一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑及制備方法
【專利摘要】本發明公開一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，包括丙烯酸，丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、陰離子型乳化劑、非離子型乳化劑、引發劑、pH緩沖劑、交聯劑、改性納米負離子粉和去離子水；本發明通過化學方法將改性納米負離子粉接枝到水性丙烯酸膠粘劑中，制備得到可釋放負離子的水性丙烯酸膠粘劑；該水性丙烯酸膠粘劑可以用于各種布料、木材等非多孔材料與海綿等多孔材料之間的粘接，既消除了有機溶劑膠粘劑給環境帶來的污染，同時在使用時還可以釋放負離子，起到凈化空氣，消除異味的作用。
【專利說明】
一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑及制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及膠粘劑技術領域。更具體地，涉及一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑及制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們環境意識和健康意識日益提高，社會不再僅僅關注于膠粘劑的粘接性能，對膠粘劑的環保要求也愈加嚴格，發展符合“環保、健康、安全”三大要求的環保型綠色膠粘劑已勢在必行。同時隨著人們生活水平的提高，對家具需求越來越多，而家具加工過程中使用的膠粘劑，特別是合成樹脂膠粘劑，會帶來甲醛、苯等化學污染，對人體健康造成危害。因此為適應社會及環保的需要，膠粘劑的品種應加速更新換代，向固體化、無溶劑化、低毒化方向發展。
[0003]負離子粉可以長期有效的釋放負離子，負離子具有凈化空氣、消除人體疲勞、促進人體健康的作用。此外還具有抑菌、除菌作用，并有明顯的除臭功能。負離子粉可以以物理混合的方式添加到裝修材料中，如添加負離子粉的涂料粉刷到墻壁上能起到凈化室內空氣，提高室內空氣質量，促進人體血液循環提高人體免疫力促進新陳代謝，從而達到緩解精神疲勞，提高精氣神的作用。
[0004]本發明的水性丙烯酸乳液膠粘劑是以水為溶劑或分散劑，取代對環境有污染的有毒有機溶劑而制備的一種環境友好型膠粘劑。同時向乳液膠粘劑中加入經硅烷偶聯劑改性的納米負離子粉，通過化學方法將改性的納米負離子粉與乳液粒子有機結合，既克服了單純物理混合負離子粉在水性樹脂中的不穩定性，又能起到負離子凈化空氣，消除異味的作用。
【發明內容】
[0005]本發明的一個目的在于提供一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑。
[0006]本發明的另一個目的在于提供一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法。
[0007]為達到上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0008]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，包括以下重量份組分:
[0009]丙烯酸0.5-1.5份，
[0010]丙烯酸異辛酯20-25份，
[0011]甲基丙烯酸甲酯20-30份，
[0012]苯乙烯0-10份，
[0013]陰離子型乳化劑0.5-4份，
[0014]非離子型乳化劑0.5-4份，
[0015]引發劑0.1-1.0份，
[0016]pH 緩沖劑0.1-1.0份，
[0017]交聯劑0.1-2.0份，
[0018]改性納米負離子粉1-10份，
[0019]去離子水40-60份。
[0020]進一步，所述陰離子型乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、乙氧基烷基硫酸鈉、乙氧基烷基硫酸銨、二己基丁二酸磺酸鈉和二丁基萘磺酸鈉中的一種或多種。
[0021]進一步，所述非離子型乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、異丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物和芐基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物中的一種或多種。
[0022]進一步，所述引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
[0023]進一步，所述pH緩沖劑為磷酸二氫鈉、碳酸氫鈉、醋酸鈉和檸檬酸鈉中的一種或多種。
[0024]進一步，所述交聯劑為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、羥乙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺和雙丙酮丙烯酰胺中的一種或多種。
[0025]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法，包括如下步驟:
[0026]步驟一制備改性納米負離子粉
[0027]將80-120份納米負離子粉溶在300-500份的去離子水中超聲2_4h，得含納米負離子粉的懸浮液；用堿調節所述懸浮液的PH至8-10，然后將所述懸浮液和1-10份的硅烷偶聯劑進行混合，得第一混合物;將所述第一混合物放入密封好的球磨機中進行研磨12-24h，研磨結束后進行抽濾和干燥，得改性納米負離子粉。
[0028]步驟二制備水性丙烯酸乳液膠粘劑
[0029]I)將改性納米負離子粉加入到5-10%的去離子水中，然后進行超聲處理，得含改性納米負離子粉的懸浮液;將全部的引發劑加入到5-10%的去離子水中，得引發劑水溶液；
[0030]2)將全部的丙烯酸、全部的丙烯酸異辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的交聯劑、70-90%的陰離子型乳化劑、70-90%的非離子型乳化劑和40-50%的去離子水混合，得第二混合物;將所述第二混合物高速攪拌進行預乳化，得預乳化液；
[0031]3)將全部的pH緩沖劑、剩余的陰離子型乳化劑和非離子型乳化劑、剩余的去離子水、8-20%的預乳化液和20-30%的引發劑水溶液進行混合，然后升溫至80-85°C，反應30-60min，得第三混合物；向所述第三混合物中加入全部的含改性納米負離子粉的懸浮液、剩余的預乳化液和60-70%的引發劑水溶液，在80-85°C的條件下保溫l_2h，得第四混合物;將所述第四混合物和剩余的引發劑水溶液混合，在80-85°C保溫l_2h，然后進行降溫和過濾，得可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑。
[0032]進一步，所述的娃燒偶聯劑為乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷中的一種或多種。
[0033]進一步，所述的球磨機公轉轉速為300-400r/min，自轉轉速為400-600r/min。
[0034]球磨機轉速太小不容易分散開，影響納米負離子粉的改性效率;理論上來說球磨機轉速越快越好，但當球磨機轉速增加到一定數值后，改性效率便不再提高，所以從節能角度考慮制定了球磨機轉速的上限。
[0035]進一步，所述堿為氨水。
[0036]進一步，步驟二中的步驟3)，在向所述第三混合物中加入全部的含改性納米負離子粉的懸浮液、剩余的預乳化液和60-70%的引發劑的過程中，采用分別同時滴加的方式，3_5h內完成。
[0037]進一步，步驟二中的步驟3)，向將所述第四混合物中加入剩余的引發劑水溶液過程中，采用滴加的方式，5-30min內完成。
[0038]本發明如果不均勻滴加預乳化液會造成局部反應過快，容易導致破乳。
[0039]納米負離子粉表面富含羥基，可以與硅烷偶聯劑水解后釋放的S1-OH官能團發生脫水縮合反應，使納米負離子粉表面接枝不飽和碳碳雙鍵，得到改性納米負離子粉;在一定條件下，將改性納米負離子粉分別與丙烯酸、丙烯酸異辛酯和甲基丙烯酸甲酯發生聚合。
[0040]特別說明，在本發明中所出現的“，均指相對于本物質總量的質量百分數。
[0041]另外注意的是，如果沒有特別說明，本發明所記載的任何范圍包括端值以及端值之間的任何數值以及以端值或者端值之間的任意數值所構成的任意子范圍。
[0042]本發明的有益效果如下:
[0043]通過化學方法將改性納米負離子粉接枝到水性丙烯酸膠粘劑中，制備得到可釋放負離子的水性丙烯酸膠粘劑;該水性丙烯酸膠粘劑可以用于各種布料、木材等非多孔材料與海綿等多孔材料之間的粘接，既消除了有機溶劑膠粘劑給環境帶來的污染，同時在使用時還可以釋放負離子，起到凈化空氣，消除異味的作用。
【具體實施方式】
[0044]為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例對本發明做進一步的說明。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。
[0045]實施例1
[0046]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，包括以下重量份組分:丙烯酸I份，丙烯酸異辛酯20份，甲基丙烯酸甲酯27份;苯乙烯3份，十二烷基苯磺酸鈉0.5份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物0.5份，過硫酸銨0.1份，碳酸氫鈉0.8份，N-羥甲基丙烯酰胺0.1份，改性納米負離子粉2份，去離子水45份。
[0047]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法，包括如下步驟:
[0048]步驟一制備改性納米負離子粉
[0049]將100份納米負離子粉溶在300份的去離子水中超聲2h，得含納米負離子粉的懸浮液；用氨水調節所述懸浮液的PH至9，然后將所述懸浮液和5份的乙烯基三乙氧基硅烷進行混合，得第一混合物;將所述第一混合物放入密封好的球磨機中進行研磨24h，研磨結束后進行抽濾和干燥，得改性納米負離子粉；
[0050]步驟二制備水性丙烯酸乳液膠粘劑
[0051 ] I)將全部的改性納米負離子粉加入到5%去離子水中，然后進行超聲處理，得含改性納米負離子粉的懸浮液;將全部的過硫酸銨加入到5 %的去離子水中，得過硫酸銨水溶液；
[0052]2)將全部的丙烯酸、全部的丙烯酸異辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的N-羥甲基丙烯酰胺、70%的十二烷基苯磺酸鈉、70%的烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物和50 %的去離子水混合，得第二混合物;將所述第二混合物高速攪拌進行預乳化，得預乳化液；
[0053]3)將全部的碳酸氫鈉、剩余的十二烷基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、40%的去離子水、8%的預乳化液和20%的過硫酸銨水溶液進行混合，然后升溫至80°C，反應30min，得第三混合物；向所述第三混合物中分別同時滴加全部的含改性納米負離子粉的懸浮液、剩余的預乳化液和70 %的過硫酸銨水溶液，在3h內滴加完畢，然后在80°C保溫Ih，得第四混合物；向所述第四混合物中滴加剩余的過硫酸銨水溶液，15min內完成，在80°C保溫lh，然后進行降溫和過濾，得可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑。
[0054]經測試，制備的可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑負離子釋放量為900個/cm3，在海綿與木塊粘接完全固化后，膠接強度可以達到破壞材質。
[0055]實施例2
[0056]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，包括以下重量份組分:丙烯酸I份，丙烯酸異辛酯22份，甲基丙烯酸甲酯28份，十二烷基苯磺酸鈉I份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物I份，過硫酸銨0.1份，碳酸氫鈉0.8份，N-羥甲基丙烯酰胺0.1份，改性納米負離子粉3份，去尚子水43份。
[0057]一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法，包括如下步驟:
[0058]改性納米負離子粉的制備方法同實施例1
[0059]步驟二制備水性丙烯酸乳液膠粘劑
[0060]I)將全部的改性納米負離子粉加入到5%的去離子水中，然后進行超聲處理，得含改性納米負離子粉的懸浮液;將全部的過硫酸銨加入到5%的去離子水中，得過硫酸銨水溶液；
[0061]2)將全部的丙烯酸、全部的丙烯酸異辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的N-羥甲基丙烯酰胺、70%的十二烷基苯磺酸鈉、70%的烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物和50%的去離子水混合，得第二混合物;將所述第二混合物高速攪拌進行預乳化，得預乳化液；
[0062]3)將全部的碳酸氫鈉、剩余的十二烷基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、40%的去離子水、8%的預乳化液和20%的過硫酸銨水溶液進行混合，然后升溫至80°C，反應30min，得第三混合物;然后向所述第三混合物中分別同時滴加全部的含改性納米負離子粉的懸浮液、剩余的預乳化液和70 %的過硫酸銨水溶液，在3h內滴加完畢，在80°C保溫Ih，得第四混合物；向所述第四混合物中滴加剩余的過硫酸銨水溶液，15min內完成，在80°C保溫lh，然后進行降溫和過濾，得可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑。
[0063]經測試，制備的可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑負離子釋放量為1300個/cm3，在海綿與木塊粘接完全固化后，膠接強度可以達到破壞材質。
[0064]實施例3
[0065]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，包括以下重量份組分:丙烯酸I份；丙烯酸異辛酯20份；甲基丙烯酸甲酯27份;苯乙烯3份，十二烷基苯磺酸鈉0.5份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物0.5份，過硫酸銨0.1份，碳酸氫鈉0.8份，N-羥甲基丙烯酰胺0.1份，改性納米負離子粉4份，去離子水43份。
[0066]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法，包括如下步驟:
[0067]步驟一制備改性納米負離子粉
[0068]改性納米負離子粉的制備方法同實施例1
[0069]步驟二制備水性丙烯酸乳液膠粘劑
[0070]I)將全部的改性納米負離子粉加入到10%的去離子水中，然后進行超聲處理lh，得含改性納米負離子粉的懸浮液;將全部的過硫酸銨加入到5%的去離子水中，得過硫酸銨水溶液；
[0071]2)將全部的丙烯酸、全部的丙烯酸異辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的N-羥甲基丙烯酰胺、90%的十二烷基苯磺酸鈉、90%的烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物和50 %的去離子水混合，得第二混合物;將所述第二混合物高速攪拌進行預乳化，得預乳化液；
[0072]3)將全部的碳酸氫鈉、剩余的十二烷基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、35%的去離子水、15%的預乳化液和30%的過硫酸銨水溶液進行混合，然后升溫至80°C，反應60min，得第三混合物；向所述第三混合物中分別同時滴加全部的含改性納米負離子粉的懸浮液、剩余的預乳化液和60 %的過硫酸銨水溶液，在3h內滴加完畢，然后在80 °(:保溫Ih，得第四混合物；向所述第四混合物中滴加剩余的過硫酸銨水溶液，15min內完成，在80°C保溫lh，然后進行降溫和過濾，得可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑。
[0073]經測試，此方法制備的可釋放負離子水性丙烯酸乳液膠粘劑負離子釋放量為1700個/cm3，在海綿與木塊粘接完全固化后，膠接強度可以達到破壞材質。
[0074]實施例4
[0075]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，包括以下重量份組分:丙烯酸1.5份;丙烯酸異辛酯20份；甲基丙烯酸甲酯20份;苯乙烯2份，十二烷基苯磺酸鈉I份，烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物I份，過硫酸銨0.5份，碳酸氫鈉I份，N-羥甲基丙烯酰胺I份，改性納米負離子粉5份，去離子水47份。
[0076]—種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法，包括如下步驟:
[0077]步驟一制備改性納米負離子粉
[0078]改性納米負離子粉的制備方法同實施例1
[0079]步驟二制備水性丙烯酸乳液膠粘劑
[0080]采用上述配方，制備方法同實施例3制備水性丙烯酸乳液膠粘劑。
[0081]經測試，此方法制備的可釋放負離子水性丙烯酸乳液膠粘劑負離子釋放量為2000個/cm3，在海綿與木塊粘接完全固化后，膠接強度可以達到破壞材質。
[0082]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑，其特征在于，包括以下重量份組分: 丙烯酸0.5-1.5份， 丙烯酸異辛酯20-25份， 甲基丙烯酸甲酯20-30份， 苯乙烯0-10份， 陰離子型乳化劑0.5-4份， 非離子型乳化劑0.5-4份， 弓I發劑0.1-1.0份， pH緩沖劑0.1-1.0份， 交聯劑0.1-2.0份， 改性納米負離子粉ι-?ο份， 去離子水40-60份。2.根據權利要求1所述的水性丙烯酸乳液膠粘劑，其特征在于，所述陰離子型乳化劑為十一■燒基苯橫酸納、十一■燒基硫酸納、十一■燒基苯橫酸納、乙氧基燒基硫酸納、乙氧基燒基硫酸銨、二己基丁二酸磺酸鈉和二丁基萘磺酸鈉中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的水性丙烯酸乳液膠粘劑，其特征在于，所述非離子型乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物、異丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物和芐基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的水性丙烯酸乳液膠粘劑，其特征在于，所述引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。5.根據權利要求1所述的水性丙烯酸乳液膠粘劑，其特征在于，所述PH緩沖劑為磷酸二氫鈉、碳酸氫鈉、醋酸鈉和檸檬酸鈉中的一種或多種。6.根據權利要求1所述的水性丙烯酸乳液膠粘劑，其特征在于，所述交聯劑為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、羥乙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺和雙丙酮丙烯酰胺中的一種或多種。7.—種如權利要求1至6中任一所述的水性丙烯酸乳液膠粘劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一制備改性納米負離子粉 將80-120份納米負離子粉溶在300-500份的去離子水中超聲2-4h，得含納米負離子粉的懸浮液；用堿調節所述懸浮液的PH至8-10，然后將所述懸浮液和1-10份的硅烷偶聯劑進行混合，得第一混合物;將所述第一混合物放入密封好的球磨機中進行研磨12-24h，研磨結束后進行抽濾和干燥，得改性納米負離子粉； 步驟二制備水性丙烯酸乳液膠粘劑 1)將全部的改性納米負離子粉加入到5-10%的去離子水中，然后進行超聲處理，得含改性納米負離子粉的懸浮液;將全部的引發劑加入到5-10%的去離子水中，得引發劑水溶液； 2)將全部的丙烯酸、全部的丙烯酸異辛酯、全部的甲基丙烯酸甲酯、全部的苯乙烯、全部的交聯劑、70-90%的陰離子型乳化劑、70-90%的非離子型乳化劑和40-50%的去離子水混合，得第二混合物;將所述第二混合物高速攪拌進行預乳化，得預乳化液； 3)將全部的pH緩沖劑、剩余的陰離子型乳化劑和非離子型乳化劑、剩余的去離子水、8-20%的預乳化液和20-30%的引發劑水溶液進行混合，然后升溫至80-85°C，反應30_60min，得第三混合物；向所述第三混合物中加入全部的含改性納米負離子粉的懸浮液、剩余的預乳化液和60-70%的引發劑水溶液，在80-85°C的條件下保溫l_2h，得第四混合物;將所述第四混合物和剩余的引發劑水溶液混合，在80-85°C保溫l_2h，然后進行降溫和過濾，得可釋放負離子的水性丙烯酸乳液膠粘劑。8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述的硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷中的一種或多種。9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述的球磨機公轉轉速為300-400r/min，自轉轉速為400_600r/min。10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述堿為氨水。
【文檔編號】C09J11/04GK106085303SQ201610514117
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】李樾, 王鳳奇, 楊輝
【申請人】中國科學院理化技術研究所