專利名稱：一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及水性膠粘劑技術，特別是涉及一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑及其制備方法，該膠粘劑應用于環保水冷空調的濕簾的成形粘接。
背景技術：
環保水冷空調根據水蒸發吸收熱量，蒸發面積影響蒸發效率的自然物理現象，通過風機往室內送風，使機內產生負壓，室外的空氣流經浸水的濕簾后空氣與水分充分接觸同時吸收空氣中的顯熱，達到降溫的目的。環保水冷空調中的重要部件是蒸發芯體，也即濕簾，是采用天然多層波紋狀植物纖維粘合制備而成。在此應用中，要求波紋狀植物纖維通過膠粘劑粘合后形成的濕簾必須具有長久的耐高低溫，水浸泡而不脫落的功能，否則將影響蒸發的效率，影響應用效果；另外，要求所使用的膠粘劑在水接觸后蒸發出來不會帶出有害物質影響人體健康和環境。常用的耐溫耐水膠粘劑大都為環氧樹脂膠粘劑，且基本為溶劑型膠粘劑，在應用時需要排出大約50-60 %的稀釋溶劑，造成污染。另外，環氧樹脂膠粘劑通常是雙組分體系， 在應用之前還需要添加固化劑組分，給應用帶來不便。水性丙烯酸酯膠粘劑以水為分散介質，環境污染較小具有施膠簡便、力學性能可調等優點，但也存在熱粘冷脆、初粘性、粘接強度不足、在濕熱環境中剝離力較差，導致脫層剝落等應用缺陷。為了改善以上問題，國內外研究者在丙烯酸酯乳液粒子結構和交聯改性方面進行了許多研究。如CN101597355、CN1730547通過采用N-羥甲基丙烯酰胺提高乳液的交聯性能；USP 5225460通過引入甲基丙烯酸縮水甘油酯與丙烯酸酯共聚得到環氧側鏈的自交聯乳液；CN101092470和USP 6262169等通過乳液聚合引入雙丙酮丙烯酰胺單體，配合己二酸二酰胼室溫交聯后形成腙的丙烯酸酯乳液體系；WO 2003051990和CN1438253在聚合中引入乙酰乙酸基丙烯酸乙酯單體，然后加入己二胺形成單組分自交聯丙烯酸酯乳液體系。 這些單組分體系一定程度上提高了丙烯酸酯乳液的性能，但還不能滿足濕簾的長久耐高低溫，水浸泡而不脫落的要求。另外，目前絕大多數的單組分丙烯酸酯乳液成膜干燥后與水長期接觸可能會經水蒸發帶出有害物質。因為這些體系通常并沒有克服以下的問題(1)采用N-羥甲基丙烯酰胺作為自交聯單體的體系，會緩慢釋放游離甲醛；( 常用的乳化劑大部分含有壬基酚 (APEO)結構，這種物質對人體有害；(3)乳液聚合過程的最后階段消除游離聚合單體時，大都采用了甲醛合次硫酸鈉作為還原劑，帶來甲醛釋放風險。因此，尚需要針對環保水冷空調用蒸發式降溫濕簾貼合成形開發應用簡便、滿足性能需求且滿足人體健康需求的單組分水性膠粘劑。

發明內容
本發明的目的在于提高單組分水性丙烯酸酯膠粘劑的性能，提供一種用于蒸發式降溫濕簾貼合成形后經長久耐高低溫水浸泡而不脫落且與水長期接觸不會經水蒸發帶出有害物質的單組分水性膠粘劑及其制備方法。本發明的目的通過下述技術方案實現一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，包括如下步驟(1)以重量份數計，將配方去離子水250 300份、釜底液乳化劑0. 25 0. 5份、 緩沖劑1 2份和引發劑1 2份經攪拌混合均勻后組成釜底液，加入到聚合反應釜中； 所述釜底液乳化劑為3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸銨、乙烯基磺酸鈉或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述緩沖劑為碳酸氫鈉或碳酸氫銨；(2)將去離子水20 50份、引發劑0. 25 0. 5份和乳化劑0. 25 0. 5份加入第一預乳化釜中攪拌分散均勻，然后再加入核層單體50 100份，攪拌分散均勻形成核層預乳化液；所述核層單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯中的一種或多種；將去離子水30 50份、引發劑0. 5 1份和乳化劑0. 4 0. 75份加入第二預乳化釜中攪拌分散均勻，加入過渡層單體80 150份，攪拌分散均勻，形成過渡層預乳化液； 按重量百分比計，所述過渡層單體由95 99%的丙烯酸酯單體和1 5%的交聯單體組成；所述交聯單體為二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯或二縮三丙二醇二丙烯酸酯；將去離子水100 200份、引發劑1. 5 2. 5份和乳化劑1. 25 1. 75份加入第三預乳化釜中攪拌分散均勻，加入殼層單體250 350份，攪拌分散均勻，形成穩定的殼層預乳化液；按重量百分比計，所述殼層單體由80 85%的丙烯酸酯單體、5 10%的極性單體、3 5%的功能性單體、2 5%的自交聯單體和2 5%的后交聯單體組成；所述極性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、馬來酸酐、丙烯酸-β-羥乙酯、丙烯酸-β-羥丙酯、甲基丙烯酸- β -羥乙酯、甲基丙烯酸- β -羥丙酯中的一種或兩種；所述功能性單體為甲基丙烯酰胺乙基乙撐脲或氮雜環甲基丙烯酸酯；所述自交聯單體為異丁氧基甲基丙烯酰胺或環氧丙基丙烯酰胺；所述后交聯單體為雙丙酮丙烯酰胺；(3)將所述釜底液升溫至70 75°C，將核層預乳化液滴加至聚合反應釜中，保溫維持反應30 40分鐘；然后升溫至75 80°C，滴加過渡層預乳化液，保溫維持反應30 40分鐘；滴加殼層預乳化液，然后升溫至83 88°C，反應60 90分鐘；(4)降溫至65 70°C，將由去離子水5 10份和氧化劑0. 5 1份混合均勻形成的氧化劑溶液和去離子水5 10份和還原劑0. 5 1份混合均勻形成的還原劑溶液分別滴加入聚合反應釜中，反應25 30分鐘；所述氧化劑劑為叔丁基過氧化氫或過氧化苯甲酰；所述還原劑為FF6M ；(5)降溫至40 45°C，將由去離子水4 5份和中和劑4 5份混合均勻形成的中和劑溶液加入聚合反應釜中攪拌均勻，反應5 10分鐘；將由去離子水15 20份和配合劑5 8份混合均勻形成的配合劑溶液、由去離子水10 25份和交聯劑2 5份混合均勻形成的交聯劑溶液和由去離子水5 8份和調節劑5 8份混合均勻形成的調節劑溶液加入反應釜中，經攪拌均勻后，過濾，包裝，得到蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑；所述中和劑為氨水、三乙胺、三乙醇胺或二甲基乙醇胺中的一種；所述配合劑為己二酸二酰胼； 所述交聯劑為碳酸鋯銨、醋酸鋯銨、醋酸鋅銨、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯中的一種或兩種； 所述調節劑為聚氧乙烯改性炔二醇類具有消泡功能的潤濕流平劑；所述步驟O)的乳化劑為烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸銨、乙烯基磺酸鈉或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述步驟(1)和步驟O)的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。丙烯酸酯單體為本領域常用丙烯酸酯單體；為進一步實現本發明目的，所述丙烯酸酯單體優選為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛基酯中的一種或多種。所述調節劑優選為為美國氣體化學產品公司的Surveyor 420、Surfynol 440、 Surfynol465 或 Surfynol 485。將核層預乳化液滴加至聚合反應釜中控制30 35分鐘內滴加完畢。滴加過渡層預乳化液，控制45 50分鐘內滴加完畢。滴加殼層預乳化液，控制160 180分鐘內滴加完畢。氧化劑溶液還原劑溶液分別滴加入聚合反應釜中，均控制在10 15分鐘內滴加完畢。本發明的一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑，由上述方法制備。與現有技術相比，本發明的水性膠粘劑具有如下的優點和效果(1)采用兼具超強消泡潤濕功能的調節劑，避免了使用傳統消泡劑與潤濕劑產生性能相互牽制的矛盾，保證在施膠時膠粘劑可以滿足較高的涂布速率而不產生氣泡，同時在施膠面上保證優異的潤濕流平性能，防止微小氣泡殘留的膠層中，提高粘接力。本發明蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑可達到如表1所示的性能指標表 權利要求
1. 一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)以重量份數計，將配方去離子水250 300份、釜底液乳化劑0.25 0. 5份、緩沖劑1 2份和引發劑1 2份經攪拌混合均勻后組成釜底液，加入到聚合反應釜中；所述釜底液乳化劑為3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸銨、乙烯基磺酸鈉或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述緩沖劑為碳酸氫鈉或碳酸氫銨；(2)將去離子水20 50份、引發劑0.25 0. 5份和乳化劑0. 25 0. 5份加入第一預乳化釜中攪拌分散均勻，然后再加入核層單體50 100份，攪拌分散均勻形成核層預乳化液；所述核層單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、 丙烯酸異辛酯中的一種或多種；將去離子水30 50份、引發劑0. 5 1份和乳化劑0. 4 0. 75份加入第二預乳化釜中攪拌分散均勻，加入過渡層單體80 150份，攪拌分散均勻，形成過渡層預乳化液；按重量百分比計，所述過渡層單體由95 99%的丙烯酸酯單體和1 5%的交聯單體組成；所述交聯單體為二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯或二縮三丙二醇二丙烯酸酯；將去離子水100 200份、引發劑1. 5 2. 5份和乳化劑1. 25 1. 75份加入第三預乳化釜中攪拌分散均勻，加入殼層單體250 350份，攪拌分散均勻，形成穩定的殼層預乳化液；按重量百分比計，所述殼層單體由80 85%的丙烯酸酯單體、5 10%的極性單體、 3 5%的功能性單體、2 5%的自交聯單體和2 5%的后交聯單體組成；所述極性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、馬來酸酐、丙烯酸-β -羥乙酯、丙烯酸-β -羥丙酯、甲基丙烯酸- β -羥乙酯、甲基丙烯酸- β -羥丙酯中的一種或兩種；所述功能性單體為甲基丙烯酰胺乙基乙撐脲或氮雜環甲基丙烯酸酯；所述自交聯單體為異丁氧基甲基丙烯酰胺或環氧丙基丙烯酰胺；所述后交聯單體為雙丙酮丙烯酰胺；(3)將所述釜底液升溫至70 75°C，將核層預乳化液滴加至聚合反應釜中，保溫維持反應30 40分鐘；然后升溫至75 80°C，滴加過渡層預乳化液，保溫維持反應30 40分鐘；滴加殼層預乳化液，然后升溫至83 88°C，反應60 90分鐘；(4)降溫至65 70°C，將由去離子水5 10份和氧化劑0.5 1份混合均勻形成的氧化劑溶液和去離子水5 10份和還原劑0. 5 1份混合均勻形成的還原劑溶液分別滴加入聚合反應釜中，反應25 30分鐘；所述氧化劑劑為叔丁基過氧化氫或過氧化苯甲酰； 所述還原劑為FF6M ；(5)降溫至40 45°C，將由去離子水4 5份和中和劑4 5份混合均勻形成的中和劑溶液加入聚合反應釜中攪拌均勻，反應5 10分鐘；將由去離子水15 20份和配合劑 5 8份混合均勻形成的配合劑溶液、由去離子水10 25份和交聯劑2 5份混合均勻形成的交聯劑溶液和由去離子水5 8份和調節劑5 8份混合均勻形成的調節劑溶液加入反應釜中，經攪拌均勻后，過濾，包裝，得到蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑；所述中和劑為氨水、三乙胺、三乙醇胺或二甲基乙醇胺中的一種；所述配合劑為己二酸二酰胼；所述交聯劑為碳酸鋯銨、醋酸鋯銨、醋酸鋅銨、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯中的一種或兩種；所述調節劑為聚氧乙烯改性炔二醇類具有消泡功能的潤濕流平劑；所述步驟O)的乳化劑為烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸銨、乙烯基磺酸鈉或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述步驟(1)和步驟O)的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
2.根據權利要求1所述的蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于所述丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛基酯中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于所述調節劑為的 Surfynol 420、Surfynol 440、Surfynol 465 或 Surfynol 485。
4.根據權利要求1所述的蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于將核層預乳化液滴加至聚合反應釜中控制30 35分鐘內滴加完畢。
5.根據權利要求1所述的蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于滴加過渡層預乳化液，控制45 50分鐘內滴加完畢。
6.根據權利要求1所述的蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于滴加殼層預乳化液，控制160 180分鐘內滴加完畢。
7.根據權利要求1所述的蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑的制備方法，其特征在于氧化劑溶液還原劑溶液分別滴加入聚合反應釜中，均控制在10 15分鐘內滴加完畢。
8.一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑，其特征在于其由權利要求1-7任一項所述方法制備。
全文摘要
本發明公開了一種蒸發式降溫濕簾用單組分水性膠粘劑及其制備方法。該方法先配置釜底液，加入到聚合反應釜中；然后分別配置核層預乳化液、過渡層預乳化液和殼層預乳化液；通過核層-過渡層-殼層梯度乳液聚合，采用環保高效反應性乳化劑，以新型自交聯單體替代羥甲基丙烯酰胺、高分子聚合型還原劑替代甲醛合次硫酸鈉消除可能帶來的游離甲醛；在丙烯酸酯結構上引入了脲基或氮雜環基，提供更高的分子間氫鍵和分子間作用力，提高膠層的濕附著力和耐擦洗性能；通過離子交聯，配合雙丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼的交聯，保證膠層的附著力和耐水性；采用兼具超強消泡潤濕功能的調節劑，保證在施膠時膠粘劑可以滿足較高的涂布速率而不產生微小氣泡殘留。
文檔編號C09J11/06GK102516904SQ20111036292
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者胡劍青, 賴淦荷, 鄭牧湘 申請人:東莞市星宇高分子材料有限公司