海泡石微纤增强水性聚合物-异氰酸酯结构胶的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了海泡石微纤增强水性聚合物

【技术实现步骤摘要】
海泡石微纤增强水性聚合物
‑
异氰酸酯结构胶的制备工艺


[0001]本专利技术涉及结构胶的制备
，尤其涉及海泡石微纤增强水性聚合物
‑
异氰酸酯结构胶的制备工艺。

技术介绍

[0002]伴随着人们对环境保护的重视和国家对绿色经济的倡导，含残余甲醛的脲醛(UF)、酚醛(RF)和三聚氰胺缩甲醛(MUF)树脂三大类传统粘合剂难于满足木制复合材料与结构的环保升级需求，由水性聚合物主剂和异氰酸酯交联剂所组成的双组份粘合剂体系(EPI)具有优良的粘接性能、耐热、耐水、不含甲醛和苯酚等有害物质，从而在当代木制品工业中获得了极为广泛的应用。EPI自1974年在日本诞生以来就得到人们广泛的关注，为了深入探索EPI粘合剂的物理和化学作用机制，发展新材料和优化配方设计及制备工艺，国内外开展了大量粘接性能的研究。经过聚合物材料和工程力学界四十余年的不懈耕耘和积极研究，EPI的主剂与交联剂组分、制备方法及产品的工业测试标准均日趋完善，然而，此类粘合剂的新材料发展仍然面临下列重要问题：
[0003](1)虽然增加异氰酸酯(
‑
NCO)含量有助于提高EPI聚合物的交联密度，从而提高复合材料的抗拉强度和抗蠕变能力，但大量添加
‑
NCO将大幅缩短EPI的活性期(Potlife)，导致其操作工艺性能无法满足施工要求。此外，过量的交联剂也将显著降低EPI的室温粘接强度、断裂韧性和抗物理老化性能。然而，减少
‑
NCO的添加，则又会严重削弱EPI在湿热环境中的长期服役性能，使其在结构胶领域的应用更加逊色于间苯二酚
‑
甲醛(RF)、酚醛(PF)和环氧树脂等其它体系。因此，高性能EPI的研发道路仍然任重而道远；
[0004](2)尽管EPI已广泛应用于集成材与实木家具制造的各领域，但相对传统的脲醛树脂和聚醋酸乙烯酯乳液(白乳胶)两大类木材粘合剂而言，其市场份额仍然捉襟见肘，原因在于该类粘接体系的主要原材料较为昂贵。因此，如何降低EPI主剂与交联剂的成本、提高产品的性价比是业界持续关注的焦点；
[0005](3)由于CaCO3、硫酸钡、白碳黑、高岭土和陶土等常见的无机填料对EPI粘接强度的提高乏善可陈，优选主剂中水性聚合物乳液或溶液、改性异氰酸酯交联剂因此成为EPI研发的主要方向。但历经二十年的发展，其技术瓶颈也日益明显。因此，需要重新审视EPI配方的设计原则，另辟蹊径寻找有效的增强材料；
[0006](4)当EPI涂覆在干燥的木质纤维试样表面时，由于大量的水分子会被纤维微孔吸收，此时EPI的固化速率较高，使得胶层收缩加快，引起了更多的残余应力；然而，如果EPI中水分子的蒸发速率过低，异氰酸酯与主剂中活性氢的交联反应也许会发生在乳液中的颗粒聚结成膜之前，颗粒表面的交联会阻碍形成完整连续的聚合物薄膜，大幅度削弱胶层的力学性能，这是目前广泛采用的常温、高压或者高温、高压条件下的EPI固化工艺均面临巨大挑战的主要原因。

技术实现思路

[0007]为了克服已有技术存在的不足，本专利技术提供海泡石微纤增强水性聚合物
‑
异氰酸酯结构胶的制备工艺，所制的结构胶不仅具有粘接强度高、胶膜力学性能优良、耐湿热老化和成本低的优点，而且适用期长、介电损耗因子较大，便于高频热压快速固化，其成型工艺简单且符合绿色环保要求。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]海泡石微纤增强水性聚合物
‑
异氰酸酯结构胶的制备工艺，该结构胶包含主剂与交联剂，主剂和交联剂构成双组分体系，
[0010]主剂的组份及其质量百分含量如下：
[0011][0012]各组份的质量百分含量之和为100.0％；
[0013]交联剂的组份及其质量百分含量如下：
[0014]聚合多异氰酸酯80.0
‑
90.0
[0015]可水分散异氰酸酯10.0
‑
20.0。
[0016]优选的，该结构胶的制备工艺具体步骤如下：
[0017](1)主剂的制备：
[0018]a.称取规定量的各组份，首先将去离子水和聚乙烯醇加入反应釜中，在搅拌过程中缓慢升温至85.0
‑
90.0℃，机械搅拌1.0
‑
2.0小时，使聚乙烯醇完全溶解在水中；
[0019]b.降温至50.0℃，并向在步骤a中制备的水性聚合物溶液中加入乙酸乙烯酯共聚乳液，进一步机械搅拌0.5
‑
1.0小时，使两者混合均匀；
[0020]c.将步骤b制备的水性聚合物乳液转至球磨机中，缓缓加入海泡石微纤，在超声波与机械搅拌的共同作用下，混合2.0
‑
3.0小时，使海泡石均匀分散于水性聚合物中；
[0021]d.向在步骤c中制备的混合液中分别加入表面活性剂和无机颗粒填料，并搅拌0.5
‑
1.0小时至均匀；
[0022]e.向在步骤d中制备的混合液中依次加入羧基丁苯胶乳和消泡剂，并搅拌1.0
‑
1.5小时，混合均匀且无气泡后，出料并包装于密封容器中；
[0023](2)交联剂的配制：
[0024]将聚合多异氰酸酯与可水分散异氰酸酯按规定的比例在真空无水环境中均匀混合即可；
[0025](3)施胶与固化工艺：
[0026]S1.将主剂与交联剂依交联剂：主剂＝10
‑
20：100的质量比混合均匀，然后在活性期内，根据250.0
‑
300.0g/m2施胶量，在待粘接的实木表面涂胶或喷胶；
[0027]S2.待含胶的实木开放2.0
‑
5.0分钟后，随即加压闭合，进行三阶段固化，即
①
常温(25.0
‑
35.0℃)与中压(3.0
‑
6.0MPa)条件下固化3.0
‑
6.0小时、
②
中温(70.0
‑
100.0℃)与高压(10.0
‑
15.0MPa)时固化0.5
‑
2.0小时、
③
高温(140.0
‑
170.0℃)与低压(1.0
‑
2.5MPa)作用5.0
‑
10.0小时，而后卸压，制得EPI粘接结构，即结构胶。
[0028]优选的，所述海泡石微纤直径小于80nm、长度在2
‑
10mm，且不含碳酸盐杂质。
[0029]优选的，所述乙酸乙烯酯共聚乳液是醋酸乙烯与乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸
‑
羟乙酯、甲基丙烯酸
‑
羟丙酯中任意一种或任意几种单体的共聚体系。
[0030]优选的，所述羧基丁苯胶乳PH值在6.0
‑
7.0、固含量大于55.0％。
[0031]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海泡石微纤增强水性聚合物
‑
异氰酸酯结构胶的制备工艺，其特征在于，该结构胶包含主剂与交联剂，主剂和交联剂构成双组分体系，其特征在于：主剂的组份及其质量百分含量如下：各组份的质量百分含量之和为100.0％；交联剂的组份及其质量百分含量如下：聚合多异氰酸酯80.0
‑
90.0可水分散异氰酸酯10.0
‑
20.0。2.根据权利要求1所述的海泡石微纤增强水性聚合物
‑
异氰酸酯结构胶的制备工艺，其特征在于，该结构胶的制备工艺具体步骤如下：(1)主剂的制备：a.称取规定量的各组份，首先将去离子水和聚乙烯醇加入反应釜中，在搅拌过程中缓慢升温至85.0
‑
90.0℃，机械搅拌1.0
‑
2.0小时，使聚乙烯醇完全溶解在水中；b.降温至50.0℃，并向在步骤a中制备的水性聚合物溶液中加入乙酸乙烯酯共聚乳液，进一步机械搅拌0.5
‑
1.0小时，使两者混合均匀；c.将步骤b制备的水性聚合物乳液转至球磨机中，缓缓加入海泡石微纤，在超声波与机械搅拌的共同作用下，混合2.0
‑
3.0小时，使海泡石均匀分散于水性聚合物中；d.向在步骤c中制备的混合液中分别加入表面活性剂和无机颗粒填料，并搅拌0.5
‑
1.0小时至均匀；e.向在步骤d中制备的混合液中依次加入羧基丁苯胶乳和消泡剂，并搅拌1.0
‑
1.5小时，混合均匀且无气泡后，出料并包装于密封容器中；(2)交联剂的配制：将聚合多异氰酸酯与可水分散异氰酸酯按规定的比例在真空无水环境中均匀混合即可；(3)施胶与固化工艺：S1.将主剂与交联剂依交联剂：主剂＝10
‑
20：100的质量比混合均匀，然后在活性期内，根据250.0
‑
300.0g/m2施胶量，在待粘接的实木表面涂胶或喷胶；S2.待含胶的实木开放2.0
‑
5.0分钟后，随即加压闭合，进行三阶段固化，即
①
常温(25.0
‑
35.0℃)与中压(3.0
‑
6.0MPa)条件下固化3.0
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏玖，周增浩，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：