一種脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的制備方法與流程

文檔序號(hào)：11223975閱讀：1181來(lái)源：國(guó)知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>噴涂裝置;染料;涂料;拋光劑;天然樹(shù)脂;黏合劑裝置的制造及其制作,應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明屬于脲醛樹(shù)脂固化劑領(lǐng)域，具體涉及一種脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

脲醛樹(shù)脂是目前世界范圍內(nèi)木材工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的膠黏劑，根據(jù)溫度條件可分為常溫和加熱兩種固化方式，常溫下固化時(shí)間長(zhǎng)，效率低，所以使用方法以熱壓為主。例如在人造板行業(yè)中既要求膠黏劑固化速度快，又要求其適用期長(zhǎng)，但在保證較長(zhǎng)的適用期時(shí)只能通過(guò)加熱增加耗能來(lái)實(shí)現(xiàn)快速固化。所謂適用期即固化劑與膠黏劑混合后不發(fā)生反應(yīng)能穩(wěn)定共存的時(shí)間。如何同時(shí)提高脲醛樹(shù)脂的固化速度和延長(zhǎng)固化劑的適用期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)膠黏過(guò)程的低成本化、高效化并有效保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定已經(jīng)成為脲醛樹(shù)脂體系在先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用中的重要研究方向。

目前脲醛樹(shù)脂使用的固化劑主要有單組分固化劑、多組分固化劑和潛伏性固化劑，這些固化劑在常溫較穩(wěn)定且在高溫下可快速固化脲醛樹(shù)脂。雖然通過(guò)高溫?zé)崽幚砟軌蚩焖俟袒迦?shù)脂，但需消耗大量的熱量，同時(shí)增加了甲醛的釋放量。

另一種較前沿的固化劑是微膠囊固化劑，即在固化劑外面包覆一層保護(hù)膜，在常溫下由于保護(hù)膜的作用，固化劑與樹(shù)脂隔離，不起化學(xué)反應(yīng)；通過(guò)調(diào)節(jié)溫度或施加壓力等，破壞保護(hù)膜，使固化劑與樹(shù)脂接觸發(fā)生固化反應(yīng)。微膠囊固化劑自身具有較高活性，固化反應(yīng)能在較低溫度和較短時(shí)間進(jìn)行，可節(jié)約大量的能耗；同時(shí)將固化劑微膠囊化，其包覆在微膠囊中不易釋放，解決了存放的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)一次配制長(zhǎng)期使用，提高了生產(chǎn)效率。因此微膠囊固化劑在樹(shù)脂的固化中具有很好的應(yīng)用前景。但是由于微膠囊固化劑的制備較為困難，其制備工藝對(duì)于原料及反應(yīng)條件都較為敏感，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有工業(yè)化使用的微膠囊型固化劑。尤其是用于脲醛樹(shù)脂的微膠囊固化劑領(lǐng)域，仍是一片空白。

專利申請(qǐng)?zhí)?00710067417.x(一種微膠囊潛伏型環(huán)氧樹(shù)脂固化劑及其制備方法)的中國(guó)專利公開(kāi)了一種微膠囊潛伏型環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，其粒徑在1-100μm的范圍內(nèi)。該微膠囊固化劑在室溫下與環(huán)氧樹(shù)脂混合穩(wěn)定，不能使環(huán)氧樹(shù)脂固化，而在中溫下快速固化環(huán)氧樹(shù)脂。該微膠囊固化劑的粒徑之間大小差距較大，導(dǎo)致微膠囊的粒度均勻度不足；在實(shí)際操作中需要進(jìn)行溫度控制，增加了操作難度；其添加量為環(huán)氧樹(shù)脂的10-20％，會(huì)導(dǎo)致使用成本增加。此外，將這類溫度控制型固化劑應(yīng)用在脲醛樹(shù)脂時(shí)，升溫破壞保護(hù)膜會(huì)加速甲醛的釋放，嚴(yán)重污染生活環(huán)境。

因此，若能研發(fā)出一種適于工業(yè)使用且沒(méi)有上述缺陷的脲醛樹(shù)脂微膠囊固化劑，將是脲醛樹(shù)脂固化領(lǐng)域的一個(gè)極大的進(jìn)步和創(chuàng)新，并且能大大改善脲醛樹(shù)脂的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用，具有極好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的制備方法。

一種脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將微膠囊囊壁形成材料和乳化劑溶解在有機(jī)溶劑中，機(jī)械攪拌分散，形成均勻的有機(jī)溶液；

(2)將草酸、一水合檸檬酸和乙二醇混合，在50-80℃下機(jī)械攪拌，形成均勻的溶液；

(3)將步驟(2)得到的溶液加入到步驟(1)得到的有機(jī)溶液中形成油包水型乳液；

(4)將步驟(3)得到的乳液在40-80℃下機(jī)械攪拌反應(yīng)5-12小時(shí)；

(5)將步驟(4)得到的乳液在室溫條件下干燥，制得脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑；

其中，按質(zhì)量計(jì)，所述微膠囊囊壁形成材料的用量為有機(jī)溶劑用量的5％-15％；所述乳化劑的用量為有機(jī)溶劑用量的0.5％-5％；所述草酸的用量為有機(jī)溶劑用量的5％-15％；所述一水合檸檬酸的用量為有機(jī)溶劑用量的1％-10％；所述乙二醇的用量為有機(jī)溶劑用量的5％-15％。

優(yōu)選地，所述微膠囊囊壁形成材料為異氰酸酯類有機(jī)物；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述異氰酸酯類有機(jī)物為二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)、甲苯二異氰酸酯(tdi)、六亞甲基二異氰酸酯(hdi)、4,4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(hmdi)、異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為芳烴類有機(jī)溶劑；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述芳烴類有機(jī)溶劑為苯、甲苯、二甲苯中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述乳化劑選自司班40、司班60、司班80、sma中的一種或多種。

優(yōu)選地，步驟(1)所述的機(jī)械攪拌分散的時(shí)間為10-25min，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為200-1000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟(2)所述的機(jī)械攪拌的時(shí)間為25-50min，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為200-600轉(zhuǎn)/分鐘。

優(yōu)選地，步驟(4)所述的機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為200-600轉(zhuǎn)/分鐘。

優(yōu)選地，步驟(5)所述干燥的時(shí)間為20-40小時(shí)。

優(yōu)選地，步驟(5)制得的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的粒徑范圍為100-200μm。

上述方法制備得到的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑，包括囊芯和囊壁，所述囊芯包裹在囊壁中，所述囊芯是脲醛樹(shù)脂固化劑。

所述囊壁由微膠囊囊壁形成材料形成，本發(fā)明選用的微膠囊囊壁形成材料為壓敏性材料，具體來(lái)說(shuō)為異氰酸酯類有機(jī)物；優(yōu)選地，所述異氰酸酯類有機(jī)物為二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)、甲苯二異氰酸酯(tdi)、六亞甲基二異氰酸酯(hdi)、4,4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(hmdi)、異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)中的一種或多種。

本發(fā)明的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的囊芯的脲醛樹(shù)脂固化劑是由草酸、一水合檸檬酸和乙二醇按重量比5-15:1-10:5-15混合形成的混合溶液，當(dāng)外部包裹的囊壁破裂后，所述固化劑能快速?gòu)哪z囊中釋放，與脲醛樹(shù)脂混合，使脲醛樹(shù)脂固化。

通過(guò)控制乳化劑的用量和攪拌速度，本發(fā)明方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的粒徑為100-200μm。采用該粒徑范圍，一方面能滿足脲醛樹(shù)脂粘接時(shí)的性能要求，另一方面還能將微膠囊破裂后囊壁碎片對(duì)粘接強(qiáng)度的影響降至最低。當(dāng)粒徑太小即小于100μm時(shí)，需要施加極大的壓力才能使微膠囊破裂；而當(dāng)粒徑太大即大于200μm時(shí)，微膠囊破裂后的囊壁碎片使得膠黏劑的斷層增大，對(duì)粘接強(qiáng)度的影響較大。在本發(fā)明的粒徑范圍內(nèi)，當(dāng)用于板材粘接時(shí)，采用人工或機(jī)械施加2kg/cm²以上的壓力即可容易地使微膠囊破裂，實(shí)現(xiàn)脲醛樹(shù)脂的快速固化；而對(duì)于常規(guī)脲醛樹(shù)脂固化劑來(lái)說(shuō)，一般需采用熱壓方式進(jìn)行脲醛樹(shù)脂固化粘接板材，因加熱內(nèi)部產(chǎn)生了強(qiáng)大的蒸氣壓，固化后需等待降溫且待內(nèi)、外壓力平衡后，才能卸去外部施加的壓力，否則內(nèi)部強(qiáng)大的蒸氣壓會(huì)將粘接好的部位沖開(kāi)。

當(dāng)采用脲醛樹(shù)脂粘接板材時(shí)，本發(fā)明的方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的使用方法為：將脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑與脲醛樹(shù)脂按需要混合均勻后,涂覆在待粘接板材的一面，然后覆蓋另一塊板材，在板材上通過(guò)人工或機(jī)械有控制地施加壓力使微膠囊固化劑的囊壁破裂，快速釋放出固化劑，通過(guò)控制壓力使脲醛樹(shù)脂發(fā)生可控性的固化，實(shí)現(xiàn)板材的粘接。根據(jù)我們的試驗(yàn)，本發(fā)明的方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑可以與脲醛樹(shù)脂按質(zhì)量比1：10-100混合使用。當(dāng)脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑與脲醛樹(shù)脂按質(zhì)量比1：10時(shí)，通常施加2kg/cm²以上的壓力使微膠囊固化劑的囊壁破裂，經(jīng)過(guò)大約10min脲醛樹(shù)脂即可完全固化，將板材牢固地粘接在一起。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，對(duì)設(shè)備要求較低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

(2)本發(fā)明的方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑中，固化劑由草酸、一水合檸檬酸和乙二醇復(fù)配而成，其在外部包裹的囊壁破裂后，能快速?gòu)哪z囊中釋放出來(lái)；通過(guò)控制乳化劑的用量和攪拌速度，將微膠囊粒徑控制為100-200μm，此粒徑一方面能滿足脲醛樹(shù)脂在粘接時(shí)的性能要求，另一方面能將微膠囊破裂后囊壁碎片對(duì)粘接強(qiáng)度的影響降至最低，同時(shí)能有效減小施工所用的壓力，并且不需要熱壓，有效地節(jié)約了成本。

本發(fā)明的方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑與脲醛樹(shù)脂混合后，若不施加壓力，在25℃條件下，在3小時(shí)內(nèi)脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑都不會(huì)使脲醛樹(shù)脂固化；當(dāng)施加適當(dāng)壓力使微膠囊囊壁破裂后，微膠囊中包裹的固化劑快速釋放出來(lái)，在大約10min的時(shí)間內(nèi)即可使脲醛樹(shù)脂完全固化，即本發(fā)明的方法制備的微膠囊固化劑同時(shí)具備較長(zhǎng)的適用期和較快的固化時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)有控制地施加壓力可實(shí)現(xiàn)脲醛樹(shù)脂的可控固化，在實(shí)際應(yīng)用中更便于施工；而經(jīng)過(guò)我們的試驗(yàn)，將同等質(zhì)量的未膠囊化的固化劑按常規(guī)方法直接加入到脲醛樹(shù)脂中，在同樣的溫度和壓力條件下，脲醛樹(shù)脂30s左右即會(huì)固化，非常不便于實(shí)際施工使用。

(3)本發(fā)明的方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑使用簡(jiǎn)單方便，直接與脲醛樹(shù)脂混合，常溫條件下通過(guò)施加較小的壓力即可實(shí)現(xiàn)固化劑的快速釋放，而不需要采用常規(guī)的熱壓方式，有效避免了升溫造成的甲醛加速釋放，并節(jié)省了降溫等待的時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的方法制備的脲醛樹(shù)脂壓敏型微膠囊固化劑的光學(xué)顯微鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，但本發(fā)明的范圍不限于此。其他任何在未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

(1)將5份二苯基甲烷二異氰酸酯和5份司班40溶解在100份二甲苯中，在1000轉(zhuǎn)/分鐘機(jī)械攪拌下分散10min，形成均勻的有機(jī)溶液；

(2)將5份草酸、1份一水合檸檬酸和5份乙二醇混合，在70℃下600轉(zhuǎn)/分鐘機(jī)械攪拌分散35min，形成均勻的溶液；