本发明涉及胶粘剂技术领域，具体是一种聚合物乳液胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术：
聚醋酸乙烯酯乳液很早就已经广泛应用于木材粘合领域，其具有价格适中，粘接强度高，无需热粘接，胶液粘度可控等优点，这些优点是其他胶粘剂难以完全具备的，但其缺点也较为明显，由于聚醋酸乙烯酯中存在大量酯基团和聚乙烯醇引入的羟基基团，故聚醋酸乙烯酯的耐潮和耐水解性能较差，从而限制了聚醋酸乙烯酯乳液在对木材防潮防湿热领域的应用。
目前，虽然业界可以采用脲醛树脂配合一定量的三聚氰胺甲醛树脂通过热固化方式粘接，以达到耐水性的要求。但是由于其引入了甲醛，故在加工和使用中，环境污染难以完全避免。而且热固化的高温又限制了一些昂贵木材贴面的使用。此外，业界也出现了使用大豆胶、植物胶等替代三醛树脂的胶粘剂，但其耐水性均较差，同时也不能进行冷粘接。
因此，目前亟待寻找一种具有耐水性优良耐水性的胶粘剂，以适用于木材的粘接。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种聚合物乳液胶粘剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种聚合物乳液胶粘剂，包括a组分和b组分，所述a组分与所述b组分的质量比为100:(10～30)；
所述a组分包括以下按照质量分数计的组分：醋酸乙烯酯10％～30％、聚乙烯醇3％～8％、新癸酸乙烯酯1％～5％、甲基丙烯酸正丁酯3％～10％、丙烯酸羟乙酯1％～10％、丙烯酸-2-乙基己酯0.1％～2％、阴离子乳化剂0.1％～2％、非离子乳化剂1％～2％、交联剂0.1％～0.5％、引发剂0.1％～0.5％、填料5％～15％、稳定剂0.1％～0.5％、杀菌剂0.1％～0.3％，余量为水，各组分的质量分数之和为100％；
所述b组分为异氰酸酯。
作为本发明实施例的一个优选方案，所述a组分包括以下按照质量分数计的组分：醋酸乙烯酯15％～20％、聚乙烯醇5％～6％、新癸酸乙烯酯2％～3％、甲基丙烯酸正丁酯5％～7.5％、丙烯酸羟乙酯3％～5％、丙烯酸-2-乙基己酯0.5％～1％、阴离子乳化剂0.5％～2％、非离子乳化剂1.5％～2％、交联剂0.3％～0.5％、引发剂0.2％～0.5％、填料5％～10％、稳定剂0.1％～0.3％、杀菌剂0.1％～0.15％，余量为水，各组分的质量分数之和为100％；所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。优选的，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2088和聚乙烯醇2488中的一种或多种；所述聚乙烯醇的醇解度为86％～89％。优选的，所述聚乙烯醇为聚乙烯醇2088，其醇解度为88％。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠(k12乳化剂)、乙烯基磺酸钠(svs乳化剂)、月桂酸二乙醇酰胺、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、乙氧基化烷基酚硫酸铵(co436乳化剂、ms-1乳化剂)中的一种或多种；所述非离子乳化剂为烷基酚与环氧乙烷的缩合物(op-10乳化剂、tx-10乳化剂)、脂肪醇与环氧乙烷的加成物(aeo-09乳化剂)和中的一种或多种。优选的，所述阴离子乳化剂为k12乳化剂；所述非离子乳化剂为op-10乳化剂。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺、n'n-亚甲基双丙烯酰胺、双酮基丙烯酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、衣康酸、顺丁烯二酸酐和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、过碳酸钠、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈中的一种或多种。优选的，所述交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸铵。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述填料为碳酸钙、玉米淀粉、钛白粉、高岭土、重晶石、滑石粉和氧化铝中一种或多种。优选的，所述填料为细度600目以上的碳酸钙。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述稳定剂为醋酸钠、磷酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和饱和浓度氨水中一种或多种；所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮、异噻唑啉酮、甲醛和烯酰吗啉中一种或多种。优选的，所述稳定剂为醋酸钠；所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述聚合物乳液胶粘剂的制备方法，其包括以下步骤：
按照上述质量分数，称取醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、引发剂、填料、稳定剂、杀菌剂、水，备用；
将上述聚乙烯醇与水置于95～98℃的温度条件下进行混合，得到混合溶液；
将上述混合溶液与上述阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、稳定剂置于30～50℃的温度条件下进行混合，得到第一混合物；
将上述醋酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯进行混合，得到第二混合物；
将上述第一混合物、第二混合物和引发剂置于80～90℃的温度条件下进行混合后，再降温至40～60℃，并添加上述填料和杀菌剂进行混合，得到所述a组分；
按照所述a组分与所述b组分的质量比，称取异氰酸酯，作为b组分；
将上述a组分与上述b组分进行混合，得到所述的聚合物乳液胶粘剂。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的聚合物乳液胶粘剂。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述聚合物乳液胶粘剂在木材粘接中的应用。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供的一种聚合物乳液胶粘剂，通过使用醋酸乙烯酯，聚乙烯醇，新癸酸乙烯酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸羟乙酯，丙烯酸-2-乙基己酯，阴离子乳化剂，非离子乳化剂等原料，可以保证材料的粘接强度和耐水耐热性。其中，新癸酸乙烯酯可以改善聚合物乳液胶粘剂的耐热性和耐水性，丙烯酸羟乙酯提供了与异氰酸酯交联的分子基团，而聚乙烯醇可以均匀的乳化和分散异氰酸酯，避免交联程度不均、交联速度过快。另外，乳化剂与碳酸钙等填料协同使用，可以很好的提高聚合物乳液胶粘剂的对基材的浸润性，从而达到胶液均匀分布润湿基材的效果，以适用于木材与木材，木材与纸张、皮革、聚氯乙烯材质面皮的粘接。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
该实施例提供了一种聚合物乳液胶粘剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取醋酸乙烯酯150kg、聚乙烯醇60kg、新癸酸乙烯酯30kg、甲基丙烯酸正丁酯70kg、丙烯酸羟乙酯50kg、丙烯酸-2-乙基己酯5kg、阴离子乳化剂5kg、非离子乳化剂15kg、交联剂5kg、引发剂2kg、填料100kg、稳定剂1kg、杀菌剂1kg、水506kg，备用；其中，聚乙烯醇为聚乙烯醇2088，其醇解度为88％，具体可选用市售的台湾长春bp20；阴离子乳化剂为市售的k12乳化剂；非离子乳化剂为市售的op-10乳化剂；交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵；填料为细度600目以上的碳酸钙；稳定剂为醋酸钠；杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮。
(2)在反应釜内注入上述称取的水，并开动搅拌，转速设置为60转/分，在搅拌的同时投入上述称取的聚乙烯醇，并加热至95℃，进行搅拌1小时至聚乙烯醇完全溶解，得到混合溶液。
(3)将上述混合溶液冷却至40℃后，再往混合溶液中添加上述阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、稳定剂进行混合，得到第一混合物。
(4)将上述醋酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯添加至高位槽内进行混合，得到第二混合物。
(5)先将高位槽内的60kg第二混合物投入到上述反应釜中，并搅拌10分钟进行乳化后，再添加1kg的引发剂；接着，升温至85℃后，再将高位槽内的剩余的第二混合物在5小时内逐渐地加入到反应釜中，期间每半小时添加0.15kg引发剂，直至剩余的引发剂全部添加完毕；然后，降温至50℃，并添加上述填料和杀菌剂进行混合，得到a组分。
(6)称取多亚甲基多苯基异氰酸酯，作为b组分，并将上述a组分与上述b组分按照100:15的质量比进行混合，即可得到聚合物乳液胶粘剂。
实施例2
该实施例提供了一种聚合物乳液胶粘剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取醋酸乙烯酯200kg、聚乙烯醇60kg、新癸酸乙烯酯30kg、甲基丙烯酸正丁酯50kg、丙烯酸羟乙酯30kg、丙烯酸-2-乙基己酯5kg、阴离子乳化剂5kg、非离子乳化剂15kg、交联剂5kg、引发剂2kg、填料100kg、稳定剂1kg、杀菌剂1kg、水506kg，备用；其中，聚乙烯醇为聚乙烯醇2088，其醇解度为88％，具体可选用市售的台湾长春bp20；阴离子乳化剂为市售的k12乳化剂；非离子乳化剂为市售的op-10乳化剂；交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵；填料为滑石粉；稳定剂为碳酸钠；杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮。
(2)在反应釜内注入上述称取的水，并开动搅拌，转速设置为60转/分，在搅拌的同时投入上述称取的聚乙烯醇，并加热至95℃，进行搅拌1小时至聚乙烯醇完全溶解，得到混合溶液。
(3)将上述混合溶液冷却至40℃后，再往混合溶液中添加上述阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、稳定剂进行混合，得到第一混合物。
(4)将上述醋酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯添加至高位槽内进行混合，得到第二混合物。
(5)先将高位槽内的60kg第二混合物投入到上述反应釜中，并搅拌10分钟进行乳化后，再添加1kg的引发剂；接着，升温至85℃后，再将高位槽内的剩余的第二混合物在6小时内逐渐地加入到反应釜中，期间每半小时添加0.15kg引发剂，直至剩余的引发剂全部添加完毕；然后，降温至50℃，并添加上述填料和杀菌剂进行混合，得到a组分。
(6)称取多亚甲基多苯基异氰酸酯，作为b组分，并将上述a组分与上述b组分按照100:15的质量比进行混合，即可得到聚合物乳液胶粘剂。
实施例3
该实施例提供了一种聚合物乳液胶粘剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取醋酸乙烯酯150kg、聚乙烯醇60kg、新癸酸乙烯酯30kg、甲基丙烯酸正丁酯75kg、丙烯酸羟乙酯40kg、丙烯酸-2-乙基己酯10kg、阴离子乳化剂5kg、非离子乳化剂15kg、交联剂5kg、引发剂2kg、填料100kg、稳定剂1kg、杀菌剂1kg、水506kg，备用；其中，聚乙烯醇为聚乙烯醇2088，其醇解度为88％，具体可选用市售的皖维化工聚乙烯醇2088；阴离子乳化剂为市售的k12乳化剂；非离子乳化剂为市售的op-10乳化剂；交联剂为n-羟甲基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵；填料为碳酸钙；稳定剂为醋酸钠；杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮。
(2)在反应釜内注入上述称取的水，并开动搅拌，转速设置为60转/分，在搅拌的同时投入上述称取的聚乙烯醇，并加热至95℃，进行搅拌1小时至聚乙烯醇完全溶解，得到混合溶液。
(3)将上述混合溶液冷却至40℃后，再往混合溶液中添加上述阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、稳定剂进行混合，得到第一混合物。
(4)将上述醋酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯添加至高位槽内进行混合，得到第二混合物。
(5)先将高位槽内的60kg第二混合物投入到上述反应釜中，并搅拌10分钟进行乳化后，再添加1kg的引发剂；接着，升温至85℃后，再将高位槽内的剩余的第二混合物在5小时内逐渐地加入到反应釜中，期间每半小时添加0.15kg引发剂，直至剩余的引发剂全部添加完毕；然后，降温至50℃，并添加上述填料和杀菌剂进行混合，得到a组分。
(6)称取多亚甲基多苯基异氰酸酯作为b组分，并将上述a组分与上述b组分按照100:15的质量比进行混合，即可得到聚合物乳液胶粘剂。
实施例4
该实施例提供了一种聚合物乳液胶粘剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取醋酸乙烯酯300kg、聚乙烯醇80kg、新癸酸乙烯酯50kg、甲基丙烯酸正丁酯30kg、丙烯酸羟乙酯10kg、丙烯酸-2-乙基己酯1kg、阴离子乳化剂1kg、非离子乳化剂10kg、交联剂1kg、引发剂1kg、填料50kg、稳定剂1kg、杀菌剂1kg、水464kg，备用；其中，聚乙烯醇为聚乙烯醇1788和聚乙烯醇2488的混合物，其平均醇解度为86％；阴离子乳化剂为市售的svs乳化剂和co436乳化剂的混合物；非离子乳化剂为市售的np-10乳化剂和aeo-09乳化剂的混合物；交联剂为n'n-亚甲基双丙烯酰胺、双酮基丙烯酰胺和丙烯酸缩水甘油酯的混合物；引发剂为过硫酸钾和双氧水的混合物；填料为玉米淀粉和钛白的混合物；稳定剂为磷酸钠和碳酸氢钠的混合物；杀菌剂为异噻唑啉酮和甲醛的混合物。
(2)在反应釜内注入上述称取的水，并开动搅拌，转速设置为60转/分，在搅拌的同时投入上述称取的聚乙烯醇，并加热至98℃，进行搅拌1小时至聚乙烯醇完全溶解，得到混合溶液。
(3)将上述混合溶液冷却至30℃后，再往混合溶液中添加上述阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、稳定剂进行混合，得到第一混合物。
(4)将上述醋酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯添加至高位槽内进行混合，得到第二混合物。
(5)先将高位槽内的60kg第二混合物投入到上述反应釜中，并搅拌10分钟进行乳化后，再添加0.5kg的引发剂；接着，升温至80℃后，再将高位槽内的剩余的第二混合物在5小时内逐渐地加入到反应釜中，期间每半小时添加0.1kg引发剂，直至剩余的引发剂全部添加完毕；然后，降温至40℃，并添加上述填料和杀菌剂进行混合，得到a组分。
(6)称取二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物，作为b组分，并将上述a组分与上述b组分按照100:30的质量比进行混合，即可得到聚合物乳液胶粘剂。
实施例5
该实施例提供了一种聚合物乳液胶粘剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取醋酸乙烯酯100kg、聚乙烯醇30kg、新癸酸乙烯酯10kg、甲基丙烯酸正丁酯100kg、丙烯酸羟乙酯100kg、丙烯酸-2-乙基己酯20kg、阴离子乳化剂20kg、非离子乳化剂20kg、交联剂5kg、引发剂5kg、填料150kg、稳定剂5kg、杀菌剂3kg、水432kg，备用；其中，聚乙烯醇为聚乙烯醇2488，其醇解度为89％；阴离子乳化剂为市售的k12乳化剂、co436乳化剂和ms-1乳化剂的混合物；非离子乳化剂为市售的op-10乳化剂、aeo-09乳化剂、月桂酸二乙醇酰胺、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐和tx-10乳化剂的混合物；交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、衣康酸、顺丁烯二酸酐和乙烯基三甲氧基硅烷的混合物；引发剂为过碳酸钠、叔丁基过氧化氢和偶氮二异丁腈的混合物；填料为高岭土、重晶石和氧化铝的混合物；稳定剂为氢氧化钠和饱和浓度氨水的混合物；杀菌剂为异噻唑啉酮、甲醛和烯酰吗啉的混合物。
(2)在反应釜内注入上述称取的水，并开动搅拌，转速设置为60转/分，在搅拌的同时投入上述称取的聚乙烯醇，并加热至96℃，进行搅拌1小时至聚乙烯醇完全溶解，得到混合溶液。
(3)将上述混合溶液冷却至50℃后，再往混合溶液中添加上述阴离子乳化剂、非离子乳化剂、交联剂、稳定剂进行混合，得到第一混合物。
(4)将上述醋酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯添加至高位槽内进行混合，得到第二混合物。
(5)先将高位槽内的60kg第二混合物投入到上述反应釜中，并搅拌10分钟进行乳化后，再添加2.5kg的引发剂；接着，升温至90℃后，再将高位槽内的剩余的第二混合物在6小时内逐渐地加入到反应釜中，期间每半小时添加0.3kg引发剂，直至剩余的引发剂全部添加完毕；然后，降温至60℃，并添加上述填料和杀菌剂进行混合，得到a组分。
(6)称取六亚甲基二异氰酸酯，作为b组分，并将上述a组分与上述b组分按照100:10的质量比进行混合，即可得到聚合物乳液胶粘剂。
对比例1
该对比例提供了一种聚合物乳液胶粘剂，其b组分和制备方法同实施例1，不同之处在于：该对比例提供的聚合物乳液胶粘剂的a组分中不含有丙烯酸羟乙酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、交联剂组分，这些组分全部替换成醋酸乙烯酯。
将上述实施例1～3以及对比例1提供的聚合物乳液胶粘剂分别用于7.5cm×7.5cm×1.2cm杨木胶合板粘贴7.5cm×7.5cm×0.2cm桉木皮，得到4组样板。在相同的实验条件下，分别将上述4组样板进行jas沸水浸泡剥离测试，其测试结果如下表1所示。其中，jas沸水浸泡剥离测试的方法为：先将样板置于室温养护7天后，进行裁边，接着，将裁边后的样板置于沸水中浸泡4小时后，再置于25℃的冷水中浸泡1小时，然后置于70℃温度下烘干18小时后，再观察样板的胶线情况。
表1
由表1可以看出，相比于对比例1，本发明实施例通过添加丙烯酸羟乙酯、新癸酸乙烯酯、甲基丙烯酸正丁酯、交联剂等组分制得的聚合物乳液胶粘剂，其耐水耐热性有大幅度的提高，故可适用于各种防潮、耐湿热的环境。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。