新型无沉积环保型保温材料用粘结剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂，其原料组成及其配比为，苯酚：纯度≥90％；甲醛：液体甲醛，浓度在37％左右；催化剂：一种有机胺类物质，浓度≥99％；溶剂：水；助剂：醛捕捉剂、35％硫酸；其中，苯酚与甲醛的摩尔比为1∶(2.3?2.8)；所述催化剂的用量为苯酚用量5％?10％；所述助剂为35％的硫酸和醛捕捉剂，35％的硫酸加入量根据反应终点的PH值确定，使得反应终点的PH值调节至7.5?8.5之间；所述醛捕捉剂的加入量占苯酚重量的10％?50％。本发明的有益效果为：有效的解决了现有保温材料粘接剂的易沉淀、游离物质含量高等技术问题，提高了保温材料制品的生产效率。
【专利说明】
新型无沉积环保型保温材料用粘结剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂及其制备方法，具体地说， 涉及一种有机胺催化的无沉淀、水溶性好、游离物质含量低的岩棉、玻璃棉等矿物纤维粘接 用的的粘接剂。
【背景技术】
[0002] 岩棉板是以玄武岩为主要原材料，经高温融熔加工而成的无机纤维板，产品因具 有质轻、具有较高的强度、生产加工和安装简便、成本低、良好的防火、保温、吸音降噪、绿色 环保等特点，被广泛应用于石油化工、纺织冶金、电力交通、建筑农业等领域；特别是近年来 在建筑上的大量应用，为我国建设更多的绿色建筑提供了有力的保障与支持，根据国家行 业协会提供数据，2011年国内岩棉棉制品的需求量在约700-800万吨，其中外墙外保温板 约为238万吨，据建设部行业协会统计截止到2012年年底国内总产量不足60万吨的产能 远远不能满足这个需求；另外岩棉制品在国际市场上也非常畅销，有巨大的市场空间可供 开发。
[0003] 随着国家节能减排政策的不断深化，以及今年来国内许多重大场所和大型建筑恶 性火灾事故不断发生，国家有关部门对应用于建筑墙体的关键性材料，将会逐步出台和完 善一系列新的政策调整和要求，这都将使岩棉这种新型无机绝热保温材料面临新的发展机 遇。
[0004] 随着岩棉材料的应用领域越来越广泛，政府对环保要求越来越严格，市场也对其 粘接剂有了更高的使用要求，要求提供更低游离物质含量，长储存期，无灰无沉淀的粘接 剂。
[0005] 而目前国内市场上，所存在的岩棉用粘接剂主要有两种，第一种是第一代配方， 也称为初始配方，即氢氧化钡催化的粘接剂，此类粘接剂满足现有的岩棉产品需要的各项 性能要求，但在该粘接剂的生产和使用过程中，由于配方设计存在缺陷，导致以下几种问 题：
[0006] (1)粘接剂在制备过程中，由于反应程度低，参与反应的原料反应不完全，游离物 质含量偏高，在使用过程中，游离物质释放较多，对操作人员身体健康造成一定的伤害；另 外，直接排放到空气中，对环境造成污染；
[0007] (2)在粘接剂制备的过程中需要加酸中和，由于氢氧化钡催化，游离的钡离子和 酸根结合，形成钡盐，或者粘接剂在储存和使用过程中和空气接触，形成碳酸钡等易沉淀物 质，导致粘接剂水溶倍数降低，粘接剂分层，在使用过程中容易堵塞管道和喷枪，造成保温 材料含胶量不均匀，性能波动；
[0008] 第二种是氢氧化钠催化的粘接剂，即第二代配方，也称为氢氧化钡催化的粘接剂 改进型，此类树脂解决了第一代配方的易沉淀、水溶性差等缺点，符合现行的保温材料无灰 无沉淀、高水溶性的要求，广泛应用岩棉、玻璃棉等保温材料粘接剂；但岩棉保温材料比玻 璃棉保温材料对粘接剂有更高的强度要求，该类粘接剂应用以墙体保温材料时，主要导致 以下问题：
[0009] (1)粘接剂在制备过程中，需要进行加酸中和，氢氧化钠转变成钠盐，在制备保温 材料时，钠盐残留在保温材料中，在存储过程或者使用后，和空气接触，尤其是在湿度大的 环境中使用，容易吸潮从而导致保温材料强度下降，不能满足使用要求；
[0010] (2)粘接剂是由氢氧化钠催化，反应程度较低，水溶性较高，但活性高，存储期较 短，仅有5~7天。
[0011] 因此，市场上急需一种粘结剂，可以解决以下问题：（1)氢氧化钡催化的第一代保 温材料粘接剂由于配方设计缺陷，而导致的粘接剂中游离醛含量、游离酚含量较高，对操作 人员造成的伤害和污染环境的问题；（2)第一代配方中粘接剂水溶性低、易产生沉淀的问 题；（3)氢氧化钠催化的第二代配方中，粘接剂由于活性高而导致的储存期短的问题；(4) 第二代配方中，由于粘接剂的吸潮而导致的保温材料制品使用强度降低的问题。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是提供一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂及其制备方法，以 克服目前现有技术存在的上述不足。
[0013] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
[0014] 一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂，其原料组成及其配比为：
[0015] 苯酉分：纯度> 90% ;
[0016] 甲醛：液体甲酸，浓度在37 %左右；
[0017] 催化剂：一种有机胺类物质，浓度> 99% ;
[0018] 洛剂：7jC ;
[0019] 助剂：酸捕捉剂、35%硫酸；
[0020] 其中，苯酚与甲醛的摩尔比为1 : (2. 3-2. 8);
[0021] 所述催化剂的用量为苯酚用量5% -10% ;
[0022] 所述溶剂为水，其前期加入总量根据甲醛中的含水量确定，甲醛和反应前期加入 水的重量之和是苯酚中的2. 99倍；反应后期加入的水量可以根据固体含量情况进行调节， 固体含量取值38% -50% ;
[0023] 所述助剂为35 %的硫酸和醛捕捉剂，35 %的硫酸加入量根据反应终点的PH值 确定，使得反应终点的PH值调节至7. 5-8. 5之间；所述醛捕捉剂的加入量占苯酚重量的 10% -50%。
[0024] 进一步的，所述的甲醛为多聚甲醛。
[0025] 进一步的，在树脂的水溶倍数达到一定的程度，测量粘接剂中的游离醛含量，所述 游离酸含量达到2%~1. 5%时即为反应终点。
[0026] -种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂的制备方法，包括：
[0027] 1)检查好设备、电器、阀门及运转部分，开动搅拌，准备投料；
[0028] 2)将熔化后的苯酚经计量抽入反应釜中，在搅拌下加入甲醛和自来水，在温度 < 35°C时，加入有机胺；
[0029] 3)加料完毕后，待搅拌20min后，取样测试折光指数和pH值，并记录；
[0030] 4)升温，控制藎温25min~90min上升到50°C，保温60min ;
[0031] 5)升温，控制藎温45min~75min升至60_65°C ;
[0032] 6)在60~65°C保温，瞬时温度不能超过66°C，保温开始时测试折光指数，保温过 程中不间断测试折光指数，并记录；
[0033] 7)当折光指数达到指标时，改用游离醛-折光指数控制，每5分钟取样测游离醛、 折光指数；
[0034] 8)当游离醛含量也达到指标时，可以只测试折光指数，当折光指数在达到指标时， 立即停止反应，降温；
[0035] 9)当温度降到40°C以下时，取样测试PH值，加入35%硫酸（自配）中和，当pH在 7. 5~8. 0时为中和终点，记录PH值和加酸量；
[0036] 10)加入自来水；
[0037] 11)当温度彡35°C时，在搅拌下加入醛捕捉剂，并保持搅拌40min，其间开启冷却 水降温；
[0038] 12)当釜温降到20°C~25°C时，取样，产品分析合格后，包装。
[0039] 进一步的，所述折光指数的误差控制在±0. 0005之间。
[0040] 本发明的有益效果为：通过本发明中的方法制作粘结剂，具有以下优点：
[0041] (1)解决了现有保温材料粘接剂的易沉淀、游离物质含量高等技术问题，提高了保 温材料制品的生产效率；
[0042] (2)同等水溶倍数的情况下，与现有粘接剂相比，储存期由原来的5~7天，延长至 10~15天，延长了 1倍；
[0043] (3)通过多种反应程度的控制方法联合使用，实现了产品指标的稳定性生产，大大 的提升了现有保温材料粘接剂的技术水平；
[0044] (4)原料的利用率提高，苯酚提高3% -5%，甲醛提高2% -4% ;在不影响保温材 料制品的质量的情况下，粘接剂的生产成本降低10% -15%左右，具有客观的经济效益；
[0045] (5)粘接剂中游离物质含量较低，对使用人员和环境的危害大幅度减小。按照本单 位3000吨的年销售量折算，减少空气中游离物质的排放约合150~270吨/年，具有巨大 的社会效益。
【具体实施方式】
[0046] 下面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 术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 根据本发明的实施例，提供了一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂及其制备 方法。
[0048] 如表1和表2所示，根据本发明实施例的一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接 剂，其原料组成及其配比为：
[0049] 苯酚：纯度彡90%;
[0050] 甲醛：液体甲酸，浓度在37 %左右；
[0051] 催化剂：一种有机胺类物质，浓度> 99% ;
[0052] 溶剂：水；
[0053] 助剂：醛捕捉剂、35%硫酸；
[0054] 其中，苯酚与甲醛的摩尔比为1 : (2.3-2.8);
[0055] 所述催化剂的用量为苯酚用量5% -10% ;
[0056] 所述溶剂为水，其前期加入总量根据甲醛中的含水量确定，甲醛和反应前期加入 水的重量之和是苯酚中的2. 99倍；反应后期加入的水量可以根据固体含量情况进行调节， 固体含量取值38% -50% ;
[0057] 所述助剂为35 %的硫酸和醛捕捉剂，35 %的硫酸加入量根据反应终点的PH值 确定，使得反应终点的PH值调节至7. 5-8. 5之间；所述醛捕捉剂的加入量占苯酚重量的 10% -50%。
[0058] 所述的甲醛可以为多聚甲醛。
[0059] 在树脂的水溶倍数达到一定的程度，测量粘接剂中的游离醛含量，所述游离醛含 量达到2%~1. 5%时即为反应终点。
[0060]
[0061] 表1 :本发明中原材料的标准
[0062]
[0063] 表2 :本发明中各个原料的配比
[0064] 一种新型无沉淀环保型保温材料周粘接剂的制备方法，包括
[0065] 1)检查好设备、电器、阀门及运转部分，开动搅拌，准备投料；
[0066] 2)将熔化后的苯酚经计量抽入反应釜中，在搅拌下加入甲醛和自来水，在温度 < 35°C时，加入有机胺；
[0067] 3)加料完毕后，待搅拌20min后，取样测试折光指数和pH值，并记录；
[0068] 4)升温，控制藎温25min~90min上升到50°C，保温60min ;
[0069] 5)升温，控制藎温45min~75min升至60_65°C ;
[0070] 6)在60~65°C保温，瞬时温度不能超过66°C，保温开始时测试折光指数，保温过 程中不间断测试折光指数，并记录；
[0071] 7)当折光指数达到指标时，改用游离醛-折光指数控制，每5分钟取样测游离醛、 折光指数；
[0072] 8)当游离醛含量也达到指标时，可以只测试折光指数，当折光指数在达到指标时， 立即停止反应，降温；
[0073] 9)当温度降到40°C以下时，取样测试PH值，加入35%硫酸（自配）中和，当pH在 7. 5~8. 0时为中和终点，记录PH值和加酸量；
[0074] 10)加入自来水2;
[0075] 11)当温度彡35°C时，在搅拌下加入醛捕捉剂，并保持搅拌40min，其间开启冷却 水降温；
[0076] 12)当釜温降到20°C~25°C时，取样，产品分析合格后，包装。
[0077] 其中，本发明的原料配方采用酚醛比为1 : (2. 3~2. 8)，并通过分批次加料方式， 提高原料的转化率，达到降低游离物质的目的；另外采用有机胺类催化剂，避免了粘接剂产 生沉淀和保温材料制品强度降低的问题；工艺控制采用温度和反应终点的精确控制，避免 了粘接剂合成过程中出现由于反应程度不一而造成的存储期短等质量波动问题；低温长时 间反应过程提高了原料的转化率，避免了游离物质含量高的问题；水溶倍数和游离醛等表 示反应程度的参数控制反应的终点，避免了以反应时间控制造成的质量波动问题。
[0078] 另外，在本发明中采用的有机胺类催化剂具有以下优点：1)其羟基能与保温材料 表面的Si-Ο键结合，形成氢键或者化学键，增加粘接剂和增强材料之间的界面粘接力，有 利于粘接强度的提高；2)沸点高，为110~170°C，不易于挥发，本身对环境不会造成危害； 3)由于是有机类物质，不易转变成沉淀物质和吸潮，在粘接剂制备和使用过程中，和空气接 触不会产生沉淀，也不吸潮，即不影响粘接剂的存储期和保温材料的性能；4)由于催化能 力较弱，在粘接剂制备过程中催化温和，生产的粘接剂分子量较小且分布较均匀，原料的转 化率较高，提高粘接剂水溶性和适用期的同时，减少了游离物质的存在。
[0079] 最后，本发明粘接剂的制备是精确控制反应温度和反应程度，采用低温长时间的 合成方法；具体控制方法为：将原料混合后，温度控制在35°C以下，搅拌20min，反应原料充 分混合，然后测试混合原料的折光指数，将折光指数的误差控制在±0. 0005之间，确保原 料反应的起始状态是一致的；制备前期，为了充分提高原料的转化率，降低反应温度，后期 保温采用60-65°C，瞬时最高温度不能超过70°C ;不间断的测试粘接剂的水溶倍数，当树脂 的水溶倍数达到一定的程度，加测粘接剂的游离醛含量，当游离醛含量达到2%~1. 5%， 视为反应程度控制的终点。
[0080] 通过本发明的方法制作的粘结剂，有效的解决了现有保温材料粘接剂的易沉淀、 游离物质含量高等技术问题，提高了保温材料制品的生产效率；并且同等水溶倍数的情 况下，与现有粘接剂相比，储存期由原来的5~7天,延长至10~15天,延长了 1倍；通过 多种反应程度的控制方法联合使用，实现了产品指标的稳定性生产，大大的提升了现有保 温材料粘接剂的技术水平；原料的利用率提高，苯酚提高3% -5%，甲醛提高2% -4%;在不 影响保温材料制品的质量的情况下，粘接剂的生产成本降低10% -15%左右，具有客观的 经济效益；粘接剂中游离物质含量较低，对使用人员和环境的危害大幅度减小；按照本单 位3000吨的年销售量折算，减少空气中游离物质的排放约合150~270吨/年，具有巨大 的社会效益。
[0081] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂，其特征在于，其原料组成及配比为： 苯酚：纯度彡90% ; 甲醛：液体甲醛，浓度在37%左右； 催化剂：一种有机胺类物质，浓度> 99% ; 溶剂：水； 助剂：醛捕捉剂、35%硫酸； 其中，苯酚与甲醛的摩尔比为I : (2.3-2.8); 所述催化剂的用量为苯酚用量的5% -10% ; 所述溶剂为水，其前期加入总量根据甲醛中的含水量确定，甲醛和反应前期加入水的 重量之和是苯酚中的2. 99倍；反应后期加入的水量可以根据固体含量情况进行调节，固体 含量取值38% -50% ; 所述助剂为35 %的硫酸和醛捕捉剂，35 %的硫酸加入量根据反应终点的PH值确 定，使得反应终点的PH值调节至7. 5-8. 5之间；所述醛捕捉剂的加入量占苯酚重量的 10% -50%。2. 根据权利要求1所述的新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂，其特征在于，所述的 甲醛为多聚甲醛。3. 根据权利要求1所述的新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂，其特征在于，在树 脂的水溶倍数达到一定的程度，测量粘接剂中的游离醛含量，所述游离醛含量达到2%~ 1.5 %时即为反应终点。4. 根据权利要求1所述的新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂的制备方法，其特征在 于，包括： 1) 检查好设备、电器、阀门及运转部分，开动搅拌，准备投料； 2) 将熔化后的苯酚经计量抽入反应釜中，在搅拌下加入甲醛和自来水，在温度< 35°C 时，加入有机胺； 3) 加料完毕后，待搅拌20min后，取样测试折光指数和pH值，并记录； 4) 升温,控制藎温25min~90min上升到50°C，保温60min ; 5) 升温，控制藎温45min~75min升至60_65°C ; 6) 在60~65°C保温，瞬时温度不能超过66°C，保温开始时测试折光指数，保温过程中 不间断测试折光指数，并记录； 7) 当折光指数达到指标时，改用游离醛-折光指数控制，每5分钟取样测游离醛、折光 指数； 8) 当游离醛含量也达到指标时，可以只测试折光指数，当折光指数在达到指标时，立即 停止反应，降温； 9) 当温度降到40°C以下时，取样测试PH值，加入35%硫酸（自配）中和，当pH在7. 5~ 8. 0时为中和终点，记录PH值和加酸量； 10) 加入自来水； 11) 当温度< 35°C时，在搅拌下加入醛捕捉剂，并保持搅拌40min，其间开启冷却水降 温； 12) 当釜温降到20°C~25°C时，取样，产品分析合格后，包装。5.根据权利要求4所述的新型无沉淀环保型保温材料用粘接剂的制备方法，其特征在 于，所述折光指数的误差控制在±0. 0005之间。
【文档编号】C08G8/10GK105885748SQ201410579588
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月27日
【发明人】王稳, 田谋锋, 王雷, 董宇平
【申请人】北京玻钢院复合材料有限公司, 北京理工大学