專利名稱：改性高分子聚乙烯醇粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐水性粘合劑，尤其是一種主要用于瓦楞紙貼面的經(jīng)過改性的PVA(聚乙烯醇)粘合劑及其制備方法。
目前，國內(nèi)瓦楞紙使用的粘合劑普遍以乳白膠為主，可是乳白膠的主要原料醋酸乙烯單體價高，成本始終居高難下。有的廠家為此自行安裝生產(chǎn)線制備PVA水溶液混合拼用以降低用膠成本，可其中的PVA的水溶性特性使其耐水性難以提高，尤其是這種混合拼用粘合劑有冬季膠凍、夏季粘結(jié)強度不夠及防潮性能下降的弊病而使其新用途的開發(fā)受到限制。然而，眾所周知，PVA類粘合劑是一種經(jīng)濟價廉用途廣泛的粘合劑，因此，隨著紙品包裝行業(yè)迅猛發(fā)展，對這種粘合劑的改性研制以適應(yīng)新趨勢也就迫在眉睫。多年來，國外對提高PVA水溶液粘合強度和耐水性的研究是引人注目的。如1980年6月12日日本公開特許公報昭55-78046號公開的“涂膜組成物”就詳細報導(dǎo)了提高PVA水溶液耐水性的方案，它是預(yù)先用離子交換樹脂處理堿金屬硅酸鹽，將得到的低濃度硅酸拼入到PVA中改性，以達到提高PVA耐水性和粘結(jié)強度的方法。這無疑增加了設(shè)備和工藝的復(fù)雜性，及提高了產(chǎn)品成本，并且通過離子交換樹脂得到的硅酸活性高而貯存穩(wěn)定性差，僅此一點，對工藝要求就較為苛刻。
本發(fā)明的目的在于提供一種耐水性提高，粘合強度及貯存穩(wěn)定性良好的改性PVA粘合劑及簡便的制備方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種改性PVA粘合劑，它含有改性PVA8-13％，硅酸3-6％，游離醛≤0.4％，余量為水。
一種改性PVA粘合劑，除含上述成份外，還可含有適量的消泡劑，如磷酸三丁醋；適量的防腐劑，如多苗靈、百菌清、苯甲酸、苯甲酸鈉以及為增加填充效果加入的3-10％無機質(zhì)填料，如輕質(zhì)碳酸鈣、雙飛粉、滑石粉、膨潤土、硅灰石粉、白土等。
這種改性PVA粘合劑的制備方法，其特征在于對在酸性條件下進行縮醛反應(yīng)的PVA進行改性，采用的M2改性劑為無機質(zhì)堿金屬硅酸鹽類，然后棄去水份、鹽份及雜質(zhì)，最后經(jīng)中和處理得改性PVA粘合劑。
前述的PVA進行的縮醛反應(yīng)是指在S.P酸兩種或兩種以上的酸催化下，在加熱條件下與R醛進行的縮合反應(yīng)，其中S.P酸采用鹽酸、硝酸、硫酸、蟻酸、磷酸等無機含氧酸或無氧酸均可；R醛為工業(yè)甲醛、乙二醛、乙醛、丙醛、丁醛等一種或兩種以上的混合醛均可。
前述的無機質(zhì)堿金屬硅酸鹽類M2改性劑選用Na、K、Li堿金屬硅酸鹽均可，其反應(yīng)控制條件M2改性劑宜用水兌稀至濃度為10-18％，在80-95℃下攪拌5-20分鐘反應(yīng)制得。
前述的中和處理是指用氨水或片堿或液堿調(diào)整PH值為6.5-8。
對于中和處理后改性PVA粘合劑，還可根據(jù)需要加入前述的適量的消泡劑、防腐劑及3-10％無機質(zhì)填料。
該粘合劑的第一步工藝原理是通過PVA的特定縮醛化反應(yīng)進行的，它能使R醛與PVA分子內(nèi)部和分子間實現(xiàn)縮合化。這個反應(yīng)破壞了PVA的分子結(jié)構(gòu)而帶上不均稱結(jié)構(gòu)的基團，使PVA分子中乙酰基的含量減少而降低了PVA的結(jié)晶性，使防凍性、耐水性和初粘力得到提高，從而更進一步適合施工要求。
該粘合劑的制備方法中的M2改性劑是通過特定手段添加的將稀釋至低濃度的M2改性劑瞬間加入到高濃度的酸性PVA水溶液中，使強堿的M2瞬間轉(zhuǎn)移到酸性側(cè)，得到穩(wěn)定的硅酸溶液，達到在PVA改性脫水的同時去掉鹽份、殘剩的游離醛及一部分對水敏感的堿金屬雜質(zhì)，使大部分硅酸和部份堿金屬離子存留于分子已異構(gòu)化的PVA水溶液中。由于采用的S.P酸的氫離子離解度比硅酸大，所以能使存留在PVA溶液中的低分子活性硅酸性能穩(wěn)定。在常溫施工干燥時，PVA的羥基與具有活性低分子狀硅酸的羥基能產(chǎn)生均衡的交聯(lián)脫水，存留下來的部份堿金屬硅酸鹽經(jīng)酸改性后已轉(zhuǎn)化為水不溶性的酸性水玻璃，所以該粘合劑固化物的耐水性得到了顯著提高，其粘合強度及貯存穩(wěn)定性良好。
該粘合劑不僅用于瓦楞紙貼面，也用于牛皮卡紙異形材料等的粘合。
該粘合劑的制備方法與日本公開特許公報1980年6月12日昭55-78046號公開的二步法工藝進行比較，本發(fā)明改進為一步法，不需硅酸單獨貯存而解決了硅酸單體貯存不穩(wěn)定的弊病；同時將工藝簡化至不需密閉夾套反應(yīng)釜及蒸汽壓力鍋爐，僅用普通生活開水鍋爐和單層敞口反應(yīng)罐直接加熱即可，又降低了生產(chǎn)成本。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳述產(chǎn)品實施例1一種改性PVA粘合劑10000g中，它含有改性PVA 900克，硅酸500克，水8600克，游離醛0.2％。
產(chǎn)品實施例2；一種改性PVA粘合劑10000g中，它含有改性PVA 850克，硅酸450克，磷酸三丁酯1克，苯甲酸鈉48.5克，水8650克，游離醛0.2％。
產(chǎn)品實施例3一種改性PVA粘合劑10000g中，它含有改性
PVA 850克，硅酸450克，滑石粉300克，多苗靈0.5克，水8400克，游離醛0.2％。
產(chǎn)品實施例4一種改性PVA粘合劑10000g中，它含有改性PVA 1000克，硅酸500克，磷酸三丁酯0.5克，輕質(zhì)碳酸鈣250克，水8250克，游離醛2.5％。
產(chǎn)品實例5一種改性PVA粘合劑10000g中，它含有改性PVA 1200克，硅酸350克，苯甲酸20克，水8450克，游離醛3％。
當然，這些產(chǎn)品中根據(jù)用戶需要添加的無機質(zhì)填料還可是雙飛粉、膨潤土、硅灰石粉、白土等。
方法實施例首先按下列配方比例稱取原材料自來水(1)70-80％ PVA 7-12％，R醛2-4％，P酸0.2-0.4％，S酸 0.1-0.3％，M2改性劑1.5-4％，消泡劑0.01％，防腐劑0.01％，氨水0.2％，自來水(2)適量。
其中①PVA的型號為1799，1788等國內(nèi)產(chǎn)品即可；②R醛為工業(yè)甲醛、乙二醛、乙醛、丙醛、丁醛等一種或兩種混合醛均可；③S.P酸可采用鹽酸、硝酸、硫酸、蟻酸、磷酸等無機含氧酸成無氧酸均可；④M2改性劑為堿金屬硅酸鹽，可以廣泛選用Na，K，Li堿金屬硅酸鹽；⑤消泡劑為磷酸三丁酯，根據(jù)起泡情況使用，亦可不用；⑥中和處理使用的氨水還可換成片堿或液堿；⑦防腐劑多苗靈、百菌清、苯甲酸、苯甲酸鈉等；
⑧自來水(2)用于調(diào)整產(chǎn)品粘度。自來水(1)在脫水時要棄掉30-50％，補入自來水(2)，在于調(diào)整至所需固體含量和粘度。
下面結(jié)合實例對方法作進一步闡述1.將800Kg的自來水(1)加入敞口反應(yīng)釜中，直接通入蒸汽加熱。當溫度升至70-80℃時開動攪拌機加入80-100Kg的PVA-1799，繼續(xù)升溫至85-95℃，保溫60-120分鐘，使PVA充分溶化。
2.待PVA完全溶化后，加入2-4Kg硫酸、1-3Kg磷酸和20-30Kg工業(yè)甲醛，控制PH值處于1-2范圍，使其在80-95℃保持40-100分鐘完成縮合反應(yīng)。
3.縮合反應(yīng)完成后，將15-40Kg硅酸鈉，須預(yù)先用水兌稀為濃度10-18％后加入，在80-95℃下，攪拌5-20分鐘，待其脫水后，停機，停汽放棄分離出的水份鹽份及雜質(zhì)。
4.開動攪拌機加入適量自來水(2)以調(diào)整到用戶所需的固份含量和粘度后，最后加入3-10Kg氨水和10-50g的消泡劑、防腐劑，調(diào)整PH＝6.5-8，停機過濾包裝入庫。
為了增加填充效果，還可添加無機質(zhì)填料。在添加無機質(zhì)填料時，宜將所加填料預(yù)先用水分散潤濕，以提高填料在PVA中的分散效果。
權(quán)利要求
1.一種改性PVA粘合劑，其特征在于它含有改性PVA8-13％，硅酸3-6％，游離醛≤0.4％，余量為水。
2.如權(quán)利要求1所述的改性PVA粘合劑，其特征在于它還可含有適量的消泡劑，如磷酸三丁酯；適量的防腐劑，如多苗靈、百菌清、苯甲酸、苯甲酸鈉；3-10％無機質(zhì)填料，如輕質(zhì)碳酸鈣、雙飛粉、滑石粉、膨潤土、硅灰石粉、白土等。
3.如權(quán)利要求1所述的改性PVA粘合劑的制備方法，其特征在于對在酸性條件下進行縮醛反應(yīng)的PVA進行改性，采用的M2改性劑為無機質(zhì)堿金屬硅酸鹽類，然后棄去水份、鹽份及雜質(zhì)，最后經(jīng)中和處理得改性PVA粘合劑。
4.如權(quán)利要求3所述的改性PVA粘合劑的制備方法，其特征在于所述的PVA進行的縮醛反應(yīng)是指在S.P酸兩種或兩種以上的酸催化下，在加熱條件下與R醛進行的縮合反應(yīng)，其中S.P酸采用鹽酸、硝酸、硫酸、蟻酸、磷酸等無機含氧酸成無氧酸均可；R醛為工業(yè)甲醛、乙二醛、乙醛、丙醛、丁醛等一種或兩種以上的混合醛均可。
5.如權(quán)利要求3所述的改性PVA粘合劑的制備方法，其特征在于所述的無機質(zhì)堿金屬硅酸鹽M2改性劑選用Na、K、Li堿金屬硅酸鹽均可，其反應(yīng)條件M2改性劑濃度10-18％，溫度80-95℃，攪拌時間5-20分鐘。
6.如權(quán)利要求3所述的改性PVA粘合劑的制備方法，其特征在于所述的中和處理是指用氨水或片堿或液堿調(diào)整PH值為6.5-8。
7.如權(quán)利要求3所述的改性PVA粘合劑的制備方法，其特征在于經(jīng)中和處理后，還加入適量的所述消泡劑，所述防腐劑及所述的3-10％無機質(zhì)填料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主要用于瓦楞紙貼面的改性高分子聚乙烯醇粘合劑及其制備方法。它是對在酸性條件下進行縮醛反應(yīng)的PVA進行改性，采用的M
文檔編號C09J129/14GK1162000SQ9611752
公開日1997年10月15日 申請日期1996年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月10日
發(fā)明者劉文彬, 彭時熙 申請人:劉文彬