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水性胶黏剂及其制备方法与流程
发表时间:2024-11-27 16:35:46   发布人: 成功案例

  随着工业的发展,胶黏剂的应用市场愈来愈普遍,品种也日益增多。常用的胶黏剂主要有溶剂型、水基型以及热熔型等胶黏剂。目前市面上胶黏剂产品,如丙烯酸酯类胶黏剂、脲醛胶类胶黏剂等,大多不可降解,部分可降解的蛋白质、淀粉、木质素、生物分泌物等生物质胶黏剂是随使用时间延长自然降解。水性胶黏剂中50%左右由水构成,无污染且价格低,能兼顾胶黏剂的性能、价格和环保各方面的要求,在技术、经济和社会效益诸方面均有优势,因此水性胶黏剂变成全球胶黏剂工业研究重点之一。

  为了实现本发明目的,本发明提供的水性胶黏剂,可根据如下办法来进行制备,包括以下步骤:

  S1、将0.001-0.5g石墨材料溶于10-100mL水中,得到石墨溶液,然后加入石墨溶液总重5-60%的无水乙醇,得到A液;其中,所述石墨材料为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯和鳞片石墨等中的至少一种;

  S2、将0.1-10g胶黏材料溶于A液中,超声至胶黏材料完全溶解,得到B液;其中,所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺等中的至少一种;

  S3、将0.1-10g多糖材料溶于A液中,得到C液;其中,所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖和海藻酸盐等中的至少一种;

  S4、将0.01-5g引发剂溶于1-50mL水中,得到E液;其中,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硝酸铈铵和过氧化苯甲酰(BPO)等中的至少一种;

  S5、将B液和C液混合,加入0-0.5g碳酸钙及0-0.5g葡萄糖酸内酯,得到F液;

  前述的方法,S1中将0.001-0.005g石墨材料溶于10-500mL水中,得到石墨溶液,然后加入石墨溶液总重1-5倍的无水乙醇,得到A液。

  前述的方法,S2中将0.1-5g胶黏材料溶于A液中,超声至胶黏材料完全溶解,得到B液;其中,所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种。

  前述的方法,S3中将0.01-10g多糖材料溶于A液中,得到C液;其中,所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖中的至少一种。

  前述的方法,S4中将1-5g引发剂溶于10-50mL水中,得到E液;其中,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和硝酸铈铵中的至少一种。

  前述的方法,S5中将B液和C液混合,加入0.01-5g碳酸钙及0.01-0.1g葡萄糖酸内酯,得到F液。

  在本发明的一个具体实施方式中,所述水性胶黏剂可根据如下办法来进行制备,包括以下步骤:

  S1、将0.003g石墨材料溶于20mL水中,得到石墨溶液,然后加入石墨溶液总重30%的无水乙醇,得到A液;

  S2、将1.5g胶黏材料溶于A液中,超声至胶黏材料完全溶解,得到B液;其中,所述胶黏材料为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N’-双(丙烯酰)胱胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少两种;

  S3、将0.2g多糖材料溶于A液中,得到C液;其中,所述多糖材料为多糖胶、水溶性淀粉、羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖中的至少一种;

  S4、将1g引发剂溶于10mL水中,得到E液;其中,所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾;

  S5、将B液和C液混合,加入0.04g碳酸钙及0.07g葡萄糖酸内酯,得到F液;

  本发明还提供上述制备的水性胶黏剂的可控降解方法,其是将1g所述水性胶黏剂浸泡或喷洒二硫苏糖醇水溶液1-10mL,0.5-2h后所述胶黏剂降解液化。

  其中,所述二硫苏糖醇水溶液是将0.001-0.5g二硫苏糖醇溶于10-50ml水中制成。

  本发明提供的水性胶黏剂具有可控降解的性能,具有较高的粘结性能,可用于粘结各类粉末(木粉、草粉、植物生物质粉末)、板材、纸张、碎屑、各类纤维等,如粘结土壤,压缩强度最高可达14MPa。胶黏剂在使用后具有可回收、可循环利用、不污染自然环境的特点。本发明的水性胶黏剂固化时间短,施工性能佳,耐水性佳,成本低,市场竞争力强,为扩大水性胶黏剂的生产和应用起到推动作用,具有广阔的市场应用前景。

  以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。若未特别指明,实施例中所用的技术方法为本领域技术人员所熟知的常规手段,所用原料均为市售商品。

  A液:将0.003g单层氧化石墨烯溶于20ml水中,得到石墨溶液,然后加入石墨溶液总重30%的无水乙醇。

  B液:将1.0g丙烯酰胺和0.5g N,N’-双(丙烯酰)胱胺溶解于A液中,超声20分钟至各单体完全溶解。

  F液:将B、C液混合均匀,加入碳酸钙0.04g和葡萄糖酸内酯0.07g。

  D液、E液、F液单独存储放置。使用时将0.6ml D液、1.2ml E液和20ml F液混合均匀得到水性胶黏剂。

  胶黏剂产品控制降解的方法:将1g胶黏剂产品浸泡或喷洒1ml G液,0.5h后胶黏剂降解液化。

  A液:将0.05g多层氧化石墨烯溶于40ml水中,得到石墨溶液,然后加入石墨溶液总重30%的无水乙醇。

  B液:将3g丙烯酰胺、0.5g N,N’-双(丙烯酰)胱胺溶解于A液中,超声20分钟至各单体完全溶解。

  F液:将B、C液混合均匀,加入碳酸钙0.05g和葡萄糖酸内酯0.08g。

  D液、E液、F液单独存储放置。使用时将1ml D液、1ml E液和70ml F液混合均匀得到水性胶黏剂。

  胶黏剂产品控制降解的方法:将1g胶黏剂产品浸泡或喷洒10ml G液,0.5-2h后胶黏剂降解液化。

  A液:将0.5g鳞片石墨溶于100ml水中,得到石墨溶液,然后加入石墨溶液总重60%的无水乙醇溶液。

  B液:将10g丙烯酰胺、2.0g N,N’-双(丙烯酰)胱胺、溶解于A液中,超声20分钟至各单体完全溶解。

  D液、E液、F液单独存储放置。使用时将10ml D液、5ml E液和100ml F液混合均匀得到水性胶黏剂。

  胶黏剂产品控制降解的方法:将1g胶黏剂产品浸泡或喷洒10ml G液,2h后胶黏剂降解液化。

  实施例1-3制备的水性胶黏剂对粉末状土壤压缩强度的影响见图1。具体实验方法如下:

  将胶黏剂20ml,水30ml,土150g混合放入直径6cm的铁制模具内,置于80℃烘箱,干燥2h后,从模具倒出分别干燥24h,每组做5个样品,用万能力学试验机测试土块的平均压缩强度。从图1可知,不同配方的水性胶黏剂产品性能差距较大,其中实施例1制备的水性胶黏剂粘结强度最高可达14MPa。

  虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

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