專利名稱：一種燈具專用粘合劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種屬于水基粘合劑技術領域的粘合劑及其制備方法，具體而言涉及一種燈具專用粘合劑及其制備方法，該粘合劑主要適用于燈玻璃球泡與燈頭塑料件之間的粘合。
背景技術：
隨著人類社會和科學技術的飛速發展，環境保護和節能越來越受到人們重視，節能燈的推廣使用成為節電領域里的一項重大措施。目前，世界每年生產節能燈近百億支，主要產地在中國。用來保護節能燈燈管的玻璃球泡與燈頭塑料件之間連接的主要靠膠粘劑 (下稱泡口膠)來膠接。近年來，我國各節能燈生產廠家采用的泡口膠主要有熱固性酚醛樹脂加填料型膠粘劑，單、雙組份熱固性環氧樹脂加填料型膠粘劑，單、雙組份聚氨醋膠和單、 雙組份硅酮硫化膠粘劑等，這些膠有的存在環境污染、有的制造工藝復雜、成本高，幾乎都存在著在生產和使用過程中易出現玻璃球泡爆裂等方面的問題，不能滿足國家對環保、安全、節能燈的質量和使用壽命方面的要求。為了克服上述粘合劑的不足，人們開始應用聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液，俗稱白乳膠來作為泡口膠的成膜物質。因為白乳膠是無毒、無臭的熱塑性聚合物，具有良好的粘接、耐光、不易老化等性能，是水基復合膠粘劑的重要基材，被認為是一種綠色環保型膠粘劑。
目前，部分節能燈生產企業正在使用白乳膠基材的節能燈粘合劑。但由于醋酸乙烯酯單體自身的特點，以及乳液聚合工藝的因素，使得白乳膠存在一些不足。比如，此聚合物乳液耐水性和耐濕性較差，在潮濕環境中均攤開膠；耐熱性差，固化后的膠層具有熱塑性，軟化點低，只有45-90°C，固化后的膠層在軟化點以上就出現蠕變現象，使粘接強度急劇下降；耐凍融性差，0°C以下就會凍結，產生破乳現象。另外，當白乳膠與填料、顏料和助劑研磨制得泡口膠后，干燥速度較慢，干燥溫度較高，同時干燥過程中伴有大量氣泡，導致固化后的粘合劑內部存在較多孔隙，降低了粘接強度。
為此，目前急需研制新一代成本低、在生產和使用過程中不出現玻璃球泡泡口爆裂的環保型節能燈泡口膠。丙烯酸酯膠粘劑就是較為理想的一種膠粘劑，它是由丙烯酸酯單體與不飽和烯烴類單體通過聚合、再添加適量助劑制備而成。由于丙烯酸酯單體中含有酯基，這種酯基屬于氫鍵結構，具有很強的結合力。該膠粘劑的粘接性能優良，又因原材料屬于熱塑性結構，其溶解性好，膠的制備比較簡單易行，投資少，見效快，加上其優異的粘接性，在國民經濟建設、國防建設以及人們日常生活中用途極為廣泛，已成為不可短缺的、人們所依賴的膠種之一。丙烯酸酯膠粘劑屬于傳統膠系列，其品種多樣，質量穩定，用量大，特別是近年來，隨著新技術在其選材、配方設計和制備中的廣泛利用，使這一傳統膠種充滿了生機與活力，呈現出極為光明的發展前景。鑒于目前市場上應用的節能燈泡口膠的特點，將丙烯酸酯類共聚物乳液引入到泡品膠制品中，將有助于提高節能燈的質量，并形成節能燈專用膠系列。綜觀國內文獻數據庫，涉及節能燈專用膠方面的資料很少，大部分敘述的是丙烯酸酯類粘合劑的制備與改性，以及在皮革、造紙、紡織印染、塑料工業和金屬制品方面的應用。
2007年張恩天申請了 “節能燈玻璃球泡與燈頭塑料件膠接用膠粘劑及其制備方法”的專利(申請號200710145214. 8)。該發明公開了一種膠接節能燈玻璃球泡與燈頭塑料件之間的膠粘劑，其制備方法及應用。張恩天認為該膠粘劑既可加熱固化又可室溫下放置進行冷固化；熱膨脹率低，具有良好的耐冷熱交變性能，在固化和使用過程受熱、遇冷的情況下不易造成玻璃球泡泡口的爆裂；在固化和使用過程無有害物質放出，可充分滿足環保無污染的要求；經130°C、200小時間斷式熱老化，未出現玻璃球泡泡口的爆裂以及脫落等現象，可以取代高彈態高熱膨脹率膠粘材料，用于節能燈玻璃球泡泡口的膠接。該發明的膠粘劑，主要成膜物質是以水為分散介質的聚醋酸乙烯乳液和外加多種填料和添加劑制造出來的耐高溫、環保型節能燈燈頭膠接使用的膠粘劑。
2009年上海漠王復合材料科技有限公司申請了 “一種節能燈用抗裂粘合劑及其制備方法”(申請號200910045466. 2)的發明專利，提供一種環保、性價比高的節能燈用抗裂粘合劑，來解決目前節能燈用粘合劑的粘結性差、環保性較低以及所引起的易松動問題。
2011年杭州電子科技大學申請了“一種節能燈粘合劑的制備方法”(申請號 201110269304. 4)的發明專利。該方法通過將聚醋酸乙烯醋乳液和有機硅乳液進行復合，制備的節能燈用粘合劑不僅粘結強度高，同時耐熱性和耐老化性等綜合性能也更好。
綜合上述專利資料，并結合乳液聚合和相關填料的性能，節能燈粘合劑的水基化是未來發展的趨勢，解決粘合劑的環保、耐高溫、導熱、高強度、抗裂性、耐腐蝕等問題，是目前燈部件粘合劑研究和開發中必須關注的主題。發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種粘合劑及其制備方法，旨在解決目前燈用粘合劑不耐高溫、導熱差、粘結強度低、抗裂性能差、耐腐蝕性差等問題，以提高粘合劑延伸縮、抗撕裂和抗老化度性能，從而提高燈產品的品質。
本發明為實現上述目的，采用如下方案
提供一種燈具專用粘合劑，按質量比其組份包括由聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、丙烯酸酯共聚物乳液混合制成的固含量在28-60%聚合物乳液100份，填料200-300份， 氨水1-2份，5%的聚乙烯醇溶液20-30份，防霉劑O. 1-0. 5份，水10-50份。
根據本發明的改進，進一步的，所述聚合物乳液中按質量比包括聚醋酸乙烯乳液 100份，苯-丙乳液20-80份，丙烯酸酯共聚物乳液10-45份，其中聚醋酸乙烯乳液的固含量為55%，苯-丙乳液的固含量為45%，醋-丙乳液的固含量為45%，其優選比例為聚合物乳液中按質量比聚醋酸乙烯乳液100份，苯-丙乳液25份，丙烯酸酯共聚物乳液40份。
根據本發明的改進，進一步的，所述的填料按質量比包含重質碳酸鈣粉100份，硅微粉200-250份，輕質碳酸鈣粉70-90份；其優選比例為重質碳酸鈣粉100份，硅微粉250 份，輕質碳酸鈣粉70份。
根據本發明的改進 ，進一步的，所述填料硅微粉經過偶聯劑表面改性。
根據本發明的改進，進一步的，所述的防霉劑為新科601號。
所述燈具專用粘合劑的制備方法包含步驟如下
I)向帶有電動攪拌的混合器中按比例緩慢加入聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、丙烯酸酯共聚物乳液，升溫至50°C，補加適量的乳化劑，恒溫攪拌攪拌I小時后使其均勻混合；
2)在開動攪拌器的情況下，加入氨水，將聚合物乳液的pH值調整至7-9之間，持續攪拌5分鐘；
3)在開動攪拌器的情況下，緩慢加入5%的聚乙烯醇溶液；
4)在開動攪拌器的情況下，加入防霉劑；
5)在開動攪拌器的情況下，按比例分別緩慢加入各填料，繼續攪拌I小時，使物料呈白色膏狀粘稠液體；
6)在開動攪拌器的情況下，通過調節加水量控制粘合劑粘度的大小，攪拌均勻，完成配制過程進行包裝。
無機粉體作為聚合物復合材料改性的一種重要填料，日益受到人們的重視。用無機粉體填充聚合物不僅能降低材料的成本而且能提高聚合物的各種性能；諸如強度、剛性、 熱變形溫度、導熱性、耐蝕性、阻燃性、絕緣性等。
其中，本發明所采用的主要填料之一微硅粉硅微粉作為重要的無機填料，以其優越的穩定性、補強性、增稠性、觸變性、導熱性、耐熱性以及高絕緣、低膨脹等已被廣泛應用于橡膠、塑料、粘結劑和涂料等領域；微娃粉又名娃灰、娃粉(silica fume>micro-silica), 是金屬硅或硅鐵等合金冶煉從煙氣中回收的粉塵。目前市場上銷售的微硅粉，一部分是冶煉煙氣經過收塵器收集后直接銷售的硅灰，也有一部分是冶煉煙氣經過收塵器收集后經過處理再銷售的硅灰。微硅粉平均粒徑為O. 15 - O. 20 μ m,比表面積為15000 — 20000m2/kg。 其主要成分為二氧化硅，含量一般80-92%，雜質成分有氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋁和活性炭等。
由于微硅粉中二氧化硅屬無定型物質，活性高，顆粒細小，比表面積大，具有優良的理化性能；硅微粉可以在保證聚合物性能情況下，降低復合材料成本，同時賦予聚合物更優異的性能，如提高導熱率、降低熱膨脹系數、優良電絕緣性等。過去被認為是一種工業廢棄物，現在越來越多地被認為是一種寶貴資源，一種無需經過粉碎加工、廉價的超微粉體。 利用微硅粉填充樹脂及其他高分子聚合物產品，替代白碳黑、滑石、石棉、氣溶膠等填充材料，可提高延伸縮、抗撕裂和抗老化度性能。
通常，為改善硅微粉和聚合物的界面結合狀態，需對硅微粉進行表面改性。其方法為首先在100°c 2000C下預熱干燥硅微粉，使其脫水并提高表面活性，然后以噴霧的形式加入到含偶聯劑的醇水溶液，在一定的溫度、時間和攪拌速度下混合改性，最后篩分得到活性結晶硅微粉。活性硅微粉表面具有一層極薄而牢固的偶聯劑膜，能有效提高硅微粉和聚合物的粘結力，從而增加填充量、降低生產成本，并有效提高固化產物的機械性能、熱老化性能、耐氣候性等。
本發明的有益效果在于
1.本發明的粘合劑應用微硅粉作為主要填料之一，賦予粘合劑延伸縮、抗撕裂、抗老化度、耐高溫、導熱性好、高粘結強度、耐腐蝕性強、耐沖擊等特性，更加適用于燈部件之間的粘結；使膠粘劑在其固化和使用過程中不會造成玻璃制球泡的碎裂，提高了燈的抗裂標準。
2.該粘合劑以水為分散介質的聚合物乳液為粘結材料，其固化和使用過程中僅有少量水分釋出，沒有有毒有害物質釋放出來，不會對環境或人體造成危害，具有較高的環保性能。
3.由于粘合劑采用的聚合物乳液具有良好的耐熱性且分子鏈具有內增韌機制，避免了外加增塑劑對產品性能的影響。
4.該粘合劑配伍簡單、用量少、成本適中，粘合強度高、干燥速度快，耐溫性好。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明
實施例1
1.配制聚合物乳液；將固含量為55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量為45%的苯-丙乳液O. 2kg，固含量為45%的丙烯酸酯共聚O.1kg,依次加入帶有電動攪拌和溫控裝置的混合器中，開動攪拌器攪拌，并升溫至50°C，補加適量的乳化劑，恒溫攪拌攪拌I小時后使其均勻混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液備用；將I kg的固體聚乙烯醇加水20kg，加熱到 90-95°C保溫O. 5-1小時使其溶解，并加入適量乳化劑；過程持續攪拌均勻，
3.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入氨水，將聚合物乳液的pH值調整至 7-9之間，持續攪拌5分鐘；
4.在開動攪拌器的情況下，在混合器中緩慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液O. 2 kg ；
5.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入防霉劑O. 005kg;
6.在開動攪拌器的情況下，在混合器中按比例分別緩慢加入各填料，重質碳酸鈣粉 O. 5kg，硅微粉1. 25kg，輕質碳酸鈣粉O. 4kg ;繼續攪拌I小時，使物料呈白色膏狀粘稠液體；
7.在開動攪拌器的情況下，在混合器中通過調節加入水量O. 1-0. 5kg控制粘合劑粘度的大小，使粘合劑的粘度(用旋轉粘度計測定)達O. 5-3 Pa · s ;攪拌均勻后出料，完成配制過程進行包裝。
實施例2
1.配制聚合物乳液；將固含量為55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量為45%的苯-丙乳液O. 25kg，固含量為45%的丙烯酸酯共聚O. 4kg，依次加入帶有電動攪拌和溫控裝置的混合器中，開動攪拌器攪拌，并升溫至50°C，補加適量的乳化劑，恒溫攪拌攪拌I小時后使其均勻混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液備用；將I kg的固體聚乙烯醇加水20kg，加熱到 90-95°C保溫O. 5-1小時使其溶解，并加入適量乳化劑；過程持續攪拌均勻，
3.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入氨水，將聚合物乳液的pH值調整至 7-9之間，持續攪拌5分鐘；
4.在開動攪拌器的情況下，在混合器中緩慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液O. 2 kg ；
5.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入防霉劑O. 005kg ；
6.在開動攪拌器的 情況下，在混合器中按比例分別緩慢加入各填料，重質碳酸鈣粉 0. 5kg，硅微粉1. 25kg，輕質碳酸鈣粉0. 35kg ;繼續攪拌I小時，使物料呈白色膏狀粘稠液體；
7.在開動攪拌器的情況下，在混合器中通過調節加入水量O. 1-0. 5kg控制粘合劑粘度的大小，使粘合劑的粘度(用旋轉粘度計測定)達0. 5-3 Pa · s ;攪拌均勻后出料，完成配制過程進行包裝。
實施例3
1.配制聚合物乳液；將固含量為55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量為45%的苯-丙乳液O. 5kg，固含量為45%的丙烯酸酯共聚O. 25kg，依次加入帶有電動攪拌和溫控裝置的混合器中，開動攪拌器攪拌，并升溫至50°C，補加適量的乳化劑，恒溫攪拌攪拌1小時后使其均勻混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液備用；將1 kg的固體聚乙烯醇加水20kg，加熱到 90-95°C保溫0. 5-1小時使其溶解，并加入適量乳化劑；過程持續攪拌均勻，
3.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入氨水，將聚合物乳液的pH值調整至 7-9之間，持續攪拌5分鐘；
4.在開動攪拌器的情況下，在混合器中緩慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液0. 2 kg ；
5.在開動攪拌器的情況下,在混合器中加入防霉劑O. 005kg ;
6.在開動攪拌器的情況下，在混合器中按比例分別緩慢加入各填料，重質碳酸鈣粉1. 0kg，硅微粉2. 5kg，輕質碳酸鈣粉0. 9kg ;繼續攪拌I小時，使物料呈白色膏狀粘稠液體；
7.在開動攪拌器的情況下，在混合器中通過調節加入水量O. 1-0. 5kg控制粘合劑粘度的大小，使粘合劑的粘度(用旋轉粘度計測定)達0. 5-3 Pa · s ;攪拌均勻后出料，完成配制過程進行包裝。
實施例4
1.配制聚合物乳液；將固含量為55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量為45%的苯-丙乳液0. 8kg，固含量為45%的丙烯酸酯共聚O. 45kg，依次加入帶有電動攪拌和溫控裝置的混合器中，開動攪拌器攪拌，并升溫至50°C，補加適量的乳化劑，恒溫攪拌攪拌I小時后使其均勻混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液備用；將I kg的固體聚乙烯醇加水20kg，加熱到 90-95°C保溫0. 5-1小時使其溶解，并加入適量乳化劑；過程持續攪拌均勻，
3.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入氨水，將聚合物乳液的pH值調整至 7-9之間，持續攪拌5分鐘；
4.在開動攪拌器的情況下，在混合器中緩慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液0. 2 kg ；
5.在開動攪拌器的情況下，在混合器中加入防霉劑0. 005kg ；
6.在開動攪拌器的情況下，在混合器中按比例分別緩慢加入各填料，重質碳酸鈣粉1. 5kg，硅微粉3. 7kg，輕質碳酸鈣粉1. 3kg ;繼續攪拌I小時，使物料呈白色膏狀粘稠液體；
7.在開動攪拌器的情況下，在混合器中通過調節加入水量0. 1-0. 5kg控制粘合劑粘度的大小，使粘合劑的粘度(用旋轉粘度計測定)達O. 5-3 Pa · s ;攪拌均勻后出料，完成配制過程進行包裝。
實施例5
以上實施例1、實施例2、實施例3和實施例4中的粘合劑的主要技術指標檢測結果如下:
1、外觀白色骨狀粘桐物；
2、粘連強度> 6Mpa；
3、耐溫性大于200攝氏度；
4、酸堿性中性；
實施例6
以上實施例1、實施例2和實施例3和實施例4中的粘合劑的膠粘劑應用試驗結果如下
1.將所制備的粘合劑涂附在燈頭的溝槽內用于膠接玻璃球泡和燈頭塑料件，每個燈頭的涂膠量為2-5 克，經120°C溫度下40分鐘烘烤后完全固化；檢測膠接強度結果為 6. 3Mpa ；
2.燈具在130°C條件下，經200小時熱老化和20次冷熱交變觀察結果球泡無松動、破裂、脫落現象。
權利要求
1.一種燈具專用粘合劑，其特征在于按質量比其組份包括由聚醋酸乙烯乳液、 苯-丙乳液、丙烯酸酯共聚物乳液混合制成的固含量在28-60%聚合物乳液100份，填料 200-300份，I氨水1-2份，5%的聚乙烯醇溶液20-30份，防霉劑O. 1-0. 5份，水10-50份。
2.根據權利要求1所述的燈具專用粘合劑，其特征在于所述聚合物乳液中按質量比包括聚醋酸乙烯乳液100份，苯-丙乳液20-80份，丙烯酸酯共聚物乳液10-45份，其中聚醋酸乙烯乳液的固含量為55%，苯-丙乳液的固含量為45%，丙烯酸酯共聚物乳液的固含量為 45%ο
3.根據權利要求2所述的燈具專用粘合劑，其特征在于所述聚合物乳液中按質量比包括聚醋酸乙烯乳液100份，苯-丙乳液25份，丙烯酸酯共聚物乳液40份，其中聚醋酸乙烯乳液的固含量為55%，苯-丙乳液的固含量為45%，丙烯酸酯共聚物乳液的固含量為45%。
4.根據權利要求1所述燈具專用粘合劑，其特征在于所述的填料按質量比包含重質碳酸鈣粉100份，硅微粉200-250份，輕質碳酸鈣粉70-90份。
5.根據權利要求4所述燈具專用粘合劑，其特征在于所述的填料按質量比包含重質碳酸鈣粉100份，硅微粉250份，輕質碳酸鈣粉70份。
6.根據權利要求4所述燈具專用粘合劑，其特征在于所述填料硅微粉經過偶聯劑表面改性。
7.根據權利要求1所述的燈具專用粘合劑，其特征在于所述的防霉劑為新科601號。
8.如權利要求1所述燈具專用粘合劑的制備方法，其特征在于該制備方法包含步驟如下O向帶有電動攪拌的混合器中按比例緩慢加入聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、丙烯酸酯共聚物乳液，升溫至50°C，補加適量的乳化劑，恒溫攪拌攪拌I小時后使其均勻混合；2)在開動攪拌器的情況下，加入氨水，將聚合物乳液的pH值調整至7-9之間，持續攪拌 5分鐘；3)在開動攪拌器的情況下，緩慢加入5%的聚乙烯醇溶液；4)在開動攪拌器的情況下，加入防霉劑；5)在開動攪拌器的情況下，按比例分別緩慢加入各填料，繼續攪拌I小時，使物料呈白色膏狀粘稠液體；6)在開動攪拌器的情況下，通過調節加水量控制粘合劑粘度的大小，攪拌均勻，完成配制過程進行包裝。
全文摘要
本發明公開了一種燈具專用粘合劑及其制備方法，屬于水性粘合劑技術領域，其成分包括聚合物乳液、填料、水等。本發明的粘合劑具有耐高溫、導熱性好、高粘結強度、抗裂性強、耐腐蝕性強、耐沖擊等特性，更加適用于燈部件之間的粘結；該粘合劑能夠有效解決包括節能燈在內的粘合劑使用過程中經常出現的松動、開裂、冷爆等問題，并完全符合居住和生產環保要求。
文檔編號C09J133/04GK103031088SQ20121050874
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者周志勇 申請人:鎮江智鷹照明光源有限公司