专利名称：一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及水性胶粘剂技术，特别是涉及一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂及其制备方法，该胶粘剂应用于环保水冷空调的湿帘的成形粘接。
背景技术：
环保水冷空调根据水蒸发吸收热量，蒸发面积影响蒸发效率的自然物理现象，通过风机往室内送风，使机内产生负压，室外的空气流经浸水的湿帘后空气与水分充分接触同时吸收空气中的显热，达到降温的目的。环保水冷空调中的重要部件是蒸发芯体，也即湿帘，是采用天然多层波纹状植物纤维粘合制备而成。在此应用中，要求波纹状植物纤维通过胶粘剂粘合后形成的湿帘必须具有长久的耐高低温，水浸泡而不脱落的功能，否则将影响蒸发的效率，影响应用效果；另外，要求所使用的胶粘剂在水接触后蒸发出来不会带出有害物质影响人体健康和环境。常用的耐温耐水胶粘剂大都为环氧树脂胶粘剂，且基本为溶剂型胶粘剂，在应用时需要排出大约50-60 %的稀释溶剂，造成污染。另外，环氧树脂胶粘剂通常是双组分体系， 在应用之前还需要添加固化剂组分，给应用带来不便。水性丙烯酸酯胶粘剂以水为分散介质，环境污染较小具有施胶简便、力学性能可调等优点，但也存在热粘冷脆、初粘性、粘接强度不足、在湿热环境中剥离力较差，导致脱层剥落等应用缺陷。为了改善以上问题，国内外研究者在丙烯酸酯乳液粒子结构和交联改性方面进行了许多研究。如CN101597355、CN1730547通过采用N-羟甲基丙烯酰胺提高乳液的交联性能；USP 5225460通过引入甲基丙烯酸缩水甘油酯与丙烯酸酯共聚得到环氧侧链的自交联乳液；CN101092470和USP 6262169等通过乳液聚合引入双丙酮丙烯酰胺单体，配合己二酸二酰胼室温交联后形成腙的丙烯酸酯乳液体系；WO 2003051990和CN1438253在聚合中引入乙酰乙酸基丙烯酸乙酯单体，然后加入己二胺形成单组分自交联丙烯酸酯乳液体系。 这些单组分体系一定程度上提高了丙烯酸酯乳液的性能，但还不能满足湿帘的长久耐高低温，水浸泡而不脱落的要求。另外，目前绝大多数的单组分丙烯酸酯乳液成膜干燥后与水长期接触可能会经水蒸发带出有害物质。因为这些体系通常并没有克服以下的问题(1)采用N-羟甲基丙烯酰胺作为自交联单体的体系，会缓慢释放游离甲醛；( 常用的乳化剂大部分含有壬基酚 (APEO)结构，这种物质对人体有害；(3)乳液聚合过程的最后阶段消除游离聚合单体时，大都采用了甲醛合次硫酸钠作为还原剂，带来甲醛释放风险。因此，尚需要针对环保水冷空调用蒸发式降温湿帘贴合成形开发应用简便、满足性能需求且满足人体健康需求的单组分水性胶粘剂。
发明内容
本发明的目的在于提高单组分水性丙烯酸酯胶粘剂的性能，提供一种用于蒸发式降温湿帘贴合成形后经长久耐高低温水浸泡而不脱落且与水长期接触不会经水蒸发带出有害物质的单组分水性胶粘剂及其制备方法。本发明的目的通过下述技术方案实现一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，包括如下步骤(1)以重量份数计，将配方去离子水250 300份、釜底液乳化剂0. 25 0. 5份、 缓冲剂1 2份和引发剂1 2份经搅拌混合均勻后组成釜底液，加入到聚合反应釜中； 所述釜底液乳化剂为3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、乙烯基磺酸钠或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述缓冲剂为碳酸氢钠或碳酸氢铵；(2)将去离子水20 50份、引发剂0. 25 0. 5份和乳化剂0. 25 0. 5份加入第一预乳化釜中搅拌分散均勻，然后再加入核层单体50 100份，搅拌分散均勻形成核层预乳化液；所述核层单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；将去离子水30 50份、引发剂0. 5 1份和乳化剂0. 4 0. 75份加入第二预乳化釜中搅拌分散均勻，加入过渡层单体80 150份，搅拌分散均勻，形成过渡层预乳化液； 按重量百分比计，所述过渡层单体由95 99%的丙烯酸酯单体和1 5%的交联单体组成；所述交联单体为二乙烯基苯、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缩三丙二醇二丙烯酸酯；将去离子水100 200份、引发剂1. 5 2. 5份和乳化剂1. 25 1. 75份加入第三预乳化釜中搅拌分散均勻，加入壳层单体250 350份，搅拌分散均勻，形成稳定的壳层预乳化液；按重量百分比计，所述壳层单体由80 85%的丙烯酸酯单体、5 10%的极性单体、3 5%的功能性单体、2 5%的自交联单体和2 5%的后交联单体组成；所述极性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸酐、丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、甲基丙烯酸- β -羟乙酯、甲基丙烯酸- β -羟丙酯中的一种或两种；所述功能性单体为甲基丙烯酰胺乙基乙撑脲或氮杂环甲基丙烯酸酯；所述自交联单体为异丁氧基甲基丙烯酰胺或环氧丙基丙烯酰胺；所述后交联单体为双丙酮丙烯酰胺；(3)将所述釜底液升温至70 75°C，将核层预乳化液滴加至聚合反应釜中，保温维持反应30 40分钟；然后升温至75 80°C，滴加过渡层预乳化液，保温维持反应30 40分钟；滴加壳层预乳化液，然后升温至83 88°C，反应60 90分钟；(4)降温至65 70°C，将由去离子水5 10份和氧化剂0. 5 1份混合均勻形成的氧化剂溶液和去离子水5 10份和还原剂0. 5 1份混合均勻形成的还原剂溶液分别滴加入聚合反应釜中，反应25 30分钟；所述氧化剂剂为叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酰；所述还原剂为FF6M ；(5)降温至40 45°C，将由去离子水4 5份和中和剂4 5份混合均勻形成的中和剂溶液加入聚合反应釜中搅拌均勻，反应5 10分钟；将由去离子水15 20份和配合剂5 8份混合均勻形成的配合剂溶液、由去离子水10 25份和交联剂2 5份混合均勻形成的交联剂溶液和由去离子水5 8份和调节剂5 8份混合均勻形成的调节剂溶液加入反应釜中，经搅拌均勻后，过滤，包装，得到蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂；所述中和剂为氨水、三乙胺、三乙醇胺或二甲基乙醇胺中的一种；所述配合剂为己二酸二酰胼； 所述交联剂为碳酸锆铵、醋酸锆铵、醋酸锌铵、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种或两种； 所述调节剂为聚氧乙烯改性炔二醇类具有消泡功能的润湿流平剂；所述步骤O)的乳化剂为烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、乙烯基磺酸钠或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述步骤(1)和步骤O)的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。丙烯酸酯单体为本领域常用丙烯酸酯单体；为进一步实现本发明目的，所述丙烯酸酯单体优选为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛基酯中的一种或多种。所述调节剂优选为为美国气体化学产品公司的Surveyor 420、Surfynol 440、 Surfynol465 或 Surfynol 485。将核层预乳化液滴加至聚合反应釜中控制30 35分钟内滴加完毕。滴加过渡层预乳化液，控制45 50分钟内滴加完毕。滴加壳层预乳化液，控制160 180分钟内滴加完毕。氧化剂溶液还原剂溶液分别滴加入聚合反应釜中，均控制在10 15分钟内滴加完毕。本发明的一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂，由上述方法制备。与现有技术相比，本发明的水性胶粘剂具有如下的优点和效果(1)采用兼具超强消泡润湿功能的调节剂，避免了使用传统消泡剂与润湿剂产生性能相互牵制的矛盾，保证在施胶时胶粘剂可以满足较高的涂布速率而不产生气泡，同时在施胶面上保证优异的润湿流平性能，防止微小气泡残留的胶层中，提高粘接力。本发明蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂可达到如表1所示的性能指标表 权利要求
1. 一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)以重量份数计，将配方去离子水250 300份、釜底液乳化剂0.25 0. 5份、缓冲剂1 2份和引发剂1 2份经搅拌混合均勻后组成釜底液，加入到聚合反应釜中；所述釜底液乳化剂为3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、乙烯基磺酸钠或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述缓冲剂为碳酸氢钠或碳酸氢铵；(2)将去离子水20 50份、引发剂0.25 0. 5份和乳化剂0. 25 0. 5份加入第一预乳化釜中搅拌分散均勻，然后再加入核层单体50 100份，搅拌分散均勻形成核层预乳化液；所述核层单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、 丙烯酸异辛酯中的一种或多种；将去离子水30 50份、引发剂0. 5 1份和乳化剂0. 4 0. 75份加入第二预乳化釜中搅拌分散均勻，加入过渡层单体80 150份，搅拌分散均勻，形成过渡层预乳化液；按重量百分比计，所述过渡层单体由95 99%的丙烯酸酯单体和1 5%的交联单体组成；所述交联单体为二乙烯基苯、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缩三丙二醇二丙烯酸酯；将去离子水100 200份、引发剂1. 5 2. 5份和乳化剂1. 25 1. 75份加入第三预乳化釜中搅拌分散均勻，加入壳层单体250 350份，搅拌分散均勻，形成稳定的壳层预乳化液；按重量百分比计，所述壳层单体由80 85%的丙烯酸酯单体、5 10%的极性单体、 3 5%的功能性单体、2 5%的自交联单体和2 5%的后交联单体组成；所述极性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸酐、丙烯酸-β -羟乙酯、丙烯酸-β -羟丙酯、甲基丙烯酸- β -羟乙酯、甲基丙烯酸- β -羟丙酯中的一种或两种；所述功能性单体为甲基丙烯酰胺乙基乙撑脲或氮杂环甲基丙烯酸酯；所述自交联单体为异丁氧基甲基丙烯酰胺或环氧丙基丙烯酰胺；所述后交联单体为双丙酮丙烯酰胺；(3)将所述釜底液升温至70 75°C，将核层预乳化液滴加至聚合反应釜中，保温维持反应30 40分钟；然后升温至75 80°C，滴加过渡层预乳化液，保温维持反应30 40分钟；滴加壳层预乳化液，然后升温至83 88°C，反应60 90分钟；(4)降温至65 70°C，将由去离子水5 10份和氧化剂0.5 1份混合均勻形成的氧化剂溶液和去离子水5 10份和还原剂0. 5 1份混合均勻形成的还原剂溶液分别滴加入聚合反应釜中，反应25 30分钟；所述氧化剂剂为叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酰； 所述还原剂为FF6M ；(5)降温至40 45°C，将由去离子水4 5份和中和剂4 5份混合均勻形成的中和剂溶液加入聚合反应釜中搅拌均勻，反应5 10分钟；将由去离子水15 20份和配合剂 5 8份混合均勻形成的配合剂溶液、由去离子水10 25份和交联剂2 5份混合均勻形成的交联剂溶液和由去离子水5 8份和调节剂5 8份混合均勻形成的调节剂溶液加入反应釜中，经搅拌均勻后，过滤，包装，得到蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂；所述中和剂为氨水、三乙胺、三乙醇胺或二甲基乙醇胺中的一种；所述配合剂为己二酸二酰胼；所述交联剂为碳酸锆铵、醋酸锆铵、醋酸锌铵、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种或两种；所述调节剂为聚氧乙烯改性炔二醇类具有消泡功能的润湿流平剂；所述步骤O)的乳化剂为烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、乙烯基磺酸钠或甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯；所述步骤(1)和步骤O)的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛基酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于所述调节剂为的 Surfynol 420、Surfynol 440、Surfynol 465 或 Surfynol 485。
4.根据权利要求1所述的蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于将核层预乳化液滴加至聚合反应釜中控制30 35分钟内滴加完毕。
5.根据权利要求1所述的蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于滴加过渡层预乳化液，控制45 50分钟内滴加完毕。
6.根据权利要求1所述的蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于滴加壳层预乳化液，控制160 180分钟内滴加完毕。
7.根据权利要求1所述的蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂的制备方法，其特征在于氧化剂溶液还原剂溶液分别滴加入聚合反应釜中，均控制在10 15分钟内滴加完毕。
8.一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂，其特征在于其由权利要求1-7任一项所述方法制备。
全文摘要
本发明公开了一种蒸发式降温湿帘用单组分水性胶粘剂及其制备方法。该方法先配置釜底液，加入到聚合反应釜中；然后分别配置核层预乳化液、过渡层预乳化液和壳层预乳化液；通过核层-过渡层-壳层梯度乳液聚合，采用环保高效反应性乳化剂，以新型自交联单体替代羟甲基丙烯酰胺、高分子聚合型还原剂替代甲醛合次硫酸钠消除可能带来的游离甲醛；在丙烯酸酯结构上引入了脲基或氮杂环基，提供更高的分子间氢键和分子间作用力，提高胶层的湿附着力和耐擦洗性能；通过离子交联，配合双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼的交联，保证胶层的附着力和耐水性；采用兼具超强消泡润湿功能的调节剂，保证在施胶时胶粘剂可以满足较高的涂布速率而不产生微小气泡残留。
文档编号C09J11/06GK102516904SQ20111036292
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者胡剑青, 赖淦荷, 郑牧湘 申请人:东莞市星宇高分子材料有限公司