本發(fā)明涉及膠黏劑領(lǐng)域，確切地說(shuō)是一種用于紙張包裝盒的水性聚氨酯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(lái)實(shí)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(gè)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(yán)重的環(huán)保問(wèn)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(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，但是，目前在整個(gè)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(diǎn)是有機(jī)溶劑氣味大，易揮發(fā)，使用時(shí)造成空氣污染、易燃、或多或少具有毒性等，因此近年來(lái)各國(guó)聚氨酯材料研究人員花費(fèi)相當(dāng)大的精力進(jìn)行水性聚氨酯膠黏劑的開(kāi)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(wú)公害的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
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(guò)后交聯(lián)提高水性?xún)尚跃郯滨サ哪退院湍腿軇┬裕湔承圆蛔恪?/p>
因此，本發(fā)明在水性聚氨酯膠黏劑中引入經(jīng)-NCO基團(tuán)修飾的木質(zhì)素，增加膠黏劑對(duì)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(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種粘結(jié)牢度要好，不返潮，無(wú)霉?fàn)€，環(huán)保的用于紙張包裝盒的水性聚氨酯膠黏劑及其制備方法。
一種用于紙張包裝盒的水性聚氨酯膠黏劑，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3-9份，10% NaOH溶液適量，10%鹽酸溶液適量，異佛爾酮二異氰酸酯7-13份，二月桂酸二丁基錫0.3-0.7份，丙酮適量，二乙醇胺10-25份，桐油4-10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2-9份，三乙胺12-25份，松香樹(shù)脂乳液1-4份，蒸餾水適量。
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?jǐn)?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(guò)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?jǐn)嚢韬螅?0-50℃超聲分散1-3小時(shí)，然后在50-60℃回流反應(yīng)3-5小時(shí)，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(shí)，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(jì)和氮?dú)獗Ｗo(hù)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(shí)，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(shí)，在氮?dú)猸h(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?cái)嚢璺磻?yīng)0.5-2小時(shí)，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(shí)，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）將步驟（3）復(fù)合乳液加入松香樹(shù)脂乳液，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(diǎn)：
（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(lèi)物質(zhì)，分子中含有豐富的醇羥基和酚羥基等活性基團(tuán)，本發(fā)明中利用這些活性基團(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)，獲得表面被-NCO基團(tuán)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(tuán)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(qiáng)，提升交聯(lián)強(qiáng)度，耐水性得到提高，包裝盒粘合后不返潮、無(wú)霉?fàn)€，不影響紙張手感。
（2）羥基化桐油可看做含三個(gè)共軛雙鍵的長(zhǎng)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(shí)質(zhì)是向聚氨酯中引入了含雙鍵長(zhǎng)疏水支鏈，使得疏水締合作用明顯，對(duì)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(qiáng)度高等特點(diǎn)，同時(shí)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。
具體實(shí)施方式
一種用于紙張包裝盒的水性聚氨酯膠黏劑，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30，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10，二月桂酸二丁基錫0.5，丙酮適量，二乙醇胺20，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18，松香樹(shù)脂乳液3，蒸餾水適量。
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?jǐn)?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(guò)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?jǐn)嚢韬螅?0℃超聲分散2小時(shí)，然后在55℃回流反應(yīng)4小時(shí)，冷卻至室溫，分離、丙酮洗滌，將濾餅在80℃下真空干燥4小時(shí)，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(jì)和氮?dú)獗Ｗo(hù)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(shí)，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(shí)，在氮?dú)猸h(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?cái)嚢璺磻?yīng)1小時(shí)，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(shí)，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）將步驟（3）復(fù)合乳液加入松香樹(shù)脂乳液，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(shí)施例制備的制備的水性聚氨酯膠黏劑，對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下：
粘結(jié)固化時(shí)間（30℃）：<1h，剝離強(qiáng)度：104N/(2.5cm)，初始粘度（25℃）：10320 mPa·s。