水性可固化粘合劑組合物制造技術

本發明專利技術提供一種可作為用于各種應用的熱固性粘合劑的水性可固化粘合劑組合物，特別是用于需要保持至少一部分的撓性的基材。更具體地，本發明專利技術涉及可固化的水性粘合劑組合物，其包含至少一種水溶性碳水化合物粘合劑；至少一種多酸交聯劑；和一種或多種高酸多羧基乳液共聚物作為膠乳改性劑。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提供一種可作為用于各種應用的熱固性粘合劑的水性可固化粘合劑組合物，該組合物特別是用于需要保持至少一部分的撓性的基材。更具體地，本專利技術涉及可固化的水性粘合劑組合物,其包含至少ー種水溶性碳水化合物粘合劑；至少ー種多酸交聯劑；和一種或多種高酸多羧基乳液共聚物，該乳液共聚物作為膠乳改性劑。
技術介紹
過去，人們選擇的熱固性粘合劑樹脂是苯酚/甲醛或脲/甲醛樹脂，這是因為這些樹脂具有極佳的成本/性能比。在這些粘合劑樹脂中，通常使用膠乳改性劑為剛性粘合劑樹脂提供撓性，用來提高機械性質。這些膠乳可以保持其“凈”保存期限高達6個月，甚至通常超過6個月，但其水稀釋性更敏感。當膠乳被稀釋時，顆粒彼此之間移動得更遠，使水中的表面活性劑和離子保護不穩定。由于額外的聚合物和化學相互作用，膠乳在酸性樹脂 中混合時加劇了這種效果。這些缺陷限制了膠乳在包含甲醛的熱固性粘合劑中的使用。此夕卜，由干與甲醛相關的健康和環境問題，本領域技術人員更關注含極少甲醛或不含甲醛的可固化組合物。現有的商業無甲醛粘合劑包含羧酸聚合物和多元醇，它們在熱固化的時候會酯化形成熱固性聚合物。市售的粘合劑通常設計成在固化時基本為剛性的粘合剤。例如，在玻璃纖維絕緣粘合劑中，固化的粘合劑必須能夠使得絕緣材料被壓縮，但是要具有剛性，當解除壓縮カ的時候，所述壓縮的絕緣材料能夠基本上恢復其初始的形狀。由此允許例如所述絕緣材料以成卷的被壓縮的狀態運輸，在安裝之前展開而解除壓縮，允許安裝蓬松的熱絕緣的墊。但是，對于其他的應用，人們不希望采用上述種類的剛性粘合剤。例如，對于用于屋頂鋪設的玻璃纖維薄墊或聚酷薄墊，必須用粘合劑將墊保持在一起，所述粘合劑在固化之后使得墊能夠顯著地撓曲，使得所述墊能夠進一歩加工(例如將墊制成屋頂鋪設材料)，使得包括所述墊的最終產品能夠在應用中具有良好的撓性。例如，在屋頂墊中，最終的屋頂鋪設用產品可以用浙青材料浸潰，或者層疊鋪設浙青材料，所得的屋頂鋪設產品能夠保持撓性，使其能夠順應屋頂的形狀(例如，在突起的峰上彎曲，彎曲入凹谷之內)，允許所述屋頂鋪設材料隨著溫度的浮動膨脹和收縮，同時墊本身不會由于過脆而發生破裂。使用可固化、撓性的無甲醛粘合劑的其它應用包括紙張、纖維素、聚酯、玻璃墊和玻璃紗罩。這些基材用于許多種應用，包括地板襯底，過濾介質和建筑產品。美國專利第5，895，804號掲示了ー種包含可溶性多羧基聚合物的基于淀粉的熱固性粘合剤。但是由于所述可溶性聚合物具有較高的酸単體含量，這些種類的粘合劑會變得很硬，不適于撓性基材使用。人們仍然需要能夠在固化后同時保持撓性和強度的廉價、無甲醛的熱固性粘合齊U。專利技術人驚訝地發現本專利技術的組合物能解決該問題，所述組合物不需要本領域通常使用的較昂貴的多元醇交聯劑添加剤。在本專利技術中將低含量的多羧基乳液聚合物用于基底粘合劑體系作為高酸膠乳改性劑，所述多羧基乳液聚合物在所述基底粘合劑體系的低酸環境中是穩定的，而用于甲醛樹脂的傳統的膠乳改性劑在稀釋時會與粘合劑相分離。
技術實現思路
根據本專利技術，可固化粘合劑組合物包含a. 50-97重量％的至少ー種水溶性碳水化合物，以所述可固化組合物中固體總重量計；b.至少一種高酸多羧基乳液共聚物(high acid polycarboxy emulsioncopolymer)，該乳液共聚物作為膠乳改性劑，以所述乳液共聚物固體的重量為基準計，所述乳液共聚物包含8-40重量％的至少ー種羧酸單體的聚合殘基作為共聚單元；和c.至少一種多酸交聯劑(polyacid crosslinking agent)。 本專利技術的水性可固化組合物還可以包含至少ー種固化催化劑。優選地，所述固化催化劑是含磷化合物。優選地，所述水溶性碳水化合物的右旋糖當量值(DE)為4-40，所述水溶性碳水化合物由淀粉制成，是ー種水溶性多糖。更優選地，所述水溶性碳水化合物選自右旋糖當量值(DE)為4-40的糊精、麥芽糖糊精、葡萄糖糖漿和它們的組合。優選地，所述多羧基乳液共聚物的羧酸單體是丙烯酸。更優選地，以用來制備所述乳液共聚物的單體總重量為基準計，所述多羧基乳液共聚物包含5-30重量％的丙烯酸的共聚產物。以用來制備所述乳液共聚物的單體總重量為基準計，所述多羧基乳液共聚物包含0. 1-10重量％的多烯鍵式不飽和単體的聚合殘基。較佳的是，所述多烯鍵式不飽和單體是甲基丙烯酸烯丙酷。多酸交聯劑可以選自多元羧酸、酸酐或它們的鹽，或者可以是包含至少兩個羧酸基團、酸酐基團或它們的鹽的水性溶液加成聚合物或共聚物。優選地，所述多酸交聯劑選自檸檬酸、丙烯酸的水性溶液均聚物或共聚物，以及它們的組合。本專利技術的水性可固化組合物可以用于涂料組合物。在另一方面，本專利技術提供ー種方法，所述方法包括提供未固化的濕纖維網或纖維墊，向其上施加本專利技術所述的粘合剤，并固化所述粘合剤。具體實施例方式在本文中，術語“烷基”表示包含ー個或多個碳原子的任意脂族烷基，所述烷基包括正燒基、仲燒基、異燒基、叔燒基或脂環族燒基，所述脂環族燒基包含一個或多個五兀、TK元或七元的環結構。在本文中，術語“水性”包括水以及主要由水和可與水混溶的溶劑組成的混合物。在本文中，術語“平均糖基團數”等于DP或平均聚合度或碳水化合物組分中的糖基團。在本文中，“重量或“重量百分數”表示以固體為基準計的重量百分數。在本文中，術語“以粘合劑的固體總重量為基準計”或“占粘合劑的固體總重量的重量百分數”表示任意特定組分的重量與粘合劑中所有非水組分(例如乳液共聚物、天然粘合劑、可溶性多酸等)的總重量相比較。本專利技術的粘合劑可以是水性的或干的(任選地在對基材進行施涂之前加入水)。在本文中，術語“右旋糖當量值”或DE定義為120/DP，其中DR表示平均聚合度或碳水化合物組分中的糖基團。因此，DE = 30的碳水化合物組分中每個分子平均包含四個糖基團，但是所述碳水化合物組分包含單糖以及具有不同式量的寡糖的分布。另外，通過了解DP，其中DP=120/DE，和糖的単位重量，就可以計算數均分子量。例如，DE = 30的糖計算的DP = 4，因此對于基于單位重量為180原子質量單位的右旋糖單元的材料，其數均分子量=4X 180=720。例如，DE = 25的碳水化合物組分的平均式量約為4. 8右旋糖單位，或 864。在本文中，除非另外說明，否則，術語“式量”表示化合物理論分子式的以原子質量単位(amu)表示的重量。并不是總能得到作為混合物的碳水化合物組分的式量。因此，人們還可以使用右旋糖當量值來計算數均分子量，或者使用報道的市售碳水化合物組分的分 子量。在本文中，除非另外說明，術語“共聚物”獨立地包括共聚物、三元共聚物、嵌段共聚物、多嵌段共聚物、接枝共聚物、以及它們的任意混合物或組合。(共聚)聚合物表示均聚物或共聚物。在本文中，術語“乳液共聚物”表示通過乳液聚合反應制得的分散在水性介質中的聚合物。在本文中，術語“無甲醛組合物”表示基本不含加入的甲醛、而且基本不會由于干燥和/或固化而放出甲醛的組合物。在本文中，術語“(甲基)丙烯酸酷”表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和它們的混合物。除非另外說明，所有的室溫和壓カ指室溫和標準壓力。本專利技術中使用的多羧基乳液聚合物用于基底粘合劑體系作為高酸膠乳改性劑，其在所述基底粘合劑體系的低酸環境中是穩定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水性可固化組合物，其包含：a.至少一種水溶性碳水化合物，所述水溶性碳水化合物的右旋糖當量(DE)為4？40，以組合物粘合劑固體總重量計，所述水溶性碳水化合物的量為50？97重量％；b.至少一種高酸多羧基乳液共聚物，該乳液共聚物作為膠乳改性劑，以乳液單體固體的總重量為基準計，所述乳液共聚物包含8？40重量％的至少一種羧酸單體作為共聚單元；和c.至少一種多酸交聯劑。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M·D·凱利，R·L·比格瑞納，
申請(專利權)人：羅門哈斯公司，
類型：發明
國別省市：