[发明专利]一种醋酸乙烯酯木材胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化学领域，尤其是一种醋酸乙烯酯木材胶粘剂及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，合成胶粘剂越来越多地应用于各个领域，在目前使用的胶粘剂中，许多为溶剂类的三醛胶---脲醛树脂(UF),酚醛树脂(PF)和三聚氰胺甲醛树脂(VIF)，这“三醛胶”除耐水性差、储存期短外，在生产和使用的过程中释放出大量的甲醛，对环境污染造成很大的影响，人类长期接触还会造成患呼吸道疾病、恶性肿瘤、白血病等疾病的危险。木材工业用胶量占胶粘剂生产量的60％以上。国内林产资源有限，只能采用小径级木材或制造人造板来满足生产和生活需要，这样木工胶的用量更为增加。以此同时，随着环保和节能等理念的提出，对木材工业用胶也提出了更高的要求，这就要求减少甲醛单体和用量，使胶粘剂中游离醛含量达到最低标准。或寻求合适的原料和配方来取代“三醛”胶，彻底解决游离醛释放带来的环境问题。

聚醋酸乙烯醋(简称PVAc，下同)是热塑性高分子，PVAc乳液成本低廉、无毒无味、无环境污染、制备和使用方便，被认为是一种绿色环保胶粘剂和涂料，广泛用于木材加工、织物粘接，家具组装、包装材料、建筑装潢等领域中材料的粘接和木材、石材等材料表面的涂层。

PVAc乳液虽然具有价格低、生产方便、无毒等特点，但存在更多的缺点:耐水性耐寒性和耐湿性都很差，机械稳定性也不好；湿热条件下，其胶膜粘接强度下降很快，甚至胶层脱落而失去使用价值。

因此，通过对醋酸乙烯进行改性提高其耐水性、耐寒性和粘结强度等性能，从而取代“三醛”胶，解决游离醛释放带来的环境，是当前一个值得研究的方向。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种耐水性好、耐寒性好、粘结性能优异的醋酸乙烯酯木材用胶粘剂及其制备方法。

本发明的醋酸乙烯酯木材胶粘剂，其组分及重量份数为：

单体：醋酸乙烯80～180份，叔碳酸乙烯酯12～25份；

种子乳液：8～24份；

复合乳化剂：3-7份；

保护胶体：聚乙烯醇缩乙二醛3～8份；

引发剂：叔丁基过氧化氢0.4～0.8份，甲醛合次硫酸锌0.2～0.4份；

交联剂：双丙酮丙烯酰胺8-16份；碳酸二酰肼1-3份；

碳酸氢钠0.3-0.6份；

水:100～150份。

其中，所述种子乳液是醋酸乙烯(VAc)与乙烯的共聚物VAE。种子乳液聚合法合成的乳胶粒颗粒具有黑色的外层，即是聚醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯/双丙酮丙烯酰胺三元共聚物，通过这种聚合法获得的乳胶粒粒径更大，粒径分布更窄，这使乳液分散更加均匀，能提高乳液的稳定性。而且由于种子乳液的分子链中嵌入了疏水性的乙烯基团，使得羧基之间的距离增大，羧基的规则排列被打破，降低了亲水基团的吸水作用，能使聚合物的耐水性提高。

另外，种子乳液VAE分子中由于软单体乙烯的引入，使聚合物的内聚强度增加，分子链更柔软，对Tg的降低也有贡献，相比均聚物分子链其低温活性增加，聚合物的粘连性大，从而能提高胶粘剂的初黏性、成膜性和抗冻融稳定性。

本发明还采用用叔碳酸乙烯酯(VeoVa-10)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)作为共聚单体对PVAc进行改性，合成三元共聚线性化合物。VeoVa-10给PVAc大分子链上引入庞大的疏水性侧基，侧基的空间位阻发挥了保护相邻PVAc上的酯基，和屏蔽水分子的双重作用，因而乳液固化后形成固化性树脂，其耐水性得到了较大提高。

优选地，所述复合乳化剂为阴非离子复配的乳化剂，非离子乳化剂优选为辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚，阴离子乳化剂优选为十二烷基苯磺酸钠；且阴离子乳化剂与非离子乳化剂的比例为1:3。采用这种配比的复合乳化剂的HLB值接近聚醋酸乙烯酯的HLB值，约为14.5～17.5，乳化效果佳，聚合过程能获得良好的稳定性。

优选地，所述护胶体是聚乙烯醇缩二甲醛，且优选其缩醛度为12-18％。保护胶体的加入可以提高乳液的稳定性，但聚乙烯醇(PVA)分子中含有大量的羟基，亲水性强，因而耐水性差。为提高其耐水性，本发明使用乙二醛对PVA进行改性。相比使用甲醛改性，乙二醛分子上由于含有两个羰基，反应活性更高，且其挥发物对大气无污染，复合环保的要求。改性后，一方面破坏了PVA分子的对称性，阻碍了PVA分子收敛，减少了羟基的数量，使羟基间以及羟基与水分子之间的相互作用减弱。另一方面，原来的线性结构被形成的六元环结构替代，增加了空间位阻，从而能提高耐水性。