本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種膠黏劑，尤其涉及一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚氨酯(PU)膠黏劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(—NHCOO—)或異氰酸酯基(—NCO)的膠黏劑。它性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛。但目前聚氨酯膠黏劑以溶劑型為主，有機(jī)溶劑易燃、易爆、易揮發(fā)、有毒，使用時(shí)造成污染帶來公害。隨著人們的生命健康、生產(chǎn)安全和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)及各國(guó)環(huán)保法規(guī)的不斷確立，溶劑型聚氨酯膠黏劑的使用越來越受到限制，因此無污染、環(huán)保型的水性聚氨酯膠黏劑成為人們研究的熱點(diǎn)。水性聚氨酯膠黏劑保留了溶劑型膠黏劑的大部分優(yōu)點(diǎn)，但由于引入了親水基團(tuán)，它的耐水性能較差，熱穩(wěn)定性也不理想，并且粘接強(qiáng)度較溶劑型的要差，因而必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男砸愿纳破湫阅?。丙烯酸酯具有良好的附著力、耐候性和耐水性，以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，用它對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性成為主要研究手段之一。

現(xiàn)有技術(shù)中，采用三羥甲基丙烷為交聯(lián)劑，1,4丁二醇為擴(kuò)鏈劑，采用多種丙烯酸酯類單體對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行共聚改性，制備出了丙烯酸酯改性水性聚氨酯膠乳液。結(jié)果顯示：羧基的存在對(duì)水性聚氨酯膠黏劑的穩(wěn)定性和耐水性有很大的影響，隨著羧基含量的減小，耐水性能逐漸增強(qiáng)，但當(dāng)羧基含量低于一定值時(shí)，膠黏劑乳液不穩(wěn)定，因此羧基含量控制需嚴(yán)格；隨著丙烯酸酯用量的增加，水性聚氨酯的交聯(lián)密度逐漸增大，交聯(lián)度的增大可以有效提高水性聚氨酯膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度、耐水性和耐熱性能，但當(dāng)丙烯酸酯用量超過30％后，交聯(lián)密度過大，疏水性過強(qiáng)，膠黏劑乳液不穩(wěn)定。

因此，單純采用丙烯酸酯對(duì)聚氨酯進(jìn)行改性制備膠黏劑存在工藝條件難以控制，膠黏劑性能不穩(wěn)定的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，獲得一種性能穩(wěn)定，且具有良好的耐水、耐熱性能的聚氨酯膠黏劑，本發(fā)明提供了一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑及其制備方法。

技術(shù)方案：一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑，由以下組分按重量份數(shù)配比制成：聚氨酯16～35份、丙烯酸酯12～28份、異氰酸酯12～25份、苯酚8～19份、大豆蛋白13～27份、殼聚糖12～27份、硼砂11～22份、氫氧化鉀7～22份、碳酸鈉7～13份、氧化鐵7～15份。

優(yōu)選的，由以下組分按重量份數(shù)配比制成：聚氨酯31份、丙烯酸酯23份、異氰酸酯19份、苯酚16份、大豆蛋白22份、殼聚糖23份、硼砂18份、氫氧化鉀17份、碳酸鈉9份、氧化鐵11份。

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑的制備方法，包含以下步驟：

(1)膠黏劑基體制備：將聚氨酯和丙烯酸酯混合，向其中加入二羥甲基丙酸，混合物總質(zhì)量:二羥甲基丙酸體積為1:3～5，攪拌混勻后，加熱至95～125℃，邊加熱邊攪拌，即得膠黏劑基體；

(2)第一改性劑制備：將大豆蛋白、碳酸鈉和氧化鐵混合后研磨成粉，向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～15％的鹽酸，攪拌至完全溶解，即得第一改性劑；

(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、苯酚和殼聚糖混合后加熱，溫度為86～103℃，完全糊化后向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7～22％的氫氧化鉀水溶液，攪拌至完全混勻，其中混合物總質(zhì)量:氫氧化鈉水溶液體積為1:1～4；

(4)第一次改性：向膠黏劑基體中加入第一改性劑，在溫度為92～110℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為150～300r/min，至完全混勻后，降溫至65～78℃，保溫25～50分鐘；

(5)第二次改性：向經(jīng)第一次改性后的產(chǎn)物中加入第二改性劑，在溫度為66～85℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為100～200r/min，反應(yīng)結(jié)束后升溫至98℃，保溫25～50分鐘；

(6)出料：向經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中加入硼砂，溫度控制為85～105℃，反應(yīng)15～30分鐘，即可制得，降溫出料，收集產(chǎn)物。

優(yōu)選的，步驟(1)膠黏劑基體制備：將聚氨酯和丙烯酸酯混合，向其中加入二羥甲基丙酸，混合物總質(zhì)量:二羥甲基丙酸體積為1:4，攪拌混勻后，加熱至118℃，邊加熱邊攪拌，即得膠黏劑基體。

優(yōu)選的，步驟(2)第一改性劑制備：將大豆蛋白、碳酸鈉和氧化鐵混合后研磨成粉，向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的鹽酸，攪拌至完全溶解，即得第一改性劑。

優(yōu)選的，步驟(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、苯酚和殼聚糖混合后加熱，溫度為95℃，完全糊化后向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的氫氧化鉀水溶液，攪拌至完全混勻，其中混合物總質(zhì)量:氫氧化鈉水溶液體積為1:3。

優(yōu)選的，步驟(4)第一次改性：向膠黏劑基體中加入第一改性劑，在溫度為105℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為230r/min，至完全混勻后，降溫至72℃，保溫35分鐘。

優(yōu)選的，步驟(5)第二次改性：向經(jīng)第一次改性后的產(chǎn)物中加入第二改性劑，在溫度為78℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為150r/min，反應(yīng)結(jié)束后升溫至98℃，保溫40分鐘。

優(yōu)選的，步驟(6)出料：向經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中加入硼砂，溫度控制為96℃，反應(yīng)25分鐘，即可制得，降溫出料，收集產(chǎn)物。

有益效果：(1)本發(fā)明所述基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑具有穩(wěn)定性和良好的耐水性；(2)所述基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑粘結(jié)強(qiáng)度和膠膜的拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)、斷裂伸長(zhǎng)率增大、柔韌性提升；(3)所述基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑粘結(jié)強(qiáng)度高、交聯(lián)密度適宜。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑，由以下組分按重量份數(shù)配比制成：聚氨酯16份、丙烯酸酯12份、異氰酸酯12份、苯酚8份、大豆蛋白13份、殼聚糖12份、硼砂11份、氫氧化鉀7份、碳酸鈉7份、氧化鐵7份。

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑的制備方法，包含以下步驟：

(1)膠黏劑基體制備：將聚氨酯和丙烯酸酯混合，向其中加入二羥甲基丙酸，混合物總質(zhì)量:二羥甲基丙酸體積為1:3，攪拌混勻后，加熱至95℃，邊加熱邊攪拌，即得膠黏劑基體；

(2)第一改性劑制備：將大豆蛋白、碳酸鈉和氧化鐵混合后研磨成粉，向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的鹽酸，攪拌至完全溶解，即得第一改性劑；

(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、苯酚和殼聚糖混合后加熱，溫度為86℃，完全糊化后向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％的氫氧化鉀水溶液，攪拌至完全混勻，其中混合物總質(zhì)量:氫氧化鈉水溶液體積為1:1；

(4)第一次改性：向膠黏劑基體中加入第一改性劑，在溫度為92℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為150r/min，至完全混勻后，降溫至65℃，保溫25分鐘；

(5)第二次改性：向經(jīng)第一次改性后的產(chǎn)物中加入第二改性劑，在溫度為66℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為100r/min，反應(yīng)結(jié)束后升溫至98℃，保溫25分鐘；

(6)出料：向經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中加入硼砂，溫度控制為85℃，反應(yīng)15分鐘，即可制得，降溫出料，收集產(chǎn)物。

實(shí)施例2

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑，由以下組分按重量份數(shù)配比制成：聚氨酯31份、丙烯酸酯23份、異氰酸酯19份、苯酚16份、大豆蛋白22份、殼聚糖23份、硼砂18份、氫氧化鉀17份、碳酸鈉9份、氧化鐵11份。

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑的制備方法，包含以下步驟：

(1)膠黏劑基體制備：將聚氨酯和丙烯酸酯混合，向其中加入二羥甲基丙酸，混合物總質(zhì)量:二羥甲基丙酸體積為1:4，攪拌混勻后，加熱至118℃，邊加熱邊攪拌，即得膠黏劑基體；

(2)第一改性劑制備：將大豆蛋白、碳酸鈉和氧化鐵混合后研磨成粉，向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的鹽酸，攪拌至完全溶解，即得第一改性劑；

(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、苯酚和殼聚糖混合后加熱，溫度為95℃，完全糊化后向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的氫氧化鉀水溶液，攪拌至完全混勻，其中混合物總質(zhì)量:氫氧化鈉水溶液體積為1:3；

(4)第一次改性：向膠黏劑基體中加入第一改性劑，在溫度為105℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為230r/min，至完全混勻后，降溫至72℃，保溫35分鐘；

(5)第二次改性：向經(jīng)第一次改性后的產(chǎn)物中加入第二改性劑，在溫度為78℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為150r/min，反應(yīng)結(jié)束后升溫至98℃，保溫40分鐘；

(6)出料：向經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中加入硼砂，溫度控制為96℃，反應(yīng)25分鐘，即可制得，降溫出料，收集產(chǎn)物。

實(shí)施例3

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑，由以下組分按重量份數(shù)配比制成：聚氨酯35份、丙烯酸酯28份、異氰酸酯25份、苯酚19份、大豆蛋白27份、殼聚糖27份、硼砂22份、氫氧化鉀22份、碳酸鈉13份、氧化鐵15份。

一種基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑的制備方法，包含以下步驟：

(1)膠黏劑基體制備：將聚氨酯和丙烯酸酯混合，向其中加入二羥甲基丙酸，混合物總質(zhì)量:二羥甲基丙酸體積為1:5，攪拌混勻后，加熱至125℃，邊加熱邊攪拌，即得膠黏劑基體；

(2)第一改性劑制備：將大豆蛋白、碳酸鈉和氧化鐵混合后研磨成粉，向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的鹽酸，攪拌至完全溶解，即得第一改性劑；

(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、苯酚和殼聚糖混合后加熱，溫度為103℃，完全糊化后向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22％的氫氧化鉀水溶液，攪拌至完全混勻，其中混合物總質(zhì)量:氫氧化鈉水溶液體積為1:4；

(4)第一次改性：向膠黏劑基體中加入第一改性劑，在溫度為110℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為300r/min，至完全混勻后，降溫至78℃，保溫50分鐘；

(5)第二次改性：向經(jīng)第一次改性后的產(chǎn)物中加入第二改性劑，在溫度為85℃條件下反應(yīng)，攪拌速度為200r/min，反應(yīng)結(jié)束后升溫至98℃，保溫50分鐘；

(6)出料：向經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中加入硼砂，溫度控制為105℃，反應(yīng)30分鐘，即可制得，降溫出料，收集產(chǎn)物。

對(duì)實(shí)施例1～3制備獲得的基于大豆蛋白改性的金屬波紋管膠黏劑進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下表所示：