧基丁腈膠乳，與聚醋酸乙烯酯乳液復(fù)配得羧基丁腈膠 乳木材粘合劑羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液以40% 60%和60% 40% 的重量百分比混合均勻即得。羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液混合后相容性 好，沉淀析出物《0.5%;粘接強(qiáng)度達(dá)到1.5 2.0Mpa，粘接好的木材樣品在 沸水中煮3 4小時(shí)，粘接處不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度不減。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有下述特點(diǎn)1、 本發(fā)明采用丁二烯，丙烯腈，不飽和羧酸，醋酸乙烯酯及乳化劑進(jìn)行 配比，尤其是使用醋酸乙烯酯單體和乳化劑聚氧乙烯醚，這是改善該膠乳與聚 醋酸乙烯酯乳液復(fù)配關(guān)鍵；2、 本發(fā)明的工藝采用分段方式，即按點(diǎn)分段加入乳化劑、分子量調(diào)節(jié)劑， 分段控制反應(yīng)溫度，有效防止了凝膠物的產(chǎn)生，降低了反應(yīng)的前期速度，使競(jìng) 聚率不同的單體比較均勻分布到高分子鏈上，提高膠乳的粘接力。3、 本發(fā)明的工藝在反應(yīng)結(jié)束后加入終止劑和堿液，能夠使膠乳在貯存期 內(nèi)不發(fā)生明顯的性能變化。4、 本發(fā)明轉(zhuǎn)化率高，達(dá)到99.0%以上。5、 本發(fā)明采用真空抽提的脫氣方式脫除反應(yīng)體系的殘余單體，使膠乳達(dá) 到環(huán)保的要求。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的羧基丁腈膠乳及制備進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例一膠乳的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟1 、投料過(guò)程首先對(duì)聚合釜抽真空，再用氮?dú)庵脫Q，真空度達(dá)到一0.060Mpa 時(shí)，依次投入脫鹽水115份，垸基硫酸鈉1.0份，聚氧乙烯醚-10為0.8份，十 二烷基苯磺酸鈉1.0份，氯化鉀0.3份，碳酸氫鈉；0.30份，丙烯腈37份，叔 十二碳硫醇1.0份，甲基丙烯酸4.0份，醋酸乙烯酯3.0份，停止抽真空；加 入丁二烯56份，最后加入3%過(guò)硫酸鉀溶液0.40份作為引發(fā)劑(0.4份指過(guò)硫 酸鉀的質(zhì)量份數(shù))。2、 反應(yīng)控制及補(bǔ)加控制溫度25士2'C，繼續(xù)維持反應(yīng)到9小時(shí)，加入 第一次補(bǔ)加液(其中脫鹽水5份，十二烷基硫酸鈉0.05份，十二烷基苯磺酸 鈉0.05份，叔十二碳硫醇0.15份)。40分鐘內(nèi)放溫至40士rC。維持反應(yīng)3 小時(shí)。加入第二次補(bǔ)加液(其中脫鹽水5份，十二烷基硫酸鈉0.05份，十二 垸基苯磺酸鈉0.05份，叔十二碳硫醇0.1份)，40分鐘內(nèi)放溫至55士rC。維 持反應(yīng)到結(jié)束。3、 脫除殘余單體及后處理當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上，在脫氣釜真空度為 一0.10MPa時(shí)，將膠乳轉(zhuǎn)入脫氣釜脫氣，加福美鈉0.003份，10%的氫氧化鉀 溶液0.1份，保溫的條件下，真空抽提除去殘余單體，脫氣時(shí)間為1.5小時(shí)。 最后緩慢加入堿液(5%的氫氧化鉀溶液)調(diào)節(jié)pH值到8，過(guò)濾包裝。膠乳的物性指標(biāo)-總固物〉45%， pH值7.5 8.5，粘度《100mPa's，表面張力《50mN/m，密度 0.98±0.03g/cm3，粒徑140 160nm，宏觀凝膠《0.01%，結(jié)合腈33 36%。 應(yīng)用性能羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液按50%、 50%的重量比混合得木材粘合 齊U。 二者相容性后沉淀析出物《0.2%。粘接強(qiáng)度1.75Mpa，粘接好的木材樣 品在沸水中煮3.5小時(shí)，粘接處不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度1.69 Mpa。實(shí)施例二、若將單體的配比在例一的基礎(chǔ)上調(diào)為丙烯腈40份，甲基丙 烯酸6.0份，醋酸乙烯酯4.0份，丁二烯50份，其它助劑的用量不變，工藝相 同，則反應(yīng)梯度、所生產(chǎn)的物性指標(biāo)均在實(shí)施例一的范圍內(nèi)。應(yīng)用性能羧基丁腈膠乳:聚醋酸乙烯酯乳液50:50，相容性后沉淀析出物0.2%。粘接強(qiáng)度1.97Mpa，粘接好的木材樣品在沸水中煮3.5小時(shí)，粘接處 不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度1.80Mpa。實(shí)施例三、若將單體的配比在例一的基礎(chǔ)上調(diào)為丙烯腈35份，甲基丙 烯酸3.0份，醋酸乙烯酯2.0份，丁二烯60份，助劑的用量不變，工藝過(guò)程與 例一相同，用本例所生產(chǎn)的膠乳的物性指標(biāo)在在實(shí)施例一的范圍內(nèi)。應(yīng)用性能羧基丁腈膠乳:聚醋酸乙烯酯乳液50:50，相容性后沉淀析出 物0.18%。粘接強(qiáng)度1.65Mpa，粘接好的木材樣品在沸水中煮3.5小時(shí)，粘接 處不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度1.60Mpa。實(shí)施例四、若減少脫鹽水用量總量為IIO份，起初加102份，兩次補(bǔ)加用 脫鹽水各4份時(shí)，引發(fā)劑的用量0.3份。各種乳化劑的用量降低3%，所生產(chǎn) 的膠乳與實(shí)施例一相同。實(shí)施例五、若取消第二次補(bǔ)加的乳化劑及分子量調(diào)節(jié)劑，其它組分、工藝 同例一。聚合反應(yīng)時(shí)間比例一要長(zhǎng)3小時(shí)，膠乳的宏觀凝膠0.2%。應(yīng)用時(shí)， 羧基丁腈膠乳聚醋酸乙烯酯乳液50:50，相容性后沉淀析出物1%。實(shí)施例六、用實(shí)施例一所制備的羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液按 60%、 40%的重量混合得木材粘合劑。羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液相容 性后沉淀析出物0.18%。粘接強(qiáng)度1.95Mpa，粘接好的木材樣品在沸水中煮4.0 小時(shí)，粘接處不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度1.89Mpa。實(shí)施例七、用實(shí)施例一所制備的羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液按 40%、 60%的重量混合得木材粘合劑。羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液相容 性后沉淀析出物0.10%。粘接強(qiáng)度1.68Mpa,，粘接好的木材樣品在沸水中煮 3.0小時(shí)，粘接處不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度1.62Mpa。
權(quán)利要求
1、一種羧基丁腈膠乳的制備方法，包括以下工藝步驟①將聚合釜抽真空，用氮?dú)庵脫Q后，按下列重量配比依次加入脫鹽水110～130份，乳化劑3.2～4.4份，叔十二碳硫醇0.5～2.5份，碳酸氫鈉0.3～0.5份，氯化鉀0.10～0.40份，丙烯腈35～40份，不飽和羧酸3～6份，醋酸乙烯酯2～4份，丁二烯50～60份，過(guò)硫酸鉀0.30～0.55份，控制溫度25±2℃，反應(yīng)到7～9小時(shí)；②第一次向聚合釜中補(bǔ)加脫鹽水3～5份，乳化劑0.10～0.2份，分子量調(diào)節(jié)劑0.10～0.15份，升溫至40±1℃，反應(yīng)2～3小時(shí)；③第二次補(bǔ)加脫鹽水3～5份，乳化劑0.15～0.20份，分子量調(diào)節(jié)劑0.10～0.15份，升溫至55±1℃，反應(yīng)3～5小時(shí)；④當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0％以上時(shí)，將上述體系轉(zhuǎn)入脫氣釜，調(diào)節(jié)脫氣釜的真空度至-0.070～-0.10MPa，加終止劑福美鈉0.003～0.01份，然后采用真空抽提脫氣1～1.5小時(shí)后，用堿液調(diào)pH至7.5～8.5，過(guò)濾即得。
2、 如權(quán)利要求1所述羧基丁腈膠乳的制備方法，其特征在于所述乳化 劑為十二烷基硫酸鈉、聚氧乙烯醚及十二烷基苯磺酸鈉的復(fù)配物，其重量配比 為1 : (1 0.5) : 1。
3、 如權(quán)利要求1所述羧基丁腈膠乳的制備方法，其特征在于所述不飽 和羧酸為甲基丙烯酸或丙烯酸。
4、 如權(quán)利要求1所述方法制備的羧基丁腈膠乳，其物理性能指標(biāo)如下總固物〉45%， pH值7.5 8.5，粘度30 100mPa's，表面張力35 50 mN/m ， 密度0.98士0.03g/cm3，粒徑140-160nm，宏觀凝膠^0.01°/。，結(jié)合腈33~36%。
5、 如權(quán)利要求1所述方法制備的羧基丁腈膠乳，用于配制木材粘合劑將羧基丁腈膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液以40% 60%和60% 40%的重量百分比混合均勻即得。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有抗水性、高粘接力的羧基丁腈膠乳，該膠乳是以丁二烯，丙烯腈，不飽和羧酸，醋酸乙烯酯為單體，乳化劑、無(wú)機(jī)鹽、引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑等為助劑原料，采用聚合單體一次性加入、二次補(bǔ)加入乳化劑及分子量調(diào)節(jié)劑、分段控溫的乳液聚合工藝制備而成。本發(fā)明制備的羧基丁腈膠乳的物理性能指標(biāo)總固物＞45％，pH值7.5～8.5，粘度30-100mPa·s，表面張力35-50mN/m，密度0.98±0.03g/cm³，粒徑140～160nm，宏觀凝膠≤0.01％，結(jié)合腈33～36％。該膠乳與聚醋酸乙烯酯乳液復(fù)配得到羧基丁腈膠乳木材粘合劑，粘接強(qiáng)度達(dá)到1.5～2.0MPa，粘接好的木材樣品在沸水中煮3～4小時(shí)，粘接處不開(kāi)膠，木材樣品烘干后，粘接強(qiáng)度不減。
文檔編號(hào)C08F236/12GK101220123SQ200710199290
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月1日
發(fā)明者穎 付, 席永盛, 胡雨來(lái), 黃丹鳳 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)