CN1062003C - 改性聚乙烯醇粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主要用于瓦楞纸贴面的改性聚乙烯醇粘合剂及其制备方法，包括对在酸性条件下进行缩醛反应的PVA进行改性，采用的改性剂为无机质碱金属硅酸盐类，然后弃去水份及盐份杂质，最后经中和处理得改性的PVA粘合剂，用本发明的方法制得的粘合剂耐水性显著提高，粘合强度及贮存稳定性良好，且成本低，具有广泛的使用前景。

Description

改性聚乙烯醇粘合剂及其制备方法

本发明涉及一种耐水性粘合剂，尤其是一种主要用于瓦楞纸贴面的改性聚乙烯醇(PVA)粘合剂及其制备方法。

目前，国内瓦楞纸使用的粘合剂普遍以乳白胶为主，可是乳白胶的主要原料醋酸乙烯单体价高，成本始终居高难下。有的厂家为此自行安装生产线制备PVA水溶液混合拼用以降低用胶成本。可其中的PVA的水溶性特性使其耐水性难以提高，尤其是这种混合拼用粘合剂有冬季胶冻、夏季粘结强度不够及防潮性能下降的弊病而使其新用途的开发受到限制。然而，众所周知，PVA类粘合剂是一种经济价廉用途广泛的粘合剂，因此，随着纸品包装行业迅猛发展，对这种粘合剂的改性研制以适应新趋势也就迫在眉睫。多年来，国外对提高PVA水溶液粘合强度和耐水性的研究是引人注目的。如1980年6月12日日本公开特许公报昭5578046号公开的“涂膜组成物”就详细报导了提高PVA水溶液耐水性的方案，它是预先用离子交换树脂处理碱金属硅酸盐，将得到的低浓度硅酸拼入到PVA中改性，以达到提高PVA耐水性和粘结强度的方法。这无疑增加了设备和工艺的复杂性及提高了产品成本，并且通过离子交换树脂得到的硅酸活性高而贮存稳定性差，仅此一点，对工艺要求就较为苛刻。

本发明的目的在于提供一种耐水性提高，粘合强度及贮存稳定性良好的改性PVA粘合剂及简便的制备方法。

本发明的改性聚乙烯醇粘合剂，成品含有(重量百分比)8～13％改性PVA，3～6％硅酸和余量水，游离醛≤0.4％。

进一步的，本发明的改性聚乙烯醇粘合剂，还含有磷酸三丁酯消泡剂、防腐剂、3～10％无机质填料。

在本发明中，所述的醛可以是工业甲醛、乙醛、丙醛、丁醛以及乙二醛，可以单独使用一种或二种混合物；所述的酸可以是硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、蚁酸无机含氧酸或无氧酸，可以单独使用一种或二种混合物；所述的防腐剂可以是多菌灵、百菌清、苯甲酸、苯甲酸钠；所述的无机质硅酸钠改性剂可以是钠、钾、锂的碱金属硅酸盐；所述的无机质填料可以是轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、膨润土、硅灰石粉、白土。

本发明的改性聚乙烯醇粘合剂的制备方法，包括如下步骤：

1)、将800千克的自来水(1)加入敞口反应釜中，直接通入蒸汽加热，当温度升至70～80℃时开动搅拌机搅拌加入80～100升克的PVA-1799，继续升温至80～95℃，保温60～120分钟，使用PVA充分溶化；

2)、待PVA完全溶化后，加入2～4公斤硫酸、1～3公斤磷酸和20～30公斤工业甲醛，控制PH值处于1～2范围，使其在80～95℃保持40～100分钟进行缩合反应；

3)、缩合反应完成后，将15～40公斤硅酸钠，须预先用水兑稀为浓度10～18％后加入，在80～95℃下，搅拌5～20分钟，待其脱水后，停机，停汽放弃分离出的水份、盐份及杂质；

4)、开动搅拌机加入适量自来水(2)以调整到用户所需的固份含量和粘度后，最后加入3～10公斤氨水和10～50克的消泡剂、防腐剂，调整PH=6.5～8，停机过滤包装入库。

在本发明的方法中还可添加无机质填料。

本发明的粘合剂的第一步工艺原理是通过PVA的特定缩醛化反应进行的，它能使一元醛与PVA分子内部和分子间实现缩合化。这个反应破坏了PVA的分子结构而带上不均称结构的基团，使PVA分子中乙酰基的含量减少而降低了PVA的结晶性，使防冻性、耐水性和初粘力得到提高，从而更进一步适合施工要求。

本发明的粘合剂的制备方法中的无机质碱金属硅酸盐类改性剂是通过特定手段添加的：即将稀释至低浓度的无机质碱金属硅酸盐类改性剂瞬间加入到高浓度的酸性PVA水溶液中，使强碱的改性剂瞬间转移到酸性侧，得到稳定的硅酸溶液，达到在PVA改性脱水的同时去掉盐份、残存的游离醛及一部分对水敏感的碱金属杂质，使大部分硅酸和部分碱金属离子存留于分子已异构化的PVA水溶液中。由于采用的硫酸、磷酸的氢离子离解度比硅酸大，所以能使存留在PVA溶液中的低分子活性硅酸性能稳定。在常温施工干燥时，PVA的羟基与具有活性低分子状硅酸的羟基能产生均衡的交联脱水，存留下来的部份碱金属硅酸盐经酸改性后已转化为水不溶性的酸性水玻璃，所以该粘合剂固化物的耐水性得到了显著提高，其粘合强度及贮存稳定性良好。

本发明的粘合剂不仅用于瓦楞纸贴面，也用于牛皮纸异形材料等的粘合。

本发明的粘合剂的制备方法与日本公开特许公报1980年6月12日昭5578046号公开的二步法工艺进行比较，本发明改进为一步法，不需硅酸单独贮存而解决了硅酸单休贮存不稳定的病；同时将工艺简化至不需密闭套反应釜及蒸汽压力锅炉，仅用普通生活开水锅炉和单层敞口反应罐直接加热即可，又降低了生产成本。

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

产品实施例1：一种改性PVA粘合剂10000克中，它含有改性PVA900克、硅酸500克、水8600克、游离醛0.2％。

产品实施例2：一种改性PVA粘合剂10000克中，它含有改性PVA850克、硅酸450克、磷酸三丁酯1克、苯甲酸钠48.5克、水8650克、游离醛0.2％。

产品实施例3：一种改性PVA粘合剂10000克中，它含有改性PVA850克、硅酸450克、滑石粉300克、多菌灵0.5克、水8400克、游离醛0.2％。

产品实施例4：一种改性PVA粘合剂10000克中，它含有改性PVA1000克、硅酸500克、磷酸三丁酯0.5克、轻质碳酸钙250克、水8250克、游离醛2.5％。

产品实施例5：一种改性PVA粘合剂10000克中，它含有改性PVA1200克、硅酸350克、苯甲酸20克、水8450克、游离醛3％。

当然，这些产品中根据用户需要添加的无机质填料还可以是重质碳酸钙、滑石粉、膨润土、硅灰石粉、白土等。

方法实施例：首先按下列配方比例称取原材料：

自来水70～80％，PVA 7～12％，工业甲醛2～4％，磷酸0.2～0.4％，硫酸0.1～0.3％，无机质硅酸钠改性剂1.5～4％，消泡剂0.01％，防腐剂0.01％，氨水0.2％，自来水适量。

其中PVA的型号为1799、1788等国内产品即可：

工业甲醛还可以用乙二醛、乙醛、丙醛、丁醛等一种或两种混合醛所代替；

硫酸、磷酸还可用盐酸、硝酸、蚁酸等无机含氧酸或无氧酸代替；

无机质碱金属硅酸钠改性剂还可以用钾、钠碱金属硅酸盐代替；

消泡剂为磷酸三丁酯，根据起泡情况使用，亦可不用；

中和处理使用的氨水还可换成片碱或液碱；

防腐剂：多菌灵、百菌清、苯甲酸、苯甲酸钠等；

自来水用于调整产品粘度，并且在脱水时要弃掉30～50％，补入自来水(2)，在于调整至所需固体含量和粘度。

下面结合实例对方法作进一步阐述：

1、将800千克的自来水(1)加入敞口反应釜中，直接通入蒸汽加热，当温度升至70～80℃时开动搅拌机搅拌加入80～100升克的PVA-1799，继续升温至80～95℃，保温60～120分钟，使用PVA充分溶化；

2、待PVA完全溶化后，加入2～4公斤硫酸、1～3公斤磷酸和20～30公斤工业甲醛，控制PH值处于1～2范围，使其在80～95℃保持40～100分钟进行缩合反应；

3、缩合反应完成后，将15～40公斤硅酸钠，须预先用水兑稀为浓度10～18％后加入，在80～95℃下，搅拌5～20分钟，待其脱水后，停机，停汽放弃分离出的水份、盐份及杂质；

4、开动搅拌机加入适量自来水(2)以调整到用户所需的固份含量和粘度后，最后加入3～10公斤氨水和10～50克的消泡剂、防腐剂，调整PH=6.5～8，停机过滤包装入库。

为了增加填充效果，还可添加无机质填料，在添加无机质填料时，宜将所加填料预先用水分散润湿，以提高填料在PVA中的分散效果。

Claims (6)

1、一种改性聚乙烯醇粘合剂，其特征在于成品含有(重量百分比)8～13％改性PVA，3～6％硅酸和余量水，游离醛≤0.4％。

2、如权利要求1所述的改性聚乙烯醇粘合剂，其特征在于还含有磷酸三丁酯消泡剂、防腐剂、3～10％无机质填料。

3、如权利要求1、2所述的改性聚乙烯醇粘合剂，其特征在于所述的醛可以是工业甲醛、乙醛、丙醛、丁醛以及乙二醛，可以单独使用一种或二种混合物。

4、如权利要求1、2所述的改性聚乙烯醇粘合剂，其特征在于所述的防腐剂可以是多菌灵、百菌清、苯甲酸和苯甲酸钠。

5、如权利要求1、2所述的改性聚乙烯醇粘合剂，其特征在于所述的无机质填料可以是轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、膨润土、硅灰石粉和白土。

6、如权利要求1、2所述的改性聚乙烯醇粘合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、将800千克的自来水(1)加入敞口反应釜中，直接通入蒸汽加热，当温度升至70～80℃时开动搅拌机搅拌加入80～100升克的PVA-1799，继续升温至80～95℃，保温60～120分钟，使用PVA充分溶化；

2)、待PVA完全溶化后，加入2～4公斤硫酸、1～3公斤磷酸和20～30公斤工业甲醛，控制PH值处于1～2范围，使其在80～95℃保持40～100分钟进行缩合反应；

3)、缩合反应完成后，将15～40公斤硅酸钠，须预先用水兑稀为浓度10～18％后加入，在80～95℃下，搅拌5～20分钟，待其脱水后，停机，停汽放弃分离出的水份、盐份及杂质；

4)、开动搅拌机加入适量自来水(2)以调整到用户所需的固份含量和粘度后，最后加入3～10公斤氨水和10～50克的消泡剂、防腐剂，调整PH=6.5～8，停机过滤包装入库。