一种502胶水组合物及其制备方法与流程

本发明涉及胶水，具体涉及一种502胶水组合物及其制备方法。

背景技术：

1、粘合剂(bonding agent)是最重要的辅助材料之一，在包装作业中应用极为广泛。粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。粘合剂的种类很多。①天然粘合剂它取自于自然界中的物质。包括淀粉、蛋白质、糊精、动物胶、虫胶、皮胶、松香等生物粘合剂；也包括沥青等矿物粘合剂。②人工粘合剂这是用人工制造的物质，包括水玻璃等无机粘合剂，以及合成树脂、合成橡胶等有机粘合剂。胶接(粘合、粘接、胶结、胶粘)是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。现有技术中通常胶水环保度，固化时间，粘结强度等综合性能还难以满足生产实践的需求。

2、中国发明专利申请cn1456628a(公开日2003年11月19日)披露了一种强力白乳胶，具体由聚乙烯醇，氢氧化钠，淀粉，盐酸，甲醛，尿素，水组成，这种白乳胶抗冻性好，不易沉淀，不分层，工艺简单。但这种胶水含有甲醛和尿素，环保性能差。

3、中国发明专利申请cn103923581a(公开日2013年1月14日)披露了一种改性白乳胶，该改性白乳胶包括醋酸乙烯酯，丙烯酸，丙烯酸丁酯，引发剂和乳化剂，制得的改性白乳胶粘度大，可在室温下成膜，粘结强度大，耐水性好。这种胶水采用的醋酸乙烯酯毒性大，不够环保。

4、中国发明专利申请cn103725229a(公开日：2014年4月16日)披露了一种环保型白乳胶，所述的胶水包括：聚乙烯醇pva、醋酸乙烯酯vac、丙烯酸aa、丙烯酰胺am、过硫酸铵、阴离子乳化剂a-102、烷基聚氧乙烯醚lcn-287非离子乳化剂；玉米淀粉、透明粉、增塑剂、二甘醇二苯甲酸酯dedb、防腐剂ksg-201、氢氧化钠、和甲醇；但这种胶水依然使用了具有毒性的醋酸乙烯酯，环保性能较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种502胶水组合物及其制备方法，具有较好的粘结性能，力学强度高，防水性和耐久性好，弹性大，环境友好，成本低，常温下快速固化，耐老化性能好等特点，具有广阔的应用前景。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种502胶水组合物的制备方法，将丙烯酸、α-氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸十八酯乳化预聚，制得种子乳液，加入硅烷偶联剂改性纳米粒子和醋酸乙烯酯，聚合制得核壳球共聚乳液，与经过酶解后的豆粕、淀粉产物混合均匀，加入增粘剂、稳定剂、增韧剂，制得502胶水组合物。

4、作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：

5、s1.种子乳液的制备：将丙烯酸、α-氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸十八酯、乳化剂加入水中，惰性气体保护下，预乳化，加入第一引发剂，加热搅拌反应，破乳，洗涤，过滤，制得种子乳液；

6、s2.改性纳米粒子的制备：将乙醇、氨水、水混合均匀，加入正硅酸乙酯，水解反应，离心，洗涤，干燥，制得纳米粒子，将纳米粒子加入乙醇溶液中，加入硅烷偶联剂，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得改性纳米粒子；

7、s3.核壳球共聚乳液的制备：将聚乙烯醇、碳酸钠、步骤s1制得的种子乳液、步骤s2制得的改性纳米粒子加入水中，加入醋酸乙烯酯和第二引发剂，加热搅拌反应，制得核壳球共聚乳液；

8、s4.豆粕-淀粉酶解物的制备：将豆粕、玉米淀粉混合加入水中，加入复合酶酶解，灭酶，制得豆粕-淀粉酶解物；

9、s5.502胶水组合物的制备：将步骤s3制得的核壳球共聚乳液中加入尿素，加入步骤s4制得的豆粕-淀粉酶解物，搅拌混合均匀，加入增粘剂、稳定剂、增韧剂，搅拌混合均匀，制得502胶水组合物。

10、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述丙烯酸、α-氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸十八酯、乳化剂、第一引发剂的质量比为2-4:17-25:3-5:7-10:4-6:2-4:0.02-0.03，所述乳化剂包括司盘-80和吐温-80，质量比为3-5:2，所述预乳化的转速为5000-7000r/min，时间为20-30min，所述第一引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-2h。

11、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述乙醇、氨水、水、正硅酸乙酯的质量比为50-70:5-7:7-10:15-20，所述水解反应的温度为35-45℃，时间为10-12h，所述纳米粒子、硅烷偶联剂的质量比为20:2-3，所述硅烷偶联剂为带有双键的硅烷偶联剂，选自kh570、a-151、a171中的至少一种，优选地，为kh570和a-151的混合物，质量比为2-4:1，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-3h。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述聚乙烯醇、碳酸钠、种子乳液、改性纳米粒子、醋酸乙烯酯和第二引发剂的质量比为1-2:0.5-1:2-4:0.7-1.2:7-10:0.01-0.02，所述第二引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为75-85℃，时间为1-2h。

13、作为本发明的进一步改进，步骤s4中所述豆粕、玉米淀粉、复合酶的质量比为15-20:7-12:1-2，所述复合酶包括中性蛋白酶和β-淀粉酶，质量比为3-5:1-2。

14、作为本发明的进一步改进，步骤s5中所述核壳球共聚乳液、尿素、豆粕-淀粉酶解物、增粘剂、稳定剂、增韧剂的质量比为100:7-12:17-25:2-4:1-2:2-3，所述增粘剂为羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠，所述稳定剂选自硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钾中的至少一种，所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种。

15、作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：

16、s1.种子乳液的制备：将2-4重量份丙烯酸、17-25重量份α-氰基丙烯酸乙酯、3-5重量份丙烯酸羟乙酯、7-10重量份苯乙烯、4-6重量份丙烯酸十八酯、2-4重量份乳化剂加入200重量份水中，惰性气体保护下，5000-7000r/min预乳化20-30min，加入0.02-0.03重量份第一引发剂，加热至40-50℃，搅拌反应1-2h，破乳，洗涤，过滤，制得种子乳液；

17、所述乳化剂包括司盘-80和吐温-80，质量比为3-5:2；

18、s2.改性纳米粒子的制备：将50-70重量份乙醇、5-7重量份氨水、7-10重量份水混合均匀，加入15-20重量份正硅酸乙酯，35-45℃水解反应10-12h，离心，洗涤，干燥，制得纳米粒子，将20重量份纳米粒子加入100重量份50-70wt％乙醇溶液中，加入2-3重量份硅烷偶联剂，加热至40-50℃，搅拌反应1-3h，离心，洗涤，干燥，制得改性纳米粒子；

19、所述硅烷偶联剂为kh570和a-151的混合物，质量比为2-4:1；

20、s3.核壳球共聚乳液的制备：将1-2重量份聚乙烯醇、0.5-1重量份碳酸钠、2-4重量份步骤s1制得的种子乳液、0.7-1.2重量份步骤s2制得的改性纳米粒子加入100重量份水中，加入7-10重量份醋酸乙烯酯和0.01-0.02重量份第二引发剂，加热至75-85℃，搅拌反应1-2h，制得核壳球共聚乳液；

21、s4.豆粕-淀粉酶解物的制备：将15-20重量份豆粕、7-12重量份玉米淀粉混合加入200重量份水中，加入1-2重量份复合酶，40-50℃酶解2-4h，灭酶，制得豆粕-淀粉酶解物；

22、所述复合酶包括中性蛋白酶和β-淀粉酶，质量比为3-5:1-2；

23、s5.502胶水组合物的制备：将100重量份步骤s3制得的核壳球共聚乳液中加入7-12重量份尿素，加入17-25重量份步骤s4制得的豆粕-淀粉酶解物，搅拌混合均匀，加入2-4重量份增粘剂、1-2重量份稳定剂、2-3重量份增韧剂，搅拌混合均匀，制得502胶水组合物。

24、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的502胶水组合物。

25、本发明进一步保护一种上述502胶水组合物在压敏胶、纸品胶、静电植绒胶、建筑用胶、木材胶中的应用。

26、本发明具有如下有益效果：

27、本发明添加的改性纳米粒子为纳米级的二氧化硅微球，表面经过带有双键的硅烷偶联剂改性，使得该纳米粒子能够通过共聚反应，聚合在聚合物分子链上，一方面作为交联网络的交叉点提高聚合物的交联性能，另一方面，也能够很好的提高聚合物的力学性能，提高了聚合物的防水和耐久性。

28、本发明丙烯酸酯类单体与醋酸乙烯酯进行共聚改性，改善胶水组合物的刚性、黏接性、耐寒性和耐水性等，苯乙烯单体也可以赋予聚合物乳液良好的耐水性能和黏接强度，而且可以降低成本，改善耐水性不足、湿态条件下黏接力不强的缺点。但是，由于苯乙烯和醋酸乙烯酯单体竞聚率差异很大，不能直接共聚，本发明采用核-壳乳液聚合技术，以聚苯乙烯乳液为核、醋酸乙烯酯为壳，同时加入改性纳米粒子，制得了核壳球共聚乳液。

29、本发明通过在聚合单体中加入疏水单体苯乙烯、丙烯酸十八酯，改善聚合物分子结构，提高了乳液黏合剂的防水性和力学性能；加入交联单体丙烯酸羟乙酯，使得聚合物可形成交联网状结构，增强聚合物主链的分子内作用力，从而提高胶黏性以及聚合物力学强度；从而提高聚合物膜的防水性能和耐用性。

30、聚丙烯酸系共聚物乳液与其他胶黏剂相比，耐候及耐老化方面别优异，且粘接强度高，断裂伸长率高，弹性大，具有在常温下快速固化、胶结强度好、对环境友好等优点，但存在不易挥发和防水性能差等问题。豆基、淀粉基的胶黏剂虽然成本较低，原料来源广，但是其耐水性差，强度较小。在大豆蛋白分子以及淀粉糖中，多肽或多糖链上丰富的非极性和极性基团通过范德华力、氢键、静电作用及疏水作用等构成稳定的多级结构，与聚丙烯酸树脂形成交联结构，增加了胶水组合物的涂饰性能与胶合强度，同时也降低了生产成本。

31、本发明制得的502胶水组合物具有较好的粘结性能，力学强度高，防水性和耐久性好，弹性大，环境友好，成本低，常温下快速固化，耐老化性能好等特点，具有广阔的应用前景。