本發(fā)明涉及膠黏劑領(lǐng)域，確切地說是一種抗菌防腐性能優(yōu)異的水性聚氨酯紙板膠黏劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
物體的粘接，就是靠膠中的高分子體間的拉力來實現(xiàn)的，膠中的溶劑載著高分子體慢慢地浸入到物體的組織內(nèi)，當(dāng)膠水中的溶劑消失后，膠水中的高分子體就依靠相互間的拉力，將兩個物體緊緊的結(jié)合，現(xiàn)有的紙張粘合劑諸多存在返潮、霉?fàn)€等現(xiàn)象，特別是影響紙張的手感以及存在嚴重的環(huán)保問題。
聚氨酯膠黏劑具有軟硬度等性能，可調(diào)節(jié)性好，耐低溫，柔韌性好，粘接強度大等優(yōu)點，但是，目前在整個聚氨酯膠黏劑領(lǐng)域中以溶劑型聚氨酯膠黏劑為主，其缺點是有機溶劑氣味大，易揮發(fā)，使用時造成空氣污染、易燃、或多或少具有毒性等，因此近年來各國聚氨酯材料研究人員花費相當(dāng)大的精力進行水性聚氨酯膠黏劑的開發(fā)和研究。水性聚氨酯是一種聚氨酯粒子分散于水中的二元膠體體系。水性聚氨酯以水為介質(zhì)，具有安全、不燃燒、無公害的獨特優(yōu)點。
劉璐、任志勇等人在其《羥基化桐油衍生的兩性聚氨酯水分散體的制備和性能研究》一文中，以聚乙二醇（PEG-800）、N-甲基二乙醇胺（MDEA）、二羥甲基丙酸（DMPA）、4,4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（HMDI）和羥基化桐油（HTO）等為原料，合成了羥基化桐油衍生的兩性聚氨酯（HTO-ZPUD），通過后交聯(lián)提高水性兩性聚氨酯的耐水性和耐溶劑性，但其粘性不足。
因此，本發(fā)明在水性聚氨酯膠黏劑中引入經(jīng)-NCO基團修飾的木質(zhì)素，增加膠黏劑對紙張的粘合力，另一方能提高水性聚氨酯膠黏劑的耐水性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌防腐性能優(yōu)異的水性聚氨酯紙板膠黏劑及其制備方法。
一種抗菌防腐性能優(yōu)異的水性聚氨酯紙板膠黏劑，由以下重量份的原料組成：聚乙二醇45-60份，二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯25-35份，粗堿木質(zhì)素4-10份，10% NaOH溶液適量，10%鹽酸溶液適量，異佛爾酮二異氰酸酯8-15份，二月桂酸二丁基錫0.4-0.8份，丙酮適量，二乙醇胺10-25份，桐油5-12份，乙醇鈉0.4-0.8份，二羥甲基丙酸3-8份，N-甲基吡咯烷酮適量，N-甲基二乙醇胺3-9份，三乙胺15-25份，松香樹脂乳液1-4份，蒸餾水適量，納米硅微粉5-8份，對氨基苯磺酸鈉1-2份，松香1-3份。
具體步驟如下：
（1）-NCO基木質(zhì)素的制備：
①、將粗堿木質(zhì)素配制成濃度為30%的水溶液，用質(zhì)量分數(shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至13-14，使堿木質(zhì)素充分溶解后除去不溶物，然后用10%鹽酸溶液于55-65℃下調(diào)pH至2-3，沉淀出堿木質(zhì)素，過濾，反復(fù)用蒸餾水洗滌沉淀至中性，于50-70℃真空干燥，得堿木質(zhì)素備用；
②、在帶磁力攬拌的單口瓶中加入異佛爾酮二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫、丙酮以及上述堿木質(zhì)素，充分攪拌后，在30-50℃超聲分散1-3小時，然后在50-60℃回流反應(yīng)3-5小時，冷卻至室溫，分離、丙酮洗滌，將濾餅在70-85℃下真空干燥3-4小時，研磨后即得到-NCO基木質(zhì)素；
（2）羥基化桐油的制備：
將桐油和二乙醇胺加入裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計和氮氣保護的四口燒瓶中，于40-55℃下加入乙醇鈉，之后控制反應(yīng)溫度在105-125℃之間，回流攪拌2-5小時，得到羥基化桐油；
（3）羥基化桐油改性水性聚氨酯/木質(zhì)素復(fù)合乳液的制備：
將聚乙二醇置于四口燒瓶中升溫110-130℃真空下脫水2-3小時，在氮氣環(huán)境下降溫至50-70℃，加入二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、步驟（1）-NCO基木質(zhì)素攪拌反應(yīng)0.5-2小時，滴加溶有二羥甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，控溫在75-85℃下攪拌反應(yīng)50-70分鐘，降溫在70-80℃，加入步驟（2）羥基化桐油和N-甲基二乙醇胺，反應(yīng)1-2小時，加入三乙胺中和15-25分鐘，加熱至70-90℃加水乳化，得到羥基化桐油改性水性聚氨酯/木質(zhì)素復(fù)合乳液；
（4）將納米硅微粉加入到4-6倍的蒸餾水，加入對氨基苯磺酸鈉、松香，在溫度為25-35℃的條件下，超聲分散15-30分鐘，得混合液備用；
（5）將步驟（3）復(fù)合乳液加入松香樹脂乳液、水鎂石以及步驟（4）混合液，抽真空至真空度為0.5-0.8MPa，以300-500r/min的速率高速攪拌混合20-30分鐘，得到所述水性聚氨酯膠黏劑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
（1）木質(zhì)素是一種具有三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的聚酚類物質(zhì)，分子中含有豐富的醇羥基和酚羥基等活性基團，本發(fā)明中利用這些活性基團與異氰酸酯反應(yīng)，獲得表面被-NCO基團修飾的木質(zhì)素，之后參與水性聚氨酯的合成反應(yīng)得到生物質(zhì)基水性聚氨酯乳液，可與紙張中的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生良好的粘結(jié)效果，又能賦予膠黏劑生物降解性能，環(huán)保效果好，另外-NCO基團修飾的木質(zhì)素可與聚乙二醇、羥基化桐油發(fā)生反應(yīng)，使得鏈段之間的相互作用增強，提升交聯(lián)強度，耐水性得到提高，包裝盒粘合后不返潮、無霉?fàn)€，不影響紙張手感。
（2）羥基化桐油可看做含三個共軛雙鍵的長疏水支鏈，將其引入聚氨酯成為含雙鍵桐油水性聚氨酯乳液，其實質(zhì)是向聚氨酯中引入了含雙鍵長疏水支鏈，使得疏水締合作用明顯，對膠黏劑的增稠性越好，制備的水性聚氨酯膠黏劑具有初始粘性好，粘接強度高等特點，同時雙鍵的引入可提高膠體的交聯(lián)密度，使產(chǎn)品的耐水、耐溶劑性顯著提升。
（3）根據(jù)松香的抗菌特性，本發(fā)明中添加納米硅微粉對松香進行吸附，將松香均勻分散在水性聚氨酯膠黏劑中，使本發(fā)明的膠黏劑具有優(yōu)異的抗菌性，在使用中能夠抗菌防霉，避免霉菌的大量滋生。
具體實施方式
一種抗菌防腐性能優(yōu)異的水性聚氨酯紙板膠黏劑，由以下重量份的原料組成：聚乙二醇55，二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯28，粗堿木質(zhì)素8，10% NaOH溶液適量，10%鹽酸溶液適量，異佛爾酮二異氰酸酯12，二月桂酸二丁基錫0.5，丙酮適量，二乙醇胺21，桐油9，乙醇鈉0.7，二羥甲基丙酸6，N-甲基吡咯烷酮適量，N-甲基二乙醇胺7，三乙胺20，松香樹脂乳液3，蒸餾水適量，納米硅微粉7，對氨基苯磺酸鈉1，松香2。
具體步驟如下：
（1）-NCO基木質(zhì)素的制備：
①、將粗堿木質(zhì)素配制成濃度為30%的水溶液，用質(zhì)量分數(shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至13-14，使堿木質(zhì)素充分溶解后除去不溶物，然后用10%鹽酸溶液于60℃下調(diào)pH至2-3，沉淀出堿木質(zhì)素，過濾，反復(fù)用蒸餾水洗滌沉淀至中性，于65℃真空干燥，得堿木質(zhì)素備用；
②、在帶磁力攬拌的單口瓶中加入異佛爾酮二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫、丙酮以及上述堿木質(zhì)素，充分攪拌后，在40℃超聲分散2小時，然后在55℃回流反應(yīng)4小時，冷卻至室溫，分離、丙酮洗滌，將濾餅在80℃下真空干燥4小時，研磨后即得到-NCO基木質(zhì)素；
（2）羥基化桐油的制備：
將桐油和二乙醇胺加入裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計和氮氣保護的四口燒瓶中，于50℃下加入乙醇鈉，之后控制反應(yīng)溫度在115℃之間，回流攪拌4小時，得到羥基化桐油；
（3）羥基化桐油改性水性聚氨酯/木質(zhì)素復(fù)合乳液的制備：
將聚乙二醇置于四口燒瓶中升溫120℃真空下脫水3小時，在氮氣環(huán)境下降溫至60℃，加入二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、步驟（1）-NCO基木質(zhì)素攪拌反應(yīng)1小時，滴加溶有二羥甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，控溫在80℃下攪拌反應(yīng)60分鐘，降溫在75℃，加入步驟（2）羥基化桐油和N-甲基二乙醇胺，反應(yīng)1.5小時，加入三乙胺中和20分鐘，加熱至80℃加水乳化，得到羥基化桐油改性水性聚氨酯/木質(zhì)素復(fù)合乳液；
（4）將納米硅微粉加入到5倍的蒸餾水，加入對氨基苯磺酸鈉、松香，在溫度為30℃的條件下，超聲分散25分鐘，得混合液備用；
（5）將步驟（3）復(fù)合乳液加入松香樹脂乳液、水鎂石以及步驟（4）混合液，抽真空至真空度為0.7MPa，以400r/min的速率高速攪拌混合25分鐘，得到所述水性聚氨酯膠黏劑。
按照具體實施例制備的制備的水性聚氨酯膠黏劑，對其進行性能測試，結(jié)果如下：
粘結(jié)固化時間（30℃）：<50min，剝離強度：105N/(2.5cm)，初始粘度（25℃）：10290 mPa·s。