一种墙体无机板用胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明属于胶黏剂技术领域，涉及一种墙体无机板用胶黏剂及其制备方法。

背景技术

墙体无机板材，以其重量轻、防火隔声、施工效率高，而被广泛用于建筑行业，将无机板材与墙体固定连接常用到胶黏剂。胶黏剂又叫粘合剂，能将同质或异质物体表面连接在一起的物质，用胶黏剂将各种材料或部件连接起来的技术称为胶接技术，胶黏剂品种很多，组成也不尽相同，为方便研究与应用，将胶黏剂进行分类，主要有按胶黏剂的固化方式，形态，耐水性等进行分类，固化方式有溶剂型、热熔型、热固型、热塑型；形态有溶剂型、乳液型、粉末性、薄膜型、固体型；耐水性有高耐水性胶、中等耐水性胶、低耐水性胶和不耐水性胶。

水性聚氨酯胶黏剂以水为溶剂，具有软硬度可调节、无污染、相容性好，易于改性等优点，能粘接金属、非金属等多种材料，用途越来越广。但是单纯的聚氨酸乳液在一些性能上还不能满足人们的需求，例如无机板与墙体的胶膜力学性能不佳、墙体受潮发霉，导致胶黏剂性能大大降低，因此亟需开发一种墙体无机板用胶黏剂用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种墙体无机板用胶黏剂及其制备方法，通过水性聚氨酯乳液和改性淀粉乳液复配，提高胶黏剂的力学性能，同时添加壳聚糖，增加胶黏剂的抗菌抑菌性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种墙体无机板用胶黏剂，包括如下重量份的原料：

聚酯二元醇15-20份、异佛尔酮二异氰酸酯10-12份、六亚甲基二异氰酸酯8-10份、催化剂0.5-1份、二羟甲基丙酸3-5份、KH5502-4份、改性淀粉乳液6-8份、三乙胺3-4份、蒸馏水2-3份、异佛尔酮二胺2-3份、增稠剂1-2份、消泡剂1-2份、润湿剂1-2份；

该墙体无机板用胶黏剂由如下步骤制成：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于100-105℃下真空脱水1-2小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应2-3小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1-1.5小时，反应过程中加入5-10mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应3-4小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于250-280rpm转速下搅拌5-10分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

进一步，步骤A1所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

进一步，步骤A2所述的增稠剂为海藻酸钠，增稠剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的1-1.2％，消泡剂为乳化硅油，消泡剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.4-0.6％，润湿剂为十二烷基苯磺酸钠，润湿剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.5-0.6％。

进一步，所述的改性淀粉乳液由如下方法制得：

步骤S1，在烧瓶中加入玉米淀粉和去离子水配成淀粉乳，加入环氧氯丙烷，控制温度为70-80℃，搅拌速率200-230rpm，反应1.5-2小时后，在80-85℃下糊化30-40分钟，制得交联淀粉乳液；

步骤S2，向烧瓶中加入冰乙酸，壳聚糖，在30-35℃下搅拌至壳聚糖溶解，加入步骤S1制备的交联淀粉乳液，控制反应温度30-40℃，搅拌速度250-280rpm的条件下反应2-3.5小时，制得改性淀粉乳液。

进一步，步骤S1所述的玉米淀粉、去离子水的用量比为50-60g：100-120mL，环氧氯丙烷的用量为每100g淀粉乳加入0.1g环氧氯丙烷。

进一步，步骤S2所述的冰乙酸，壳聚糖的用量比为45-50g:1-1.2g。

一种墙体无机板用胶黏剂的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于100-105℃下真空脱水1-2小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应2-3小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1-1.5小时，反应过程中加入5-10mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应3-4小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于250-280rpm转速下搅拌5-10分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

本发明的有益效果：本发明的目的在于提供一种墙体无机板用胶黏剂及其制备方法，通过水性聚氨酯乳液和改性淀粉乳液复配，提高胶黏剂的力学性能，同时添加壳聚糖，增加胶黏剂的抗菌抑菌性能，水性聚氨酯胶黏剂以水为溶剂，具有软硬度可调节、无污染、相容性好，易于改性等优点，添加硅烷偶联剂KH550，KH550含有活性端氨基，将其引入到聚氨酯链中，形成网状结构，可以提高胶膜的交联密度，同时硅氧键提高胶黏剂的耐热性、耐水性以及机械性能，添加改性淀粉乳液，淀粉与交联剂环氧氯丙烷之间是通过环氧氯丙烷上有活泼的氯基和环氧基与淀粉分子链上的羟基发生交联反应生成网状结构的物质，交联淀粉中的淀粉颗粒以化学键保持着不同程度的联系，化学键的强度比氢键高，增强了淀粉颗粒结构的强度，抑制颗粒膨胀、破裂和粘度下降，抗剪切力也有很大提高，且抗酸、碱的稳定性、胶合强度和耐热性都进一步提升。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种墙体无机板用胶黏剂，包括如下重量份的原料：

聚酯二元醇15份、异佛尔酮二异氰酸酯10份、六亚甲基二异氰酸酯8份、催化剂0.5份、二羟甲基丙酸3份、KH5502份、改性淀粉乳液6份、三乙胺3份、蒸馏水2份、异佛尔酮二胺2份、增稠剂1份、消泡剂1份、润湿剂1份；

该墙体无机板用胶黏剂由如下步骤制成：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于100℃下真空脱水1小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应2小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1小时，反应过程中加入5mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应3小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于250rpm转速下搅拌5分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

其中，步骤A1所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

其中，步骤A2所述的增稠剂为海藻酸钠，增稠剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的1％，消泡剂为乳化硅油，消泡剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.4％，润湿剂为十二烷基苯磺酸钠，润湿剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.5％。

其中，改性淀粉乳液由如下方法制得：

步骤S1，在烧瓶中加入玉米淀粉和去离子水配成淀粉乳，加入环氧氯丙烷，控制温度为75℃，搅拌速率200rpm，反应1.5小时后，在80℃下糊化30分钟，制得交联淀粉乳液；

步骤S2，向烧瓶中加入冰乙酸，壳聚糖，在30℃下搅拌至壳聚糖溶解，加入步骤S1制备的交联淀粉乳液，控制反应温度30℃，搅拌速度250rpm的条件下反应2小时，制得改性淀粉乳液。

其中，步骤S1所述的玉米淀粉、去离子水的用量比为50g：100mL，环氧氯丙烷的用量为每100g淀粉乳加入0.1g环氧氯丙烷。

其中，步骤S2所述的冰乙酸，壳聚糖的用量比为45g:1g。

一种墙体无机板用胶黏剂的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于100℃下真空脱水1小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应2小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1小时，反应过程中加入5mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应3小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于250rpm转速下搅拌5分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

实施例2

一种墙体无机板用胶黏剂，包括如下重量份的原料：

聚酯二元醇18份、异佛尔酮二异氰酸酯11份、六亚甲基二异氰酸酯9份、催化剂0.7份、二羟甲基丙酸4份、KH5503份、改性淀粉乳液7份、三乙胺3.5份、蒸馏水2.5份、异佛尔酮二胺2.5份、增稠剂1.5份、消泡剂1.5份、润湿剂1.5份；

该墙体无机板用胶黏剂由如下步骤制成：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于102℃下真空脱水1.5小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应2.5小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1.5小时，反应过程中加入7mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应3.5小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于260rpm转速下搅拌7分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

其中，步骤A1所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

其中，步骤A2所述的增稠剂为海藻酸钠，增稠剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的1.1％，消泡剂为乳化硅油，消泡剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.5％，润湿剂为十二烷基苯磺酸钠，润湿剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.55％。

其中，改性淀粉乳液由如下方法制得：

步骤S1，在烧瓶中加入玉米淀粉和去离子水配成淀粉乳，加入环氧氯丙烷，控制温度为75℃，搅拌速率200rpm，反应2小时后，在80℃下糊化35分钟，制得交联淀粉乳液；

步骤S2，向烧瓶中加入冰乙酸，壳聚糖，在33℃下搅拌至壳聚糖溶解，加入步骤S1制备的交联淀粉乳液，控制反应温度35℃，搅拌速度270rpm的条件下反应3小时，制得改性淀粉乳液。

其中，步骤S1所述的玉米淀粉、去离子水的用量比为55g：110mL，环氧氯丙烷的用量为每100g淀粉乳加入0.1g环氧氯丙烷。

其中，步骤S2所述的冰乙酸，壳聚糖的用量比为45g:1g。

一种墙体无机板用胶黏剂的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于102℃下真空脱水1.5小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应2.5小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1.5小时，反应过程中加入7mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应3.5小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于260rpm转速下搅拌7分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

实施例3

一种墙体无机板用胶黏剂，包括如下重量份的原料：

聚酯二元醇20份、异佛尔酮二异氰酸酯12份、六亚甲基二异氰酸酯10份、催化剂1份、二羟甲基丙酸5份、KH5504份、改性淀粉乳液8份、三乙胺4份、蒸馏水3份、异佛尔酮二胺3份、增稠剂2份、消泡剂2份、润湿剂2份；

该墙体无机板用胶黏剂由如下步骤制成：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于105℃下真空脱水2小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应3小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1.5小时，反应过程中加入10mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应4小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于280rpm转速下搅拌10分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

其中，步骤A1所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

其中，步骤A2所述的增稠剂为海藻酸钠，增稠剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的1.2％，消泡剂为乳化硅油，消泡剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.6％，润湿剂为十二烷基苯磺酸钠，润湿剂的用量为步骤A1制备的聚氨酯乳液的质量的0.6％。

其中，改性淀粉乳液由如下方法制得：

步骤S1，在烧瓶中加入玉米淀粉和去离子水配成淀粉乳，加入环氧氯丙烷，控制温度为80℃，搅拌速率230rpm，反应2小时后，在85℃下糊化40分钟，制得交联淀粉乳液；

步骤S2，向烧瓶中加入冰乙酸，壳聚糖，在35℃下搅拌至壳聚糖溶解，加入步骤S1制备的交联淀粉乳液，控制反应温度40℃，搅拌速度280rpm的条件下反应3.5小时，制得改性淀粉乳液。

其中，步骤S1所述的玉米淀粉、去离子水的用量比为60g：120mL，环氧氯丙烷的用量为每100g淀粉乳加入0.1g环氧氯丙烷。

其中，步骤S2所述的冰乙酸，壳聚糖的用量比为50g:1g。

一种墙体无机板用胶黏剂的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A1，将聚酯二元醇加入烧瓶中，于105℃下真空脱水2小时，然后降温至80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，再逐滴滴加催化剂，反应3小时后，降温至75℃，加入二羟甲基丙酸、改性淀粉乳液，继续反应3.5小时，降温至50℃，加入KH550，继续反应1.5小时，反应过程中加入10mL丙酮调节黏度，冷却至50℃，得到聚氨酯预聚体，再加入三乙胺、蒸馏水和异佛尔酮二胺进行后扩链反应4小时，最后减压蒸出丙酮得到聚氨酯乳液；

步骤A2，向步骤A1制备的聚氨酯乳液中加入增稠剂、消泡剂、润湿剂，于280rpm转速下搅拌10分钟，制得墙体无机板用胶黏剂。

对比例1

市售的墙体无机板用胶黏剂。

对比例2

对比例2的墙体无机板用胶黏剂的制备方法参照实施例1，不同点在于未添加改性淀粉乳液。

对实施例1-3和对比例1、2得到的墙体无机板用胶黏剂做如下性能测试：

测定实施例1-3和对比例1、2得到的墙体无机板用胶黏剂分别进行胶合强度和抗菌性能测试(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌)，具体地，(1)胶合强度，参照GB/T14074.10-93标准；(2)抗菌性能，根据日本工业标准JIS Z2801规定的抗菌制品抗菌效果的评价方法，测试数据如表1所示

由表1可知，实施例1-3制备的墙体无机板用胶黏剂具有更优的胶合强度，并且金黄色葡萄球菌抗菌率、大肠杆菌抗菌率都明显优于对比例，具备优异的抗菌性能，因此应用前景广泛。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。