專利名稱：一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性零甲醛玻璃棉粘合劑的制備領(lǐng)域，具體是一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
酚醛樹脂(MF)廣泛用于玻璃棉粘合劑中，因其固化前具有足夠低的粘度，使得玻璃纖維被粘合劑充分浸濕，能很好結(jié)合在一起。玻璃纖維被包覆在聚合物中，使固化后玻璃棉制品具有良好的撓性和剛度。當制品被壓縮以便儲存和運輸，在使用時能恢復至原來的尺寸。傳統(tǒng)的玻璃棉粘合劑為含甲醛的酚醛樹脂，在玻璃棉的生產(chǎn)和使用過程釋放游離甲醛，造成健康和環(huán)境問題。隨著對上述問題的日益關(guān)注，及現(xiàn)有的和提出的關(guān)于降低和消除甲醛的規(guī)定，玻璃棉制造中迫切需要甲醛含量極低或不含甲醛的水性粘合劑。采用聚丙烯酸低聚物或共低聚物水溶液與多元醇為基料的無甲醛玻璃棉粘合劑， 解決了酚醛樹脂釋放甲醛的問題，同時繼承了酚醛樹脂固化前粘度低的特性，流動性能優(yōu)異。此外，與酚醛樹脂較苛刻的儲存條件相比，具有更佳的儲存性能的性能特點，儲存期達一年。專利ZL 1962517B、ZL 1837280B和ZL 1004639 等已提出了主要成分為丙烯酸類樹脂與多元醇為基料的無甲醛玻璃棉粘合劑，集中于解決甲醛釋放、成本和耐水性的問題，但未見報道針對提高玻璃棉制品隔熱隔音性能的粘合劑固化階段氣泡形成能力的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑的制備方法。本發(fā)明方法制備的水性零甲醛玻璃棉粘合劑中不含甲醛，同時改善粘合劑在固化階段氣泡的形成能力。實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案包括
一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑的制備方法，包含如下步驟
(1)按重量份數(shù)計，將多元醇10 16.5份、含磷催化劑0. 5 2份和發(fā)泡劑0. 1 2 份加入到水4 42份中，充分攪拌混合；
(2)將硅烷偶聯(lián)劑0.5 1. 5份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至硅烷偶聯(lián)劑充分水解；
(3)再將聚丙烯酸低聚物或共聚物水溶液35 80份加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將強酸0.Γ1份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)ρΗ值至1 3，攪拌，即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑。所述聚丙烯酸低聚物或共聚物的數(shù)均分子量為500 5000，所述聚丙烯酸低聚物或共低聚物水溶液質(zhì)量濃度為30 50%，所述聚丙烯酸低聚物或共低聚物水溶液中COOH基CN 102533168 A
團的質(zhì)量百分含量為18 30%。優(yōu)選地，所述聚丙烯酸低聚物或共聚物的數(shù)均分子量為500 2000。優(yōu)選地，所述聚丙烯酸低聚物或共聚物的數(shù)均分子量為800 1000。所述多元醇為甘油、三羥甲基丙烷、三乙醇胺和季戊四醇中的任意一種或以上。所述多元醇中的羥基與聚丙烯酸低聚物或共聚物水溶液中的羧基的摩爾比為 1:1 1. 5:1。所述強酸為質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸、對甲苯磺酸和多聚磷酸中的任意一種或以上。所述含磷催化劑為次亞磷酸鈉、磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉中的任意一種或一種以上；所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或兩者的任意混合；所述發(fā)泡劑為草酸或草酸鹽或兩者的任意混合。本發(fā)明的另一目的是提供一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑，該粘合劑的固含量為 35 40%，其固化溫度為150 250°C，固化時間為5分鐘。優(yōu)選地，該粘合劑的固化溫度為200 220°C。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將本發(fā)明粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制
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ΡΠ O與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果
本發(fā)明的水性零甲醛玻璃棉粘合劑不含甲醛，解決了由于使用酚醛樹脂而造成生產(chǎn)和使用過程中釋放甲醛，從而帶來的健康和環(huán)境問題；通過加入能于固化溫度下分解的發(fā)泡劑，提高粘合劑在固化階段氣泡形成能力，提高玻璃棉制品的隔熱隔音效果。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進行。實施例1
(1)將按重量份數(shù)計的三羥甲基丙烷14份、次亞磷酸鈉1份和草酸1份加入去離子水 7份中，充分攪拌混合；
(2)將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷充分水解；
(3)再將75.6份的聚丙烯酸低聚物或共聚物(Mn=800 1000，COOH質(zhì)量百分含量18%， 質(zhì)量濃度30%)的水溶液加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸0.2份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)pH值至 1 3，攪拌，即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑，所得粘合劑的固含量為40%。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將制得的粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度205°C下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制品。
實施例2
(1)將按重量份數(shù)計的三羥甲基丙烷16.5份、磷酸二氫鈉1份和草酸0. 75份加入去離子水15. 8份中，充分攪拌混合；
(2)將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至 Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷充分水解；
(3)再將63份的聚丙烯酸低聚物或共聚物(Mn=80(Tl000，COOH質(zhì)量百分含量18%，質(zhì)量濃度30%)的水溶液加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將對甲苯磺酸0.2份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)ρΗ值至1 3，攪拌， 即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑，所得粘合劑的固含量為40%。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將制得的粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度205°C下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制品°實施例3
(1)將按重量份數(shù)計的三羥甲基丙烷16份、三聚磷酸鈉2份和草酸0.1份加入去離子水42份中，充分攪拌混合；
(2)將Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷充分水解；
(3)再將35份的聚丙烯酸低聚物或共聚物(Mn=5000，COOH質(zhì)量百分含量30%，質(zhì)量濃度50%)的水溶液加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將多聚磷酸1份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)ρΗ值至1 3，攪拌，即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑，所得粘合劑的固含量為35%。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將制得的粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度200°C下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制品°實施例4
(1)將按重量份數(shù)計的甘油10份、六偏磷酸鈉2份和草酸鉀2份加入去離子水4份中， 充分攪拌混合；
(2)將Y-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至Y-氨丙基三乙氧基硅烷充分水解；
(3)再將80份的聚丙烯酸低聚物或共聚物(Mn=80(Tl000，COOH質(zhì)量百分含量18%，質(zhì)量濃度30%)的水溶液加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將對甲苯磺酸0.1份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)ρΗ值至1 3，攪拌， 即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑，所得粘合劑的固含量為35%。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將制得的粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度220°C下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制品。
5實施例5
(1)將按重量份數(shù)計的三羥甲基丙烷10.7份、季戊四醇2份、次亞磷酸鈉1份和草酸1 份加入去離子水22. 5份中，充分攪拌混合；
(2)將Y-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至Y-氨丙基三乙氧基硅烷充分水解；
(3)再將71.6份的聚丙烯酸低聚物或共聚物(Mn=3000，COOH質(zhì)量百分含量18%，質(zhì)量濃度50%)的水溶液加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸0.3份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)pH值至 1 3，攪拌，即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑，所得粘合劑的固含量為38%。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將制得的粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度200°C下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制品°實施例6
(1)將按重量份數(shù)計的三乙醇胺13.3份、次亞磷酸鈉1. 5份和草酸鉀0. 75份加入去離子水35份中，充分攪拌混合；
(2)將Y-氨丙基三乙氧基硅烷1份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至Y-氨丙基三乙氧基硅烷充分水解；
(3)再將48.3份的聚丙烯酸低聚物或共聚物(Mn=3000，COOH質(zhì)量百分含量，質(zhì)量濃度40%)的水溶液加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；
(4)將質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸0.1份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)pH值至 1 3，攪拌，即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑，所得粘合劑的固含量為36%。將制得的水性零甲醛玻璃棉粘合劑，按如下方法施用于玻璃棉上
待玻璃紡成纖維后，將制得的粘合劑噴涂在熱的玻璃纖維上，使?jié)竦牟ＡЮw維落在有小孔的傳送機上，真空除去水分；此后將玻璃棉置于固化溫度220°C下反應(yīng)5分鐘即得玻璃棉制品。我們提出以上的六個實例，玻璃棉粘合劑中不含甲醛且無異味，固化階段僅釋放水和二氧化碳，不揮發(fā)或逸出任何有害成分。性能檢測
1、粘度采用涂-4杯進行測定。2、耐黃變?nèi)?g上述實施例樣品于培養(yǎng)皿中，于60°C真空干燥箱中放置M小時除去水分，而后于200°C馬弗爐中反應(yīng)5分鐘。觀察固化后的粘合劑是否變黃
3、耐水性如測試2進行制樣。固化并冷卻至室溫后，向培養(yǎng)皿內(nèi)加入水至浸沒粘合劑，浸泡M小時，觀察浸泡后粘合劑變化。4、氣泡形成能力如測試2進行制樣。觀察固化后形成的發(fā)泡狀況(氣泡大小、數(shù)量)。5、拉伸強度、斷裂伸長率取上述實施例樣品填充滿制樣模具，于60°C真空干燥箱中放置M小時除去水；重復上述步驟至除去水后反應(yīng)物填滿模具；于200°C馬弗爐中反應(yīng)5分鐘，冷卻后脫模進行測定。
表1粘合劑性能
權(quán)利要求
1.一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑的制備方法，其特征在于，包含如下步驟(1)按重量份數(shù)計，將多元醇10 16.5份、含磷催化劑0. 5 2份和發(fā)泡劑0. 1 2 份加入到水4 42份中，充分攪拌混合；(2)將硅烷偶聯(lián)劑0.5 1. 5份加入上述混合液中，繼續(xù)攪拌至硅烷偶聯(lián)劑充分水解；(3)再將聚丙烯酸低聚物或共聚物水溶液35 80份加入步驟(2)中所得混合液中，充分攪拌混合；(4)將強酸0.Γ1份加入步驟(3)中所得混合液中，并調(diào)節(jié)ρΗ值至1 3，攪拌，即可制得所需水性零甲醛玻璃棉粘合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯酸低聚物或共聚物的數(shù)均分子量為500 5000，所述聚丙烯酸低聚物或共低聚物水溶液質(zhì)量濃度為30 50%，所述聚丙烯酸低聚物或共低聚物水溶液中COOH基團的質(zhì)量百分含量為18 30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯酸低聚物或共聚物的數(shù)均分子量為500 2000。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粘合劑，其特征在于，所述聚丙烯酸低聚物或共聚物的數(shù)均分子量為800 1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，所述多元醇為甘油、三羥甲基丙烷、三乙醇胺和季戊四醇中的任意一種或以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述多元醇中的羥基與聚丙烯酸低聚物或共聚物水溶液中的羧基的摩爾比為1 1 1. 5 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述強酸為質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸、對甲苯磺酸和多聚磷酸中的任意一種或以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述含磷催化劑為次亞磷酸鈉、磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉中的任意一種或一種以上；所述硅烷偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷或Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或兩者的任意混合；所述發(fā)泡劑為草酸或草酸鹽或兩者的任意混合。
9.由權(quán)利要求1至8任意一項所述方法制備而成的一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑，其特征在于，該粘合劑的固含量為35 40%，其固化溫度為150 250°C，固化時間為5分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的粘合劑，其特征在于，該粘合劑的固化溫度為200 220°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性零甲醛玻璃棉粘合劑及其制備方法，該粘合劑的固含量為35～40%，其固化溫度為150～250℃，固化時間為5分鐘，制備步驟為按重量份數(shù)計，將多元醇10～16.5份、含磷催化劑0.5～2份和發(fā)泡劑0.1～2份加入到水4~42份中，充分攪拌混合，將硅烷偶聯(lián)劑0.5～1.5份加入上述混合液中，再加入聚丙烯酸低聚物或共聚物水溶液35～80份，最后加入強酸0.1~1份，并調(diào)節(jié)pH值至1～3，即可。本發(fā)明方法沒有游離甲醛和有機溶劑釋放，具有健康和環(huán)保優(yōu)點，通過添加草酸或草酸鹽作為發(fā)泡劑，有效提高粘合劑固化階段氣泡形成能力，提高玻璃棉制品的隔熱隔音效果。
文檔編號C09J133/02GK102533168SQ201110442849
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者瞿金清, 蘇銘健 申請人:華南理工大學