一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑及其制備方法，涉及高分子化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明是以醋酸乙烯、叔碳酸乙烯酯為混合單體，以雙丙酮丙烯酰胺、碳酸二酰肼為交聯(lián)劑，以醋酸乙烯與乙烯的共聚物乳液為種子乳液，以聚乙烯縮二甲醛為保護(hù)膠體，以叔丁基過(guò)氧化氫和甲醛合次硫酸鋅為引發(fā)劑，以碳酸氫鈉為還原劑通過(guò)種子乳液聚合法制得。本發(fā)明的醋酸乙烯酯木材膠粘劑具有粘結(jié)強(qiáng)度高、耐水性好、玻璃化溫度低、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可以用作膠粘劑廣泛用于木材拼裝、人造板加工領(lǐng)域，還可應(yīng)用于防水、包裝領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子化學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，合成膠粘劑越來(lái)越多地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在目前使用的膠粘劑 中，許多為溶劑類的三醛膠---脲醛樹(shù)脂（UF)，酚醛樹(shù)脂（PF)和三聚氰胺甲醛樹(shù)脂（VIF)， 這"三醛膠"除耐水性差、儲(chǔ)存期短外，在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中釋放出大量的甲醛，對(duì)環(huán)境 污染造成很大的影響，人類長(zhǎng)期接觸還會(huì)造成患呼吸道疾病、惡性腫瘤、白血病等疾病的危 險(xiǎn)。木材工業(yè)用膠量占膠粘劑生產(chǎn)量的60%以上。國(guó)內(nèi)林產(chǎn)資源有限，只能采用小徑級(jí)木 材或制造人造板來(lái)滿足生產(chǎn)和生活需要，這樣木工膠的用量更為增加。以此同時(shí)，隨著環(huán)保 和節(jié)能等理念的提出，對(duì)木材工業(yè)用膠也提出了更高的要求，這就要求減少甲醛單體和用 量，使膠粘劑中游離醛含量達(dá)到最低標(biāo)準(zhǔn)?；?qū)で蠛线m的原料和配方來(lái)取代"三醛"膠，徹 底解決游離醛釋放帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。
[0003] 聚醋酸乙烯醋（簡(jiǎn)稱PVAc，下同）是熱塑性高分子，PVAc乳液成本低廉、無(wú)毒無(wú) 味、無(wú)環(huán)境污染、制備和使用方便，被認(rèn)為是一種綠色環(huán)保膠粘劑和涂料，廣泛用于木材加 工、織物粘接，家具組裝、包裝材料、建筑裝潢等領(lǐng)域中材料的粘接和木材、石材等材料表面 的涂層。
[0004] PVAc乳液雖然具有價(jià)格低、生產(chǎn)方便、無(wú)毒等特點(diǎn)，但存在更多的缺點(diǎn)：耐水性耐 寒性和耐濕性都很差，機(jī)械穩(wěn)定性也不好；濕熱條件下，其膠膜粘接強(qiáng)度下降很快，甚至膠 層脫落而失去使用價(jià)值。
[0005] 因此，通過(guò)對(duì)醋酸乙烯進(jìn)行改性提高其耐水性、耐寒性和粘結(jié)強(qiáng)度等性能，從而取 代"三醛"膠，解決游離醛釋放帶來(lái)的環(huán)境，是當(dāng)前一個(gè)值得研究的方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種耐水性好、耐寒性好、粘 結(jié)性能優(yōu)異的醋酸乙烯酯木材用膠粘劑及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的醋酸乙烯酯木材膠粘劑，其組分及重量份數(shù)為：
[0008] 單體：醋酸乙烯80?180份，叔碳酸乙烯酯12?25份；
[0009] 種子乳液：8?24份；
[0010] 復(fù)合乳化劑：3-7份；
[0011] 保護(hù)膠體：聚乙烯醇縮乙二醛3?8份；
[0012] 引發(fā)劑：叔丁基過(guò)氧化氫0. 4?0. 8份，甲醛合次硫酸鋅0. 2?0. 4份；
[0013] 交聯(lián)劑：雙丙酮丙烯酰胺8-16份；碳酸二酰肼1-3份；
[0014] 碳酸氫鈉0? 3-0. 6份；
[0015] 水：100 ?150 份。
[0016] 其中，所述種子乳液是醋酸乙烯（VAc)與乙烯的共聚物VAE。種子乳液聚合法合成 的乳膠粒顆粒具有黑色的外層，即是聚醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯/雙丙酮丙烯酰胺三元 共聚物，通過(guò)這種聚合法獲得的乳膠粒粒徑更大，粒徑分布更窄，這使乳液分散更加均勻， 能提高乳液的穩(wěn)定性。而且由于種子乳液的分子鏈中嵌入了疏水性的乙烯基團(tuán)，使得羧基 之間的距離增大，羧基的規(guī)則排列被打破，降低了親水基團(tuán)的吸水作用，能使聚合物的耐水 性提1?。
[0017] 另外，種子乳液VAE分子中由于軟單體乙烯的引入，使聚合物的內(nèi)聚強(qiáng)度增加，分 子鏈更柔軟，對(duì)Tg的降低也有貢獻(xiàn)，相比均聚物分子鏈其低溫活性增加，聚合物的粘連性 大，從而能提高膠粘劑的初黏性、成膜性和抗凍融穩(wěn)定性。
[0018] 本發(fā)明還采用用叔碳酸乙烯酯（VeoVa-IO)和雙丙酮丙烯酰胺（DAAM)作為共聚單 體對(duì)PVAc進(jìn)行改性，合成三元共聚線性化合物。VeoVa-IO給PVAc大分子鏈上引入龐大的 疏水性側(cè)基，側(cè)基的空間位阻發(fā)揮了保護(hù)相鄰PVAc上的酯基，和屏蔽水分子的雙重作用， 因而乳液固化后形成固化性樹(shù)脂，其耐水性得到了較大提高。
[0019] 優(yōu)選地，所述復(fù)合乳化劑為陰非離子復(fù)配的乳化劑，非離子乳化劑優(yōu)選為辛基酚 聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚，陰離子乳化劑優(yōu)選為十二烷基苯磺酸鈉；且陰離子乳化 劑與非離子乳化劑的比例為1:3。采用這種配比的復(fù)合乳化劑的HLB值接近聚醋酸乙烯酯 的HLB值，約為14. 5?17. 5,乳化效果佳，聚合過(guò)程能獲得良好的穩(wěn)定性。
[0020] 優(yōu)選地，所述護(hù)膠體是聚乙烯醇縮二甲醛，且優(yōu)選其縮醛度為12-18%。保護(hù)膠體 的加入可以提高乳液的穩(wěn)定性，但聚乙烯醇（PVA)分子中含有大量的羥基，親水性強(qiáng)，因而 耐水性差。為提高其耐水性，本發(fā)明使用乙二醛對(duì)PVA進(jìn)行改性。相比使用甲醛改性，乙二 醛分子上由于含有兩個(gè)羰基，反應(yīng)活性更高，且其揮發(fā)物對(duì)大氣無(wú)污染，復(fù)合環(huán)保的要求。 改性后，一方面破壞了 PVA分子的對(duì)稱性，阻礙了 PVA分子收斂，減少了羥基的數(shù)量，使羥基 間以及羥基與水分子之間的相互作用減弱。另一方面，原來(lái)的線性結(jié)構(gòu)被形成的六元環(huán)結(jié) 構(gòu)替代，增加了空間位阻，從而能提高耐水性。
[0021] 本發(fā)明還提供該醋酸乙烯酯木材膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：
[0022] (1)配制乳化劑溶液：在乳化劑槽內(nèi)加入30?40份去離子水、3?7份所述的復(fù) 合乳化劑，啟動(dòng)攪拌器，升溫至60°C攪拌30min，充分混合溶解；
[0023] (2)配制引發(fā)劑溶液：引發(fā)劑槽a加入10?15份去離子水、0. 4?0. 8份叔丁基 過(guò)氧化氫，攪拌溶解，引發(fā)劑槽b加入10?15份去離子水、0. 2?0. 4份甲醛合次硫酸鋅， 攪拌溶解；
[0024] (3)將80?180份醋酸乙烯和12?25份叔碳酸乙烯酯份混合均勻得混合單體；
[0025] (4)在反應(yīng)釜中加入40?70份去離子水，啟動(dòng)攪拌器，加入8?24份種子乳液、 3-8份保護(hù)膠體，0. 3?0. 6份碳酸氫鈉、8?16份雙丙酮丙烯酰胺，將乳化劑槽中的液體全 部泵入到反應(yīng)釜內(nèi)，在60-70°C溫度下攪拌30min至均勻；
[0026] (5)將引發(fā)劑槽a中的液體一次性泵入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻，將混合單體和引發(fā)劑 槽b內(nèi)90%的引發(fā)劑溶液滴加到反應(yīng)釜內(nèi)，在溫度75?80°C條件下連續(xù)滴加4-5h，滴完 后升溫至85-90°C，再加入剩余的引發(fā)劑溶液，保溫0. 5-lh后降溫至40-50°C，用氨水調(diào)pH 值至6-7,加入用10份去離子水溶解均勻的1-3份己二酸二酰肼，攪拌均勻后降溫至室溫出 料，用濾布過(guò)濾掉殘?jiān)?br> [0027] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 1、與常規(guī)醋酸乙烯酯乳液相比，本發(fā)明產(chǎn)品由于引用了種子乳液聚合方法，使用 了保護(hù)膠體，并采用叔碳酸乙烯酯、雙丙酮丙烯酰胺以及碳酸二酰肼對(duì)醋酸乙烯酯聚合物 進(jìn)行改性，大大提高了產(chǎn)品的耐水性，粘結(jié)強(qiáng)度、成膜韌性以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
[0029] 2、與溶劑類的"三醛膠"相比，本發(fā)明的膠粘劑不含甲醛，生產(chǎn)和使用均不會(huì)對(duì)人 體產(chǎn)生危害，具有更好的環(huán)保性能。
[0030] 3、本發(fā)明采用有機(jī)過(guò)氧化物作為氧化劑，滴加方式采用氧化還原雙滴加，使其能 均勻加入到體系中，反應(yīng)平穩(wěn)；乳化劑采用陰非離子配合的形式，并選用合適的配比，提高 了聚合過(guò)程中的乳液穩(wěn)定性。
[0031] 4、本發(fā)明所得產(chǎn)品玻璃化溫度低，約為7. 2°C，因而具有更好的低溫成膜性和耐凍 融穩(wěn)定性，加上其耐水性好，粘結(jié)強(qiáng)度高，特別適用于作為粘合劑應(yīng)用于木材拼裝、人造板 加工領(lǐng)域，還可應(yīng)用于防水、包裝領(lǐng)域。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述：
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 本發(fā)明的醋酸乙烯酯木材膠粘劑，由以下組分按重量份數(shù)制成：
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑，其特征在于由以下組分按重量份數(shù)制成： 醋酸乙烯80?180份 叔碳酸乙烯酯12?25份 雙丙酮丙烯酰胺8?16份 種子乳液8?24份 復(fù)合乳化劑3?7份 保護(hù)膠體3?8份 叔丁基過(guò)氧化氫〇. 4?0. 8份 甲醛合次硫酸鋅0. 2?0. 4份 碳酸氫鈉〇. 3?0. 6份 碳酸二酰肼1?3份 水100?150份 所述種子乳液是醋酸乙烯與乙烯的共聚物乳液，所述保護(hù)膠體是聚乙烯縮二甲醛。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑，其特征在于：所述復(fù)合乳化劑 為陰非離子復(fù)配的乳化劑，所述陰離子乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉，所述非離子乳化劑為 辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑，其特征在于：陰離子乳化劑與 非離子乳化劑的比例為1:3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑，其特征在于：所述保護(hù)膠體聚 乙烯醇縮二甲醛的縮醛度為12?18%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4所述的一種醋酸乙烯酯木材膠粘劑的制備方法，其特征在于包 括以下步驟： (1) 配制乳化劑溶液：在乳化劑槽內(nèi)加入30?40份去離子水、3?7份所述的復(fù)合乳 化劑，啟動(dòng)攪拌器，升溫至60°C攪拌30min，充分混合溶解； (2) 配制引發(fā)劑溶液：引發(fā)劑槽a加入10?15份去離子水、0. 4?0. 8份叔丁基過(guò)氧 化氫，攪拌溶解，引發(fā)劑槽b加入10?15份去離子水、0. 2?0. 4份甲醛合次硫酸鋅，攪拌 溶解； (3) 將80?180份醋酸乙烯酯和12?25份叔碳酸乙烯酯份混合均勻得混合單體； (4) 在反應(yīng)釜中加入40?70份去離子水，啟動(dòng)攪拌器，加入8?24份種子乳液、3? 8份保護(hù)膠體，0. 3?0. 6份碳酸氫鈉、8?16份雙丙酮丙烯酰胺，將乳化劑槽中的液體全部 泵入到反應(yīng)釜內(nèi)，在60?70°C溫度下攪拌30min至均勻； (5) 將引發(fā)劑槽a中的液體一次性泵入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻，將混合單體和引發(fā)劑槽b 內(nèi)90%的引發(fā)劑溶液滴加到反應(yīng)釜內(nèi)，在溫度75?80°C條件下連續(xù)滴加4?5h，滴完后升 溫至85?90°C，再加入剩余的引發(fā)劑溶液，保溫0. 5?lh后降溫至40?50°C，用氨水調(diào) pH值至6?7,加入用10份去離子水溶解均勻的1?3份碳酸二酰肼，攪拌均勻后降溫至 室溫出料，用濾布過(guò)濾掉殘?jiān)?br> 【文檔編號(hào)】C08F218/00GK104293245SQ201410507591
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】唐雅玲 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)