快速硬化的聚氯丁二烯接触型粘合剂制造技术

本发明专利技术涉及包括粘合剂组分和硼酸的储存稳定、快速硬化的水性接触型粘合剂组合物。该组合物还包括一种氨基酸，如甘氨酸。组合物对粘合家具工业的诸如泡沫材料的基材特别有用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粘合剂组合物。尤其是对家具工业有用的水基接触型粘合剂组合物。
技术介绍
在家具工业以及相关工业中，必须粘合各种基材，包括木材；金属，如冷轧钢和铝；织物；纸；泡沫材料；塑料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)；玻璃纤维；和可用于构成高压层叠物，例如厨房的工作台面(counter tops)的材料。过去，泡沫材料和家具生产一直使用可溶解或分散于有机溶剂(如氯化溶剂和低闪点有机溶剂)的一份式接触型粘合剂为主。这样的一份式接触型粘合剂使用单一来源(即容器)就可以方便地施用。然而，近来为了环境、健康和安全的原因，要求从有机溶剂基的粘合剂组合物转向水基或可水分散的粘合剂组合物。许多接触型粘合剂的施用要求在有待接触的基材上施用粘合剂，并和涂布的基材压在一起后，粘合剂本身立刻迅速粘合。即粘合剂发生自动粘合且形成的半固化膜有足够的强度与基材固定在一起，并能抵抗可能引起破损的新鲜粘合剂层上的后续力。这类能在粘合后立刻提供所要求的快速强度性能的粘合剂被称作“快速硬化”粘合剂。可用指压粘合试验，来确定一种粘合剂是否是快速硬化粘合剂。通常使用快速干燥的有机溶剂作为快速硬化接触型粘合剂的载体，因为它们的形成快速干燥薄膜的性能有利于固化时间缩短，且涂布表面配合并压在一起后能使粘合部分很快固定在一起。为满足消费者的需要，要求有利于粘合剂快速固化的水基接触型粘合剂。曾试图将它们制成一组分式的粘合剂供应，然而，它们只在很缓慢的程度上被工业认可，因为它们需要比常规有机溶剂基粘合剂更长的固化时间，其达到强度的速度又相当慢。为克服这些缺陷，一直在研究两份式(从两个分开的容器共同喷涂)可水分散的粘合剂体系，已证实可以在喷涂的数秒内达到高粘合强度。粘合剂组合物是这两份体系中的一个组分，所用的第二组分通常是预定比例的外部施促凝结剂，如柠檬酸、乳酸、乙酸或硫酸锌。然而这样的两份式粘合剂体系仍不能充分满足需要。共喷涂设备成本高，设备需要保养，而且必须在施用期间控制两份(促凝剂和粘合剂组合物)的比例。因此，需要一份式水基快速硬化的接触型粘合剂。聚氯丁二烯一直被用作水基粘合剂。例如，可参阅Pole等(美国专利4,240,860)，其中有基本无溶剂的水基粘合剂组合物，该组合物包括2-氯丁二烯。该组合物被乳化剂所稳定，乳化剂与锌或镉离子形成不溶于水的化合物。该粘合制剂的pH宜大于9.5，10.3-11.5更好。还可参阅Gerlach(“用于水基接触型粘合剂的聚氯丁二烯-不衰的产品”，Advances in Adhesives & Sealants Technology，Paper14)，其中建议聚氯丁二烯作为潜在的水基粘合剂。Gerlach提出聚氯丁二烯还可以和丙烯酸酯分散剂掺混。丙烯酸酯分散液“提供一些最初粘性和加速凝固的失稳作用”(见Gerlach，p.10)。聚氯丁二烯还一直用于粘合发泡材料。参阅Simmler等(欧洲专利0 624 634A1)，其中，聚氯二丁烯以和丙烯酸酸性酯的共聚物被使用。硼酸可混入该共聚物一份式的可喷涂分散液中。然而，发现许多使用聚氯丁二烯的一份式粘合剂组合物的一个问题是组合物的储存期限短。长期储存后，组合物凝固，使施用出现问题，尤其是喷涂时。当组合物在升高的温度下储存时这一问题更加突出。一直无法能获得快速硬化而不降低储存稳定性的接触型粘合剂。目前，一直未能在一份式体系的相同粘合剂组合物中获得令人满意的短固化时间和储存稳定性。问题是为了获得快速的粘合剂组合物，必须寻找某种或某些添加剂，使制得的粘合剂组合物被敏化和不稳定到足以使胶体聚合物体系在施用中立刻“破裂”，并形成高强度薄膜，但不致使组合物不稳定到在储存期间和施用前会凝固的程度。这样的添加剂有时称为内施凝固剂。用于敏化阴离子稳定的乳胶混合物和改善其施用时破裂能力的添加剂常常是酸性的。例如，Carl，J.C.(“流体性能，”Neoprene LatexPrinciples of Compounding and Processing，E.I.DuPont deNemours & Co.，p.18(1962))讨论了使用作为氨基酸的氨基乙酸，有控制地使含阴离子表面活性剂的乳胶掺混物不稳定。氨基乙酸的作用是通过降低该体系的pH来使该掺混物不稳定。经常需要特别考虑聚氯丁二烯体系。例如，可用稳定剂制备聚氯丁二烯分散液，使聚氯丁二烯与其载体相容。参阅Carl，J.C.(“流体性能，”Neoprene LatexPrinciples of Compounding and Processing，E.I.DuPont de Nemours & Co.，p.18(1962))，其中讨论了合适的稳定剂。在该粘合剂体系中还可以加入强碱组分，如氢氧化钾，通过提高体系的pH，来使掺混物在储存期间稳定(即提供储存稳定性)。它们还可以中和及防止形成盐酸，因为在长期以乳胶储存期间，聚氯丁二烯分子中的部分氯通常会从聚合物脱落。通常购得的聚氯丁二烯分散液的pH一般可高达12-13。也一直难以要找到能满足用于快速硬化的接触型粘合剂的聚氯丁二烯组合物。这种应用的一个例子是制造用于家具的泡沫橡胶垫子中形成夹紧粘合。夹紧粘合或刀口粘合比形成指压粘合需要更大的装配强度。因此，快速硬化接触型粘合剂对这类高要求用途来说更为重要。因此，需要能以一组分形式得到的水基聚氯丁二烯接触型粘合剂。这类接触型粘合剂必须是储存稳定，还能够快速硬化。还要求这类接触型粘合剂能在高要求用途中短时间内达到足够强度。本专利技术概述根据本专利技术，提供了储存稳定、快速硬化的水性粘合剂组合物，该组合物包括一种粘合剂组分和硼酸。硼酸可用作内施凝固剂，可以溶液形式加入，或就地产生。以总的粘合剂组分干重为基准，硼酸存在量约为0.1-6％(重量)为宜，更好的约为0.8-1.5％(重量)。粘合剂组分包含至少一种聚氯丁二烯。粘合剂组分还可任选包含聚氯丁二烯和天然橡胶、合成橡胶、或它们的组合(combination)的混合物。有许多聚氯丁二烯可购得。例如，粘合剂组分可以是至少一种阴离子表面活性剂稳定的聚氯丁二烯分散液或阴离子/非离子表面活性剂稳定的聚氯丁二烯掺混物的分散液。粘合剂组分基本上没有丙烯酸酯。“基本上没有”指该组分含有5％(重量)或更少的丙烯酸酯。该组分以含有3％(重量)或更少丙烯酸酯为宜，1％(重量)或更少丙烯酸酯更好。组合物还可以含有氨基酸作为内施凝固剂，例如氨基酸，以总粘合剂组分的干重为基准，其量约为0.5-5％(重量)为宜，约1.5-2.5％(重量)更好。加入硼酸能降低聚氯丁二烯粘合剂组合物的pH，同时能保持优良的储存期限。“储存期限”指直至水性组合物基本上发生凝固、冻凝、凝结、分离、沉降或形成不易混合或不易分散的层，而不能通过喷涂法以均相、均匀的液体掺混物施用的时间。即具有优良储存期限的组合物是储存稳定的。“储存稳定”指水性组合物在室温(25℃，S.T.P.)储存时具有四个月以上的储存期限。较好的水性组合物在室温下储存时其储存期限大于6个月，更好的大于8个月。本文中“快速硬化”指一种粘合剂组合物施用到需粘合的基材后在约小于10分钟内施加指压时(即指压粘合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括粘合剂组分和硼酸的储存稳定、快速硬化的水性接触型粘合剂组合物，其中的粘合剂组分包含至少一种聚氯丁二烯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V帕特尔，DW维尔切，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]