专利名称：一种灯具专用粘合剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种属于水基粘合剂技术领域的粘合剂及其制备方法，具体而言涉及一种灯具专用粘合剂及其制备方法，该粘合剂主要适用于灯玻璃球泡与灯头塑料件之间的粘合。
背景技术：
随着人类社会和科学技术的飞速发展，环境保护和节能越来越受到人们重视，节能灯的推广使用成为节电领域里的一项重大措施。目前，世界每年生产节能灯近百亿支，主要产地在中国。用来保护节能灯灯管的玻璃球泡与灯头塑料件之间连接的主要靠胶粘剂 (下称泡口胶)来胶接。近年来，我国各节能灯生产厂家采用的泡口胶主要有热固性酚醛树脂加填料型胶粘剂，单、双组份热固性环氧树脂加填料型胶粘剂，单、双组份聚氨醋胶和单、 双组份硅酮硫化胶粘剂等，这些胶有的存在环境污染、有的制造工艺复杂、成本高，几乎都存在着在生产和使用过程中易出现玻璃球泡爆裂等方面的问题，不能满足国家对环保、安全、节能灯的质量和使用寿命方面的要求。为了克服上述粘合剂的不足，人们开始应用聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液，俗称白乳胶来作为泡口胶的成膜物质。因为白乳胶是无毒、无臭的热塑性聚合物，具有良好的粘接、耐光、不易老化等性能，是水基复合胶粘剂的重要基材，被认为是一种绿色环保型胶粘剂。
目前，部分节能灯生产企业正在使用白乳胶基材的节能灯粘合剂。但由于醋酸乙烯酯单体自身的特点，以及乳液聚合工艺的因素，使得白乳胶存在一些不足。比如，此聚合物乳液耐水性和耐湿性较差，在潮湿环境中均摊开胶；耐热性差，固化后的胶层具有热塑性，软化点低，只有45-90°C，固化后的胶层在软化点以上就出现蠕变现象，使粘接强度急剧下降；耐冻融性差，0°C以下就会冻结，产生破乳现象。另外，当白乳胶与填料、颜料和助剂研磨制得泡口胶后，干燥速度较慢，干燥温度较高，同时干燥过程中伴有大量气泡，导致固化后的粘合剂内部存在较多孔隙，降低了粘接强度。
为此，目前急需研制新一代成本低、在生产和使用过程中不出现玻璃球泡泡口爆裂的环保型节能灯泡口胶。丙烯酸酯胶粘剂就是较为理想的一种胶粘剂，它是由丙烯酸酯单体与不饱和烯烃类单体通过聚合、再添加适量助剂制备而成。由于丙烯酸酯单体中含有酯基，这种酯基属于氢键结构，具有很强的结合力。该胶粘剂的粘接性能优良，又因原材料属于热塑性结构，其溶解性好，胶的制备比较简单易行，投资少，见效快，加上其优异的粘接性，在国民经济建设、国防建设以及人们日常生活中用途极为广泛，已成为不可短缺的、人们所依赖的胶种之一。丙烯酸酯胶粘剂属于传统胶系列，其品种多样，质量稳定，用量大，特别是近年来，随着新技术在其选材、配方设计和制备中的广泛利用，使这一传统胶种充满了生机与活力，呈现出极为光明的发展前景。鉴于目前市场上应用的节能灯泡口胶的特点，将丙烯酸酯类共聚物乳液引入到泡品胶制品中，将有助于提高节能灯的质量，并形成节能灯专用胶系列。综观国内文献数据库，涉及节能灯专用胶方面的资料很少，大部分叙述的是丙烯酸酯类粘合剂的制备与改性，以及在皮革、造纸、纺织印染、塑料工业和金属制品方面的应用。
2007年张恩天申请了 “节能灯玻璃球泡与灯头塑料件胶接用胶粘剂及其制备方法”的专利(申请号200710145214. 8)。该发明公开了一种胶接节能灯玻璃球泡与灯头塑料件之间的胶粘剂，其制备方法及应用。张恩天认为该胶粘剂既可加热固化又可室温下放置进行冷固化；热膨胀率低，具有良好的耐冷热交变性能，在固化和使用过程受热、遇冷的情况下不易造成玻璃球泡泡口的爆裂；在固化和使用过程无有害物质放出，可充分满足环保无污染的要求；经130°C、200小时间断式热老化，未出现玻璃球泡泡口的爆裂以及脱落等现象，可以取代高弹态高热膨胀率胶粘材料，用于节能灯玻璃球泡泡口的胶接。该发明的胶粘剂，主要成膜物质是以水为分散介质的聚醋酸乙烯乳液和外加多种填料和添加剂制造出来的耐高温、环保型节能灯灯头胶接使用的胶粘剂。
2009年上海漠王复合材料科技有限公司申请了 “一种节能灯用抗裂粘合剂及其制备方法”(申请号200910045466. 2)的发明专利，提供一种环保、性价比高的节能灯用抗裂粘合剂，来解决目前节能灯用粘合剂的粘结性差、环保性较低以及所引起的易松动问题。
2011年杭州电子科技大学申请了“一种节能灯粘合剂的制备方法”(申请号 201110269304. 4)的发明专利。该方法通过将聚醋酸乙烯醋乳液和有机硅乳液进行复合，制备的节能灯用粘合剂不仅粘结强度高，同时耐热性和耐老化性等综合性能也更好。
综合上述专利资料，并结合乳液聚合和相关填料的性能，节能灯粘合剂的水基化是未来发展的趋势，解决粘合剂的环保、耐高温、导热、高强度、抗裂性、耐腐蚀等问题，是目前灯部件粘合剂研究和开发中必须关注的主题。发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种粘合剂及其制备方法，旨在解决目前灯用粘合剂不耐高温、导热差、粘结强度低、抗裂性能差、耐腐蚀性差等问题，以提高粘合剂延伸缩、抗撕裂和抗老化度性能，从而提高灯产品的品质。
本发明为实现上述目的，采用如下方案
提供一种灯具专用粘合剂，按质量比其组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，防霉剂O. 1-0. 5份，水10-50份。
根据本发明的改进，进一步的，所述聚合物乳液中按质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为55%，苯-丙乳液的固含量为45%，醋-丙乳液的固含量为45%，其优选比例为聚合物乳液中按质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。
根据本发明的改进，进一步的，所述的填料按质量比包含重质碳酸钙粉100份，硅微粉200-250份，轻质碳酸钙粉70-90份；其优选比例为重质碳酸钙粉100份，硅微粉250 份，轻质碳酸钙粉70份。
根据本发明的改进 ，进一步的，所述填料硅微粉经过偶联剂表面改性。
根据本发明的改进，进一步的，所述的防霉剂为新科601号。
所述灯具专用粘合剂的制备方法包含步骤如下
I)向带有电动搅拌的混合器中按比例缓慢加入聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、丙烯酸酯共聚物乳液，升温至50°C，补加适量的乳化剂，恒温搅拌搅拌I小时后使其均匀混合；
2)在开动搅拌器的情况下，加入氨水，将聚合物乳液的pH值调整至7-9之间，持续搅拌5分钟；
3)在开动搅拌器的情况下，缓慢加入5%的聚乙烯醇溶液；
4)在开动搅拌器的情况下，加入防霉剂；
5)在开动搅拌器的情况下，按比例分别缓慢加入各填料，继续搅拌I小时，使物料呈白色膏状粘稠液体；
6)在开动搅拌器的情况下，通过调节加水量控制粘合剂粘度的大小，搅拌均匀，完成配制过程进行包装。
无机粉体作为聚合物复合材料改性的一种重要填料，日益受到人们的重视。用无机粉体填充聚合物不仅能降低材料的成本而且能提高聚合物的各种性能；诸如强度、刚性、 热变形温度、导热性、耐蚀性、阻燃性、绝缘性等。
其中，本发明所采用的主要填料之一微硅粉硅微粉作为重要的无机填料，以其优越的稳定性、补强性、增稠性、触变性、导热性、耐热性以及高绝缘、低膨胀等已被广泛应用于橡胶、塑料、粘结剂和涂料等领域；微娃粉又名娃灰、娃粉(silica fume>micro-silica), 是金属硅或硅铁等合金冶炼从烟气中回收的粉尘。目前市场上销售的微硅粉，一部分是冶炼烟气经过收尘器收集后直接销售的硅灰，也有一部分是冶炼烟气经过收尘器收集后经过处理再销售的硅灰。微硅粉平均粒径为O. 15 - O. 20 μ m,比表面积为15000 — 20000m2/kg。 其主要成分为二氧化硅，含量一般80-92%，杂质成分有氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝和活性炭等。
由于微硅粉中二氧化硅属无定型物质，活性高，颗粒细小，比表面积大，具有优良的理化性能；硅微粉可以在保证聚合物性能情况下，降低复合材料成本，同时赋予聚合物更优异的性能，如提高导热率、降低热膨胀系数、优良电绝缘性等。过去被认为是一种工业废弃物，现在越来越多地被认为是一种宝贵资源，一种无需经过粉碎加工、廉价的超微粉体。 利用微硅粉填充树脂及其他高分子聚合物产品，替代白碳黑、滑石、石棉、气溶胶等填充材料，可提高延伸缩、抗撕裂和抗老化度性能。
通常，为改善硅微粉和聚合物的界面结合状态，需对硅微粉进行表面改性。其方法为首先在100°c 2000C下预热干燥硅微粉，使其脱水并提高表面活性，然后以喷雾的形式加入到含偶联剂的醇水溶液，在一定的温度、时间和搅拌速度下混合改性，最后筛分得到活性结晶硅微粉。活性硅微粉表面具有一层极薄而牢固的偶联剂膜，能有效提高硅微粉和聚合物的粘结力，从而增加填充量、降低生产成本，并有效提高固化产物的机械性能、热老化性能、耐气候性等。
本发明的有益效果在于
1.本发明的粘合剂应用微硅粉作为主要填料之一，赋予粘合剂延伸缩、抗撕裂、抗老化度、耐高温、导热性好、高粘结强度、耐腐蚀性强、耐冲击等特性，更加适用于灯部件之间的粘结；使胶粘剂在其固化和使用过程中不会造成玻璃制球泡的碎裂，提高了灯的抗裂标准。
2.该粘合剂以水为分散介质的聚合物乳液为粘结材料，其固化和使用过程中仅有少量水分释出，没有有毒有害物质释放出来，不会对环境或人体造成危害，具有较高的环保性能。
3.由于粘合剂采用的聚合物乳液具有良好的耐热性且分子链具有内增韧机制，避免了外加增塑剂对产品性能的影响。
4.该粘合剂配伍简单、用量少、成本适中，粘合强度高、干燥速度快，耐温性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明
实施例1
1.配制聚合物乳液；将固含量为55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量为45%的苯-丙乳液O. 2kg，固含量为45%的丙烯酸酯共聚O.1kg,依次加入带有电动搅拌和温控装置的混合器中，开动搅拌器搅拌，并升温至50°C，补加适量的乳化剂，恒温搅拌搅拌I小时后使其均匀混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液备用；将I kg的固体聚乙烯醇加水20kg，加热到 90-95°C保温O. 5-1小时使其溶解，并加入适量乳化剂；过程持续搅拌均匀，
3.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入氨水，将聚合物乳液的pH值调整至 7-9之间，持续搅拌5分钟；
4.在开动搅拌器的情况下，在混合器中缓慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液O. 2 kg ；
5.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入防霉剂O. 005kg;
6.在开动搅拌器的情况下，在混合器中按比例分别缓慢加入各填料，重质碳酸钙粉 O. 5kg，硅微粉1. 25kg，轻质碳酸钙粉O. 4kg ;继续搅拌I小时，使物料呈白色膏状粘稠液体；
7.在开动搅拌器的情况下，在混合器中通过调节加入水量O. 1-0. 5kg控制粘合剂粘度的大小，使粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达O. 5-3 Pa · s ;搅拌均匀后出料，完成配制过程进行包装。
实施例2
1.配制聚合物乳液；将固含量为55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量为45%的苯-丙乳液O. 25kg，固含量为45%的丙烯酸酯共聚O. 4kg，依次加入带有电动搅拌和温控装置的混合器中，开动搅拌器搅拌，并升温至50°C，补加适量的乳化剂，恒温搅拌搅拌I小时后使其均匀混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液备用；将I kg的固体聚乙烯醇加水20kg，加热到 90-95°C保温O. 5-1小时使其溶解，并加入适量乳化剂；过程持续搅拌均匀，
3.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入氨水，将聚合物乳液的pH值调整至 7-9之间，持续搅拌5分钟；
4.在开动搅拌器的情况下，在混合器中缓慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液O. 2 kg ；
5.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入防霉剂O. 005kg ；
6.在开动搅拌器的 情况下，在混合器中按比例分别缓慢加入各填料，重质碳酸钙粉 0. 5kg，硅微粉1. 25kg，轻质碳酸钙粉0. 35kg ;继续搅拌I小时，使物料呈白色膏状粘稠液体；
7.在开动搅拌器的情况下，在混合器中通过调节加入水量O. 1-0. 5kg控制粘合剂粘度的大小，使粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0. 5-3 Pa · s ;搅拌均匀后出料，完成配制过程进行包装。
实施例3
1.配制聚合物乳液；将固含量为55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量为45%的苯-丙乳液O. 5kg，固含量为45%的丙烯酸酯共聚O. 25kg，依次加入带有电动搅拌和温控装置的混合器中，开动搅拌器搅拌，并升温至50°C，补加适量的乳化剂，恒温搅拌搅拌1小时后使其均匀混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液备用；将1 kg的固体聚乙烯醇加水20kg，加热到 90-95°C保温0. 5-1小时使其溶解，并加入适量乳化剂；过程持续搅拌均匀，
3.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入氨水，将聚合物乳液的pH值调整至 7-9之间，持续搅拌5分钟；
4.在开动搅拌器的情况下，在混合器中缓慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液0. 2 kg ；
5.在开动搅拌器的情况下,在混合器中加入防霉剂O. 005kg ;
6.在开动搅拌器的情况下，在混合器中按比例分别缓慢加入各填料，重质碳酸钙粉1. 0kg，硅微粉2. 5kg，轻质碳酸钙粉0. 9kg ;继续搅拌I小时，使物料呈白色膏状粘稠液体；
7.在开动搅拌器的情况下，在混合器中通过调节加入水量O. 1-0. 5kg控制粘合剂粘度的大小，使粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达0. 5-3 Pa · s ;搅拌均匀后出料，完成配制过程进行包装。
实施例4
1.配制聚合物乳液；将固含量为55%聚醋酸乙烯乳1kg，固含量为45%的苯-丙乳液0. 8kg，固含量为45%的丙烯酸酯共聚O. 45kg，依次加入带有电动搅拌和温控装置的混合器中，开动搅拌器搅拌，并升温至50°C，补加适量的乳化剂，恒温搅拌搅拌I小时后使其均匀混合；
2.另外配制5%聚乙烯醇溶液备用；将I kg的固体聚乙烯醇加水20kg，加热到 90-95°C保温0. 5-1小时使其溶解，并加入适量乳化剂；过程持续搅拌均匀，
3.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入氨水，将聚合物乳液的pH值调整至 7-9之间，持续搅拌5分钟；
4.在开动搅拌器的情况下，在混合器中缓慢加入配制好的5%的聚乙烯醇溶液0. 2 kg ；
5.在开动搅拌器的情况下，在混合器中加入防霉剂0. 005kg ；
6.在开动搅拌器的情况下，在混合器中按比例分别缓慢加入各填料，重质碳酸钙粉1. 5kg，硅微粉3. 7kg，轻质碳酸钙粉1. 3kg ;继续搅拌I小时，使物料呈白色膏状粘稠液体；
7.在开动搅拌器的情况下，在混合器中通过调节加入水量0. 1-0. 5kg控制粘合剂粘度的大小，使粘合剂的粘度(用旋转粘度计测定)达O. 5-3 Pa · s ;搅拌均匀后出料，完成配制过程进行包装。
实施例5
以上实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中的粘合剂的主要技术指标检测结果如下:
1、外观白色骨状粘桐物；
2、粘连强度> 6Mpa；
3、耐温性大于200摄氏度；
4、酸碱性中性；
实施例6
以上实施例1、实施例2和实施例3和实施例4中的粘合剂的胶粘剂应用试验结果如下
1.将所制备的粘合剂涂附在灯头的沟槽内用于胶接玻璃球泡和灯头塑料件，每个灯头的涂胶量为2-5 克，经120°C温度下40分钟烘烤后完全固化；检测胶接强度结果为 6. 3Mpa ；
2.灯具在130°C条件下，经200小时热老化和20次冷热交变观察结果球泡无松动、破裂、脱落现象。
权利要求
1.一种灯具专用粘合剂，其特征在于按质量比其组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，防霉剂O. 1-0. 5份，水10-50份。
2.根据权利要求1所述的灯具专用粘合剂，其特征在于所述聚合物乳液中按质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为55%，苯-丙乳液的固含量为45%，丙烯酸酯共聚物乳液的固含量为 45%ο
3.根据权利要求2所述的灯具专用粘合剂，其特征在于所述聚合物乳液中按质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为55%，苯-丙乳液的固含量为45%，丙烯酸酯共聚物乳液的固含量为45%。
4.根据权利要求1所述灯具专用粘合剂，其特征在于所述的填料按质量比包含重质碳酸钙粉100份，硅微粉200-250份，轻质碳酸钙粉70-90份。
5.根据权利要求4所述灯具专用粘合剂，其特征在于所述的填料按质量比包含重质碳酸钙粉100份，硅微粉250份，轻质碳酸钙粉70份。
6.根据权利要求4所述灯具专用粘合剂，其特征在于所述填料硅微粉经过偶联剂表面改性。
7.根据权利要求1所述的灯具专用粘合剂，其特征在于所述的防霉剂为新科601号。
8.如权利要求1所述灯具专用粘合剂的制备方法，其特征在于该制备方法包含步骤如下O向带有电动搅拌的混合器中按比例缓慢加入聚醋酸乙烯乳液、苯-丙乳液、丙烯酸酯共聚物乳液，升温至50°C，补加适量的乳化剂，恒温搅拌搅拌I小时后使其均匀混合；2)在开动搅拌器的情况下，加入氨水，将聚合物乳液的pH值调整至7-9之间，持续搅拌 5分钟；3)在开动搅拌器的情况下，缓慢加入5%的聚乙烯醇溶液；4)在开动搅拌器的情况下，加入防霉剂；5)在开动搅拌器的情况下，按比例分别缓慢加入各填料，继续搅拌I小时，使物料呈白色膏状粘稠液体；6)在开动搅拌器的情况下，通过调节加水量控制粘合剂粘度的大小，搅拌均匀，完成配制过程进行包装。
全文摘要
本发明公开了一种灯具专用粘合剂及其制备方法，属于水性粘合剂技术领域，其成分包括聚合物乳液、填料、水等。本发明的粘合剂具有耐高温、导热性好、高粘结强度、抗裂性强、耐腐蚀性强、耐冲击等特性，更加适用于灯部件之间的粘结；该粘合剂能够有效解决包括节能灯在内的粘合剂使用过程中经常出现的松动、开裂、冷爆等问题，并完全符合居住和生产环保要求。
文档编号C09J133/04GK103031088SQ20121050874
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者周志勇 申请人:镇江智鹰照明光源有限公司