针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂及其制备方法.pdf

本发明公开了一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂。本发明在保证与现有胶粘剂效果一致的前提下，实现对成本的降低。该胶粘剂的制备方法，步骤如下：1）将乳化剂、缓冲剂和一部分水搅拌混合均匀后，加入甲基丙烯酸丁酯BMA和甲基丙烯酸甲酯MMA，搅拌，加入引发剂，在60~70℃温度范围内搅拌1小时形成预聚体；加入剩余的水，搅拌混合均匀后得到水乳液，冷却至室温，并加入多糖化合物(C6H10O5)n，使其与水乳液在连续搅拌下混合，形成悬浮液；2）将悬浮液均匀喷涂于针刺无纺布表面，之后用烘筒进行烘干，悬浮液中的有机分子之间发生聚合、交联和糊化反应，生成高分子材料，并牢牢吸附于纤维无纺布的空隙中。

权利要求书一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）将乳化剂、缓冲剂和一部分水搅拌混合均匀后，加入甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，搅拌，加入引发剂，在60~70℃温度范围内搅拌1小时形成预聚体；加入剩余的水，搅拌混合均匀后得到水乳液，冷却至室温，并加入多糖化合物，使其与水乳液在连续搅拌下混合，形成悬浮液；
其中，各物料的质量比为，甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸丁酯：多糖化合物：乳化剂：引发剂：缓冲剂：水总量=2.5：1.5：16：1.8：0.4：0.3：125；水分两次加入，第一次加入水总量的2/5；
2）将步骤1）得到的悬浮液均匀涂布于针刺无纺布表面，之后用烘筒进行烘干，悬浮液中的有机分子之间发生聚合、交联和糊化反应，生成高分子材料，并牢牢吸附于纤维无纺布的空隙中。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，乳化剂为烷基苯聚醚磺酸钠，引发剂为过硫酸铵，缓冲剂为碳酸氢钠。
一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂，其特征在于，是由权利要求1或2所述的制备方法得到的。

说明书针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂，具体涉及一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂及其制备方法。属于高分子材料技术领域。
背景技术
近年来，对针刺无纺布上胶而制备的纤维复合材料在医疗卫生、空气净化、污水处理、交通工具、制鞋服装等方面的应用日益扩大；与此同时，石油价格不断攀升，导致无纺布原材料价格不断上涨；此外，无纺布复合材料制备生产线的数量日益增多。因此，开发低成本、高性能的无纺布复合材料制备新工艺备受关注。
在现有针刺无纺布上胶成本中，购买胶粘剂的费用所占比例很大。具体来说，在通常情况下，针刺无纺布上胶工艺采用的粘结剂是专业制造厂直接聚合好的胶粘剂乳液（固形物含量仅约为40%，市场价约为￥8500元/吨），再根据生产工艺的要求加水配制成合适浓度和黏度的乳液，经过浸泡、喷涂等方式复合于无纺布表面，最后用烘箱、烘筒等设备烘干定型而制成各种性能的针刺无纺布复合材料产品，但购买这类胶粘剂的成本偏高。鉴于目前情况，开发一种可降低生产成本的新型胶粘剂，具有十分可观的经济效益。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂。原位聚合复合上胶工艺是指把“有机单体聚合成高分子材料的化工过程”与“有机单体浸渍无纺布的喷涂复合过程”原位组合在同一条生产线上。本发明在保证与现有胶粘剂效果一致的前提下，实现对成本的降低。本发明是一种低成本、高性能制备无纺布复合材料的针刺无纺布上胶用胶粘剂。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）将乳化剂、缓冲剂和一部分水搅拌混合均匀后，加入甲基丙烯酸丁酯BMA和甲基丙烯酸甲酯MMA，搅拌，加入引发剂，在60~70℃温度范围内搅拌1小时形成预聚体；加入剩余的水，搅拌混合均匀后得到水乳液，冷却至室温，并加入多糖化合物(C6H10O5)n，使其与水乳液在连续搅拌下混合，形成悬浮液；
其中，各物料的质量比为，甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸丁酯：多糖化合物：乳化剂：引发剂：缓冲剂：水总量=2.5：1.5：16：1.8：0.4：0.3：125；水分两次加入，第一次加入水总量的2/5；
在一般聚合过程中，引发剂的量是按照有机单体的总质量来计算的，经验值是有机单体质量的0.5%‑1%，即可按所需的分子量调整引发剂的用量；乳化剂的用量应超过临界胶束浓度CMC，并且与分子质量、单体用量、要求生产的胶乳粒子的粒径大小等因素有关，一般为有机单体质量的2％～l0％，缓冲剂用量根据PH范围和溶液体积确定，结合实际生产经验，确定了上述的大概物料配比范围；
甲基丙烯酸甲酯MMA，用来增加高分子材料和无纺布纤维间的附着力；甲基丙烯酸丁酯BMA，用来增加复合材料产品的柔韧性；多糖化合物(C6H10O5)n，用来增加复合材料产品的硬挺度；
2）将步骤1）得到的悬浮液均匀涂布于针刺无纺布表面，之后用烘筒进行烘干，悬浮液中的有机分子之间发生聚合、交联和糊化反应，生成高分子材料，并牢牢吸附于纤维无纺布的空隙中。
所述步骤1）中，乳化剂为烷基苯聚醚磺酸钠，引发剂为过硫酸铵，缓冲剂为碳酸氢钠。
一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂，是由上述制备方法得到的。
本发明的有益效果是：
与传统的胶粘剂相比，本发明可以降低胶粘剂浸渍针刺无纺布纤维时的黏度和接触角、明显提高上胶均匀性和浸渍深度、增强高分子材料/无纺布的界面结合力、节约用胶量、降低生产成本。实验证明，用本发明的胶粘剂所生产的无纺布的拉伸强度可达380N。
本发明的胶粘剂组分体系适用与喷涂上胶方式，可用于油毡基布、PVC防水基布、空气过滤布、鞋材服装等针刺无纺布的上胶生产。
并且，甲基丙烯酸甲酯MMA、甲基丙烯酸丁酯BMA、多糖化合物(C6H10O5)n的质量配比为2.5：1.5：16，这跟以丙烯酸酯为主要原料的现有胶粘剂比，不但价格低，上胶质量不影响，还与以往的化学反应有明显的不同。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）将乳化剂、缓冲剂和一部分水搅拌混合均匀后，加入甲基丙烯酸丁酯BMA和甲基丙烯酸甲酯MMA，搅拌，加入引发剂，在60~70℃温度范围内搅拌1小时形成预聚体；加入剩余的水，搅拌混合均匀后得到水乳液，冷却至室温，并加入多糖化合物(C6H10O5)n，使其与水乳液在连续搅拌下混合，形成悬浮液；
其中，各物料的质量比为，甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸丁酯：多糖化合物：乳化剂：引发剂：缓冲剂：水总量=2.5：1.5：16：1.8：0.4：0.3：125；水分两次加入，第一次加入水总量的2/5；
在一般聚合过程中，引发剂的量是按照有机单体的总质量来计算的，经验值是有机单体质量的0.5%‑1%，即可按所需的分子量调整引发剂的用量。乳化剂的用量应超过临界胶束浓度CMC，并且与分子质量、单体用量、要求生产的胶乳粒子的粒径大小等因素有关，一般为有机单体质量的2％～l0％，缓冲剂用量根据PH范围和溶液体积确定，结合实际生产经验，确定了上述的大概物料配比范围。
甲基丙烯酸甲酯MMA，用来增加高分子材料和无纺布纤维间的附着力；甲基丙烯酸丁酯BMA，用来增加复合材料产品的柔韧性；多糖化合物(C6H10O5)n，用来增加复合材料产品的硬挺度；
2）将步骤1）得到的悬浮液均匀涂布于针刺无纺布表面，之后用烘筒进行烘干，悬浮液中的有机分子之间发生聚合、交联和糊化反应，生成高分子材料，并牢牢吸附于纤维无纺布的空隙中。
所述步骤1）中，乳化剂为烷基苯聚醚磺酸钠，引发剂为过硫酸铵，缓冲剂为碳酸氢钠。
一种针刺无纺布原位聚合复合上胶工艺用胶粘剂，是由上述制备方法得到的。
以下内容中，甲基丙烯酸甲酯MMA、甲基丙烯酸丁酯BMA、多糖化合物分别用1号有机分子、2号有机分子、3号有机分子表示
1号有机分子为硬单体，分子式：

1号有机分子的作用是增加高分子材料尤其是含3号有机分子的高分子材料和无纺布纤维间的附着力，并提供一定的硬挺度。
2号有机分子为软单体，分子式：

2号有机分子的主要作用是增加复合材料产品的柔韧性。
3号有机分子，分子式：(C6H10O5)n
3号有机分子的作用是增加复合材料产品的硬挺度，其优势是价格低廉。
原位聚合过程主要发生以下反应：
（1）预聚体的进一步聚合以及与3号有机分子发生接枝聚合反应；
（2）3号有机分子的自聚合；
（3）3号有机分子发生糊化，使粘结剂粘度增大，并易于附着在纤维表面上增加耐磨性和耐热稳定性。
可按照无纺布上胶后的不同软硬度要求，灵活决定1号、2号、3号有机分子具体用量。
本发明的效益测算：
胶粘剂的有机单体总成本约￥6800元/吨（100%固形物含量），然而市场上胶粘剂成品的价格约为￥8500元/吨（40%固形物含量），折算成100%固形物含量的价格约为￥21250元/吨，则每吨胶粘剂可以节约成本约14450元。若胶粘剂使用量按10吨/月计算，则全年节约成本约1734000元，经济效益可观。同时，采用低分子水悬浮液的喷涂复合方式还可以有效利用聚合反应热效应、显著降低对烘筒加热而消耗的燃煤燃气量，节能减排、降低生产成本。此外，低分子水悬浮液的黏度和表面张力特别低，有效成分与针刺无纺布纤维的接触角特别小，大幅度地提高了上胶均匀性，可以节约每单位质量复合材料产品的用胶量。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。