本發明屬于膠黏結劑領域，涉及一種鉛筆粘芯膠，具體地說，是一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠及其制備方法。

背景技術：

目前，在鉛筆、彩色鉛筆的制作過程中為了使鉛筆能達到不滑芯、耐水、不開膠的要求，鉛筆生產廠都使用了復配型鉛筆膠。復配的方法大多是采用vae乳液加入n-羥甲基丙烯酰胺、kh-560硅烷偶聯劑、氣相二氧化硅、檸檬酸三丁酯等。復配鉛筆粘芯膠價格偏高，市場售價在13000元/噸以上，增加了制作鉛筆的成本。

中國專利申請號201110008781.5，授權公告號cn102146268a，公開了一種高性能水基鉛筆芯膠。它按重量百分比包括以下組分：乙烯-醋酸乙烯共聚乳液40-70％，聚丙烯酸酯乳液20-50％，氣相二氧化硅2-4％，有機硅潤濕劑0.1-0.5％，增塑劑5-15％，純水余量。該高性能水基鉛筆芯膠為用于木材與木材間、木材與鉛筆芯間一次成型的有優越粘結性能的水基膠黏劑，具有高粘結力、耐水性好、耐候性好、生產效率高的特點。但該發明存在以下不足：制備的鉛筆芯膠固定時間較長且粘芯強度一般。

技術實現要素：

1、要解決的問題

針對現有復配鉛筆粘芯膠制作成本較高及產品性能偏低的問題，本發明提供一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠及其制備方法，能實現制作成本較低且粘芯膠的綜合性能好的效果。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠，包括釜底料、預乳液和其他組分；

所述的釜底料，按照重量份的組分為，去離子水190-220份、陰離子乳化劑0.3-0.5份、過硫酸銨0.1-0.3份、有機硅消泡劑0.3-0.5份；

所述的預乳液，由混合單體和乳化料組成；

所述的混合單體，按照重量份的組分為，丙烯酸丁酯100-140份、異辛酯100-140份、甲基丙烯酸甲酯30-100份、苯乙烯100-172份、丙烯酸10-15份、dba10-15份、十二硫醇0.5-1.5份、石油樹脂25-35份；其中dba為二亞芐叉丙酮。

所述的乳化料，按照重量份的組分為，去離子水180-230份、陰離子乳化劑3-10份、非離子乳化劑3-10份、碳酸氫鈉1.0-2.0份、n-羥甲基丙烯酰胺5-15份、過硫酸銨0.8-1.7份；

所述的其他組分為組分a、組分b、組分c、組分d和組分e；

以重量份計，所述的組分a為0.1份的過硫酸銨加入到1份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分b為1份的尿素加入到5份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分c為：0.4份的叔丁過氧化氫加入到1份的水中混勻，0.5份的亞硫酸氫鈉加入到8份的水中混勻；上述兩者混勻后即得；

以重量份計，所述的組分d為5份的潤濕劑；

以重量份計，所述的組分e為：8份的氨水和0.2份乙二胺四乙酸二鈉加入到20份的水中混勻后即得。

優選地，所述的預乳液的制備方法為，在第一乳化罐中加入所述的乳化料，且在第二乳化罐中加入所述的混合單體；分別攪拌15分鐘后，將第二乳化罐中的所述的混合單體加入到第一乳化罐中；繼續在第一乳化罐中攪拌30分鐘，即得。

優選地，所述的陰離子乳化劑采用十二烷基硫酸鈉、硬脂酰谷氨酸二鈉或烷基酚醚磺基琥珀酸酯鈉鹽。

優選地，所述的有機硅消泡劑采用聚硅氧烷消泡劑。

優選地，所述的非離子乳化劑采用烷基酚聚氧乙烯醚。

優選地，所述的潤濕劑采用丁基萘磺酸鈉鹽。

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠的制備方法，包括以下步驟：

1)以重量份計，從所述的預乳液中取出3-8份加入所述的釜底料，混勻后加入到反應釜中，蓋上蓋子，將反應釜升溫至85-90℃；隨后滴加剩余的預乳液，在3.5-4.5h內滴加完成；在滴加的過程中控制反應釜內的溫度為85-88℃，以45-60rpm/min的轉速進行攪拌；

2)預乳液滴加完成后加入所述的組分a，然后將反應釜內的溫度升溫至90-92℃并保溫1h；

3)將反應釜內的溫度降溫至87℃，加入所述的組分b；

4)將反應釜內的溫度降溫至85℃，加入所述的組分c，保溫半小時，然后冷卻；

5)將反應釜內的溫度降溫至60℃，加入所述的組分d；

6)將反應釜內的溫度降溫至50℃，加入所述的組分e，并調試反應釜內的ph為5.0±0.5；

7)將反應釜內溫度冷卻至室溫，并放料。

優選地，步驟1)中將反應釜升溫至88℃。

優選地，步驟1)中在滴加的過程中控制反應釜內的溫度為87℃。

優選地，步驟6)中調試反應釜內的ph為5.0。

3、有益效果

相比于現有技術，本發明的有益效果為：

(1)本發明制備的粘芯膠初黏性好、濕粘度大，使用時不易流掛，從而達到不浪費膠水、工人易操作且工效高；

(2)本發明制備的粘芯膠強度(干強度)大；

(3)本發明中粘芯膠固化時間快，傳統工藝制備的粘芯膠夏季需要36小時，冬季需要48小時；本申請制備的粘芯膠，夏季需要30小時，冬季需要40小時；

(4)本發明中粘芯膠在粘芯過程中耗膠量小；

(5)本發明由于在制備粘芯膠中沒有使用苯、甲苯、二甲苯及甲醛，且在后期處理中采用了尿素、叔丁過氧化氫及亞硫酸氫鈉，這使得粘芯膠的環保性進一步提高，從而本產品符合國家質量標準；

綜合來講，本發明制備的粘芯膠的粘芯效果達到并超過復配鉛筆粘芯膠的性能；這可能由于石油樹脂、dba和n-羥甲基丙烯酰胺搭配使用使得粘芯膠的綜合性能得以提升。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述。

實施例1

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠，包括釜底料、預乳液和其他組分；

所述的釜底料，按照重量份的組分為，去離子水190份、陰離子乳化劑0.3份、過硫酸銨0.1份、有機硅消泡劑0.3份；

所述的預乳液，由混合單體和乳化料組成；

所述的混合單體，按照重量份的組分為，丙烯酸丁酯100份、異辛酯100份、甲基丙烯酸甲酯30份、苯乙烯100份、丙烯酸10份、dba10份、十二硫醇0.5份、石油樹脂25份；

所述的乳化料，按照重量份的組分為，去離子水180份、陰離子乳化劑3份、非離子乳化劑3份、碳酸氫鈉1.0份、n-羥甲基丙烯酰胺5份、過硫酸銨0.8份；

所述的其他組分為組分a、組分b、組分c、組分d和組分e；

以重量份計，所述的組分a為0.1份的過硫酸銨加入到1份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分b為1份的尿素加入到5份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分c為：0.4份的叔丁過氧化氫加入到1份的水中混勻，0.5份的亞硫酸氫鈉加入到8份的水中混勻；上述兩者混勻后即得；

以重量份計，所述的組分d為5份的潤濕劑；

以重量份計，所述的組分e為：8份的氨水和0.2份乙二胺四乙酸二鈉加入到20份的水中混勻后即得；

所述的預乳液的制備方法為，在第一乳化罐中加入所述的乳化料，且在第二乳化罐中加入所述的混合單體；分別攪拌15分鐘后，將第二乳化罐中的所述的混合單體加入到第一乳化罐中；繼續在第一乳化罐中攪拌30分鐘，即得；

所述的陰離子乳化劑采用十二烷基硫酸鈉、硬脂酰谷氨酸二鈉或烷基酚醚磺基琥珀酸酯鈉鹽；

所述的有機硅消泡劑采用聚硅氧烷消泡劑；

所述的非離子乳化劑采用烷基酚聚氧乙烯醚；

所述的潤濕劑采用丁基萘磺酸鈉鹽。

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠的制備方法，包括以下步驟：

1)以重量份計，從所述的預乳液中取出3份加入所述的釜底料，混勻后加入到反應釜中，蓋上蓋子，將反應釜升溫至85℃；隨后滴加剩余的預乳液，在3.5h內滴加完成；在滴加的過程中控制反應釜內的溫度為85℃，以45rpm/min的轉速進行攪拌；

2)預乳液滴加完成后加入所述的組分a，然后將反應釜內的溫度升溫至90-92℃并保溫1h；

3)將反應釜內的溫度降溫至87℃，加入所述的組分b；

4)將反應釜內的溫度降溫至85℃，加入所述的組分c，保溫半小時，然后冷卻；

5)將反應釜內的溫度降溫至60℃，加入所述的組分d；

6)將反應釜內的溫度降溫至50℃，加入所述的組分e，并調試反應釜內的ph為5.0±0.5；

7)將反應釜內溫度冷卻至室溫，并放料。

實施例2

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠，包括釜底料、預乳液和其他組分；

所述的釜底料，按照重量份的組分為，去離子水205份、陰離子乳化劑0.4份、過硫酸銨0.2份、有機硅消泡劑0.4份；

所述的預乳液，由混合單體和乳化料組成；

所述的混合單體，按照重量份的組分為，丙烯酸丁酯120份、異辛酯120份、甲基丙烯酸甲酯70份、苯乙烯150份、丙烯酸12份、dba12份、十二硫醇1.0份、石油樹脂30份；

所述的乳化料，按照重量份的組分為，去離子水205份、陰離子乳化劑6份、非離子乳化劑6份、碳酸氫鈉1.5份、n-羥甲基丙烯酰胺10份、過硫酸銨1.25份；

所述的其他組分為組分a、組分b、組分c、組分d和組分e；

以重量份計，所述的組分a為0.1份的過硫酸銨加入到1份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分b為1份的尿素加入到5份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分c為：0.4份的叔丁過氧化氫加入到1份的水中混勻，0.5份的亞硫酸氫鈉加入到8份的水中混勻；上述兩者混勻后即得；

以重量份計，所述的組分d為5份的潤濕劑；

以重量份計，所述的組分e為：8份的氨水和0.2份乙二胺四乙酸二鈉加入到20份的水中混勻后即得；

所述的預乳液的制備方法為，在第一乳化罐中加入所述的乳化料，且在第二乳化罐中加入所述的混合單體；分別攪拌15分鐘后，將第二乳化罐中的所述的混合單體加入到第一乳化罐中；繼續在第一乳化罐中攪拌30分鐘，即得；

所述的陰離子乳化劑采用十二烷基硫酸鈉、硬脂酰谷氨酸二鈉或烷基酚醚磺基琥珀酸酯鈉鹽；

所述的有機硅消泡劑采用聚硅氧烷消泡劑；

所述的非離子乳化劑采用烷基酚聚氧乙烯醚；

所述的潤濕劑采用丁基萘磺酸鈉鹽。

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠的制備方法，包括以下步驟：

1)以重量份計，從所述的預乳液中取出5份加入所述的釜底料，混勻后加入到反應釜中，蓋上蓋子，將反應釜升溫至88℃；隨后滴加剩余的預乳液，在4.0h內滴加完成；在滴加的過程中控制反應釜內的溫度為87℃，以55rpm/min的轉速進行攪拌；

2)預乳液滴加完成后加入所述的組分a，然后將反應釜內的溫度升溫至90-92℃并保溫1h；

3)將反應釜內的溫度降溫至87℃，加入所述的組分b；

4)將反應釜內的溫度降溫至85℃，加入所述的組分c，保溫半小時，然后冷卻；

5)將反應釜內的溫度降溫至60℃，加入所述的組分d；

6)將反應釜內的溫度降溫至50℃，加入所述的組分e，并調試反應釜內的ph為5.0；

7)將反應釜內溫度冷卻至室溫，并放料。

實施例3

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠，包括釜底料、預乳液和其他組分；

所述的釜底料，按照重量份的組分為，去離子水220份、陰離子乳化劑0.5份、過硫酸銨0.3份、有機硅消泡劑0.5份；

所述的預乳液，由混合單體和乳化料組成；

所述的混合單體，按照重量份的組分為，丙烯酸丁酯140份、異辛酯140份、甲基丙烯酸甲酯100份、苯乙烯172份、丙烯酸15份、dba15份、十二硫醇1.5份、石油樹脂35份；

所述的乳化料，按照重量份的組分為，去離子水230份、陰離子乳化劑10份、非離子乳化劑10份、碳酸氫鈉2.0份、n-羥甲基丙烯酰胺15份、過硫酸銨1.7份；

所述的其他組分為組分a、組分b、組分c、組分d和組分e；

以重量份計，所述的組分a為0.1份的過硫酸銨加入到1份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分b為1份的尿素加入到5份的水中混勻后即得；

以重量份計，所述的組分c為：0.4份的叔丁過氧化氫加入到1份的水中混勻，0.5份的亞硫酸氫鈉加入到8份的水中混勻；上述兩者混勻后即得；

以重量份計，所述的組分d為5份的潤濕劑；

以重量份計，所述的組分e為：8份的氨水和0.2份乙二胺四乙酸二鈉加入到20份的水中混勻后即得；

所述的預乳液的制備方法為，在第一乳化罐中加入所述的乳化料，且在第二乳化罐中加入所述的混合單體；分別攪拌15分鐘后，將第二乳化罐中的所述的混合單體加入到第一乳化罐中；繼續在第一乳化罐中攪拌30分鐘，即得；

所述的陰離子乳化劑采用十二烷基硫酸鈉、硬脂酰谷氨酸二鈉或烷基酚醚磺基琥珀酸酯鈉鹽；

所述的有機硅消泡劑采用聚硅氧烷消泡劑；

所述的非離子乳化劑采用烷基酚聚氧乙烯醚；

所述的潤濕劑采用丁基萘磺酸鈉鹽。

一種聚合型水性環保鉛筆粘芯膠的制備方法，包括以下步驟：

1)以重量份計，從所述的預乳液中取出8份加入所述的釜底料，混勻后加入到反應釜中，蓋上蓋子，將反應釜升溫至90℃；隨后滴加剩余的預乳液，在4.5h內滴加完成；在滴加的過程中控制反應釜內的溫度為88℃，以60rpm/min的轉速進行攪拌；

2)預乳液滴加完成后加入所述的組分a，然后將反應釜內的溫度升溫至90-92℃并保溫1h；

3)將反應釜內的溫度降溫至87℃，加入所述的組分b；

4)將反應釜內的溫度降溫至85℃，加入所述的組分c，保溫半小時，然后冷卻；

5)將反應釜內的溫度降溫至60℃，加入所述的組分d；

6)將反應釜內的溫度降溫至50℃，加入所述的組分e，并調試反應釜內的ph為5.5；

7)將反應釜內溫度冷卻至室溫，并放料。

綜上所述，本實施例1-3制作的鉛筆粘芯膠相對于傳統工藝制作的鉛筆粘芯膠，其優勢體現在以下：

(1)初黏性好、濕粘度大，便于早期進行固定附著；

(2)制備的鉛筆粘芯膠強度(干強度)大，不易開裂；

(3)固化時間快，傳統工藝制備的粘芯膠夏季需要36小時，冬季需要48小時；本申請制備的粘芯膠，夏季需要30±2小時，冬季需要40±2小時；

(4)制備的粘芯膠價格上的優勢強于傳統工藝制作的粘芯膠，傳統的復配膠平均售價12000-14000元/噸，平均成本為9000元/噸；而本發明制備的粘芯膠成本為7500元/噸；

(5)按照《gb18583-2008室內裝飾裝修材料·膠粘劑中有害物質限量》進行檢測，本發明制備的粘芯膠中苯、甲苯、二甲苯及甲醛的含量符合國家質量標準。