CN116731643B - 一种钢排钉安装用胶粘剂及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢排钉安装用胶粘剂及其制备工艺，属于特种胶粘剂制备技术领域，所述胶粘剂按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、引发剂0.1‑0.5份、助剂1‑10份；其中，所述共聚单体包括聚醚改性双马来酰亚胺、呋喃改性苯乙烯单体、联苯基改性聚丙烯酸酯单体和丙烯酸丁酯；本发明所述胶粘剂可通过一次涂胶完成制备，固化后可以形成内韧外强的硬度渐变梯度，实现运输保存时不易断裂的同时不易卡钉。
Description
技术领域
本发明涉及特种胶粘剂制备技术领域，具体涉及一种钢排钉安装用胶粘剂及其制备工艺。
背景技术
排钉是把规则排列的单个钉子用胶黏剂或其它方式粘结起来的一种新型木工用钉。排钉通常被放入特制的射钉枪中，以电或压缩空气为动力，通过冲击作用射入木板、塑料或其它复合材料中。射钉枪由于效率高、钉受力均匀一致、使用方便等优点而广泛用于建筑，装修，家具，包装、广告装饰、装潢，沙发，皮鞋，皮具等等方面，而作为其“子弹”的排钉，也就有了大量的需求。排钉的一般生产过程如下：圆线材经压扁机，拉直，压扁，并集于一定数量的线轴上；经上胶机涂胶，烘干制成线带，将线带送入成型主机中进行切断，成型，打头，从而完成整个制作程序。
钢排钉是将由45#低碳钢制成的一端扁平、一端尖锐的T形钉通过特殊的胶粘剂进行有规则排列的整合，形成一整块排列固定规整的排钉，钢排钉所用胶黏剂是排钉制作的关键原材料，影响着排钉产品的优劣。现有胶黏剂主要存在的问题是：当胶粘剂的强度较大时，射钉的剪切力容易轻便地打出钢钉，不易造成卡钉，但较大的强度不利于经涂胶后的排钉在切断工序切断时，或制造好的排钉在装箱、运输时的弯曲受力，容易断裂；当胶粘剂的韧性较大时，排钉不易断裂，但其在射钉枪中存在打出困难，容易造成卡钉；相关现有技术多采用多种/层胶粘剂共用的方法以兼顾强度和韧性，其涂胶操作上较为繁琐。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种钢排钉安装用胶粘剂及其制备工艺。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种钢排钉安装用胶粘剂，按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、引发剂0.1-0.5份、助剂1-10份；
其中，所述共聚单体包括聚醚改性双马来酰亚胺、呋喃改性苯乙烯单体、联苯基改性聚丙烯酸酯单体和丙烯酸丁酯。
在一些优选的实施方式中，所述聚醚改性双马来酰亚胺的制备方法包括以下步骤：
称取聚醚胺并溶解在甲苯溶剂中，加入马来酸酐，充分搅拌混合后加入甲基磺酸，在冰水浴条件下加入4-叔丁基苯酚，再次充分搅拌混合后升温至100-110℃并搅拌回流2-4h，反应完成后冷却至室温，反应产物依次以1-5wt%的氢氧化钠溶液和去离子水洗涤，以无机盐吸水干燥后蒸除溶剂，制得所述聚醚改性双马来酰亚胺；
其中，所述聚醚胺与所述马来酸酐、所述甲基磺酸、所述4-叔丁基苯酚的质量比例为（9-9.5）：10：（6.2-6.5）：（0.06-0.1）。
在一些优选的实施方式中，所述呋喃改性苯乙烯单体的制备方法包括以下步骤：
称取2-甲基-3-呋喃硫醇并溶解在四氢呋喃溶液中，通氮除氧后分别加入氢氧化钾和碘化钾的甲醇溶液，在冰水浴条件下，边搅拌边缓慢滴加对氯苯乙烯的四氢呋喃溶液，滴加完成后继续搅拌反应过夜，除去沉淀，滤液浓缩后加入环己烷，搅拌至无没有沉淀再产生，过滤收集沉淀，洗涤后真空干燥，制得所述呋喃改性苯乙烯单体；
其中，所述2-甲基-3-呋喃硫醇与所述氢氧化钾、所述碘化钾、所述对氯苯乙烯的质量比例为（0.7-1）：（1.2-2.5）：（6-8）：1。
在一些优选的实施方式中，所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体的制备方法包括以下步骤：
（1）称取4-苯基苯酚并溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入干燥的碳酸钾，在常温下搅拌0.5-1h，加入6-溴正己醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液，升温至60-80℃并保温搅拌反应2-4h，反应完成后冷却，加入去离子水稀释，以三氯甲烷萃取，取有机相依次以去离子水、1-5wt%的碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤，以无机盐吸水干燥后蒸除溶剂，制得产物A；
其中，所述4-苯基苯酚与所述碳酸钾、所述6-溴正己醇的质量比例为1：（1.3-1.5）：（0.8-0.85）；
（2）称取所述产物A并溶解在四氢呋喃溶剂中，加入甲基丙烯酰氯的四氢呋喃溶液，加入三乙胺，在室温条件下搅拌反应6-9h，反应完成后加入去离子水稀释，以三氯甲烷萃取，取有机相依次以去离子水、1-5wt%的氢氧化钠溶液洗涤，以无机盐吸水干燥后蒸除溶剂，制得所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体；
其中，所述产物A与所述甲基丙烯酰氯、所述三乙胺的质量比例为1：（0.9-0.95）：（0.37-0.39）。
在一些优选的实施方式中，所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述呋喃改性苯乙烯单体、所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体、所述丙烯酸丁酯的质量比例为（1-2）：（1.4-3）：（1.2-2.8）：1。
在一些优选的实施方式中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化月桂酰中的一种或几种。
在一些优选的实施方式中，所述助剂包括促进剂、稳定剂中的一种或两种，其中，所述促进剂为环烷酸钴、邻苯二甲酸二丁酯或二乙基苯胺中的一种或几种；所述稳定剂为邻氨基酚、甲氧基对苯二酚、对甲苯酚、间甲苯酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、对苯二酚中的一种或几种。
本发明的另一方面在于提供一种所述的钢排钉安装用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）分别制备所述共聚单体并按比称量各原料备用；
（2）将所述聚醚改性双马来酰亚胺、所述呋喃改性苯乙烯单体、所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体和所述丙烯酸丁酯分别溶解在溶剂中，共混后加入所述引发剂和所述助剂，充分混合后制得所述钢排钉安装用胶粘剂。
在一些优选的实施方式中，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
本发明的有益效果为：
针对现有技术中的钢排钉胶粘剂难以兼具胶粘强度和抗冲击韧性的问题，本发明提供一种钢排钉安装用胶粘剂，可通过单组份胶粘剂和一次涂胶制备得到，所述胶粘剂固化后可以形成内韧外强的硬度渐变梯度，进而解决胶粘强度和抗冲击韧性两者难以兼顾的问题，具体的，本发明以改性丙烯酸酯和聚醚改性双马来酰胺为成膜材料，通过巯基呋喃对苯乙烯进行改性，在胶粘剂体系中引入具有金属亲和性的含氧/硫基团，通过联苯烷基醇对丙烯酸酯进行改性，在胶粘剂体系中引入刚性的联苯基团，基于含氧/硫基团的巯基呋喃与金属间的亲和性，使得该共聚单体在固化时巯基呋喃向涂布层内部迁移，在胶粘层的内部形成增韧层，同时基于联苯烷基的疏水性，使得该共聚单体在固化时联苯改性单体向涂布层外迁移，固化后自动形成内韧外强的固化膜，使得钢排钉在运输保存时，与钢排钉直接接触的内层增韧层可以很好地消除弯曲应力，减少破裂，同时表面高强脆层使得钢排钉在打出时，表面容易在剪切力中断裂射出，进而减少卡钉现象。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例涉及一种钢排钉安装用胶粘剂，按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、过氧化甲乙酮0.4份、邻苯二甲酸二丁酯1份、邻氨基酚0.5份；
其中，所述共聚单体包括聚醚改性双马来酰亚胺、呋喃改性苯乙烯单体、联苯基改性聚丙烯酸酯单体和丙烯酸丁酯；所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述呋喃改性苯乙烯单体、所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体、所述丙烯酸丁酯的质量比例为1.4：2：1.8：1；
所述聚醚改性双马来酰亚胺的制备方法包括以下步骤：
称取聚醚胺D230并溶解在甲苯溶剂中，加入马来酸酐，充分搅拌混合后加入甲基磺酸，在冰水浴条件下加入4-叔丁基苯酚，再次充分搅拌混合后升温至110℃并搅拌回流3h，反应完成后冷却至室温，反应产物依次以5wt%的氢氧化钠溶液和去离子水洗涤，以无水硫酸镁吸水干燥后蒸除溶剂，制得所述聚醚改性双马来酰亚胺；其中，所述聚醚胺与所述马来酸酐、所述甲基磺酸、所述4-叔丁基苯酚的质量比例为9.3：10：6.4：0.08；
所述呋喃改性苯乙烯单体的制备方法包括以下步骤：
称取2-甲基-3-呋喃硫醇并溶解在四氢呋喃溶液中，通氮除氧后分别加入氢氧化钾和碘化钾的甲醇溶液，在冰水浴条件下，边搅拌边缓慢滴加对氯苯乙烯的四氢呋喃溶液，滴加完成后继续搅拌反应过夜，除去沉淀，滤液浓缩后加入环己烷，搅拌至无没有沉淀再产生，过滤收集沉淀，洗涤后真空干燥，制得所述呋喃改性苯乙烯单体；其中，所述2-甲基-3-呋喃硫醇与所述氢氧化钾、所述碘化钾、所述对氯苯乙烯的质量比例为0.8：2.2：6.8：1；
所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体的制备方法包括以下步骤：
（1）称取4-苯基苯酚并溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入干燥的碳酸钾，在常温下搅拌1h，加入6-溴正己醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液，升温至60℃并保温搅拌反应2h，反应完成后冷却，加入去离子水稀释，以三氯甲烷萃取，取有机相依次以去离子水、5wt%的碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤，以无水硫酸镁吸水干燥后蒸除溶剂，制得产物A；其中，所述4-苯基苯酚与所述碳酸钾、所述6-溴正己醇的质量比例为1：1.4：0.82；
（2）称取所述产物A并溶解在四氢呋喃溶剂中，加入甲基丙烯酰氯的四氢呋喃溶液，加入三乙胺，在室温条件下搅拌反应7h，反应完成后加入去离子水稀释，以三氯甲烷萃取，取有机相依次以去离子水、5wt%的氢氧化钠溶液洗涤，以无水硫酸镁吸水干燥后蒸除溶剂，制得所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体；其中，所述产物A与所述甲基丙烯酰氯、所述三乙胺的质量比例为1：0.94：0.38；
所述钢排钉安装用胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
（1）分别制备所述共聚单体并按比称量各原料备用；
（2）将所述聚醚改性双马来酰亚胺、所述呋喃改性苯乙烯单体、所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体和所述丙烯酸丁酯分别溶解在异丙醇中，共混后加入所述过氧化甲乙酮、所述邻苯二甲酸二丁酯和所述邻氨基酚，充分混合后制得所述钢排钉安装用胶粘剂。
实施例2
本实施例涉及一种钢排钉安装用胶粘剂，按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、过氧化甲乙酮0.4份、邻苯二甲酸二丁酯1份、邻氨基酚0.5份；
其中，所述共聚单体包括聚醚改性双马来酰亚胺、呋喃改性苯乙烯单体和丙烯酸丁酯；所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述呋喃改性苯乙烯单体、所述丙烯酸丁酯的质量比例为1.4：2：1；
所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述呋喃改性苯乙烯单体、所述丙烯酸丁酯的制备方法同实施例1；
所述钢排钉安装用胶粘剂的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例涉及一种钢排钉安装用胶粘剂，按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、过氧化甲乙酮0.4份、邻苯二甲酸二丁酯1份、邻氨基酚0.5份；
其中，所述共聚单体包括聚醚改性双马来酰亚胺、联苯基改性聚丙烯酸酯单体和丙烯酸丁酯；所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体、所述丙烯酸丁酯的质量比例为1.4：1.8：1；
所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体、所述丙烯酸丁酯的制备方法同实施例1；
所述钢排钉安装用胶粘剂的制备方法同实施例1。
对比例
一种胶粘剂，按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、过氧化甲乙酮0.4份、邻苯二甲酸二丁酯1份、邻氨基酚0.5份；
其中，所述共聚单体由聚醚改性双马来酰亚胺和丙烯酸丁酯组成，所述聚醚改性双马来酰亚胺和所述丙烯酸丁酯质量比例为1.4：1；
所述胶粘剂的制备方法同实施例1。
实验例
对实施例1-3以及对比例所述胶粘剂的胶粘性能进行测定对比，其中，胶粘剂的粘接强度测定参考GB/T 39289-2020，胶粘剂的抗剪切性能测定参考ASTM-D1002-72，整排钢排钉跌落不断裂的高度测定参考QB∕T 1151-1991，卡钉率则为一千次钢钉射出测试中的卡钉次数百分比，测定结果如表1所示：
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种钢排钉安装用胶粘剂，其特征在于，按质量份数计，包括如下组分组成：共聚单体100份、引发剂0.1-0.5份、助剂1-10份；
其中，所述共聚单体包括聚醚改性双马来酰亚胺、呋喃改性苯乙烯单体、联苯基改性聚丙烯酸酯单体和丙烯酸丁酯；
所述聚醚改性双马来酰亚胺的制备方法包括以下步骤：
称取聚醚胺并溶解在甲苯溶剂中，加入马来酸酐，充分搅拌混合后加入甲基磺酸，在冰水浴条件下加入4-叔丁基苯酚，再次充分搅拌混合后升温至100-110℃并搅拌回流2-4h，反应完成后冷却至室温，反应产物依次以1-5wt%的氢氧化钠溶液和去离子水洗涤，以无机盐吸水干燥后蒸除溶剂，制得所述聚醚改性双马来酰亚胺；
其中，所述聚醚胺与所述马来酸酐、所述甲基磺酸、所述4-叔丁基苯酚的质量比例为（9-9.5）：10：（6.2-6.5）：（0.06-0.1）；
所述呋喃改性苯乙烯单体的制备方法包括以下步骤：
称取2-甲基-3-呋喃硫醇并溶解在四氢呋喃溶液中，通氮除氧后分别加入氢氧化钾和碘化钾的甲醇溶液，在冰水浴条件下，边搅拌边缓慢滴加对氯苯乙烯的四氢呋喃溶液，滴加完成后继续搅拌反应过夜，除去沉淀，滤液浓缩后加入环己烷，搅拌至没有沉淀再产生，过滤收集沉淀，洗涤后真空干燥，制得所述呋喃改性苯乙烯单体；
其中，所述2-甲基-3-呋喃硫醇与所述氢氧化钾、所述碘化钾、所述对氯苯乙烯的质量比例为（0.7-1）：（1.2-2.5）：（6-8）：1；
所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体的制备方法包括以下步骤：
（1）称取4-苯基苯酚并溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入干燥的碳酸钾，在常温下搅拌0.5-1h，加入6-溴正己醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液，升温至60-80℃并保温搅拌反应2-4h，反应完成后冷却，加入去离子水稀释，以三氯甲烷萃取，取有机相依次以去离子水、1-5wt%的碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤，以无机盐吸水干燥后蒸除溶剂，制得产物A；
其中，所述4-苯基苯酚与所述碳酸钾、所述6-溴正己醇的质量比例为1：（1.3-1.5）：（0.8-0.85）；
（2）称取所述产物A并溶解在四氢呋喃溶剂中，加入甲基丙烯酰氯的四氢呋喃溶液，加入三乙胺，在室温条件下搅拌反应6-9h，反应完成后加入去离子水稀释，以三氯甲烷萃取，取有机相依次以去离子水、1-5wt%的氢氧化钠溶液洗涤，以无机盐吸水干燥后蒸除溶剂，制得所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体；
其中，所述产物A与所述甲基丙烯酰氯、所述三乙胺的质量比例为1：（0.9-0.95）：（0.37-0.39）；
所述聚醚改性双马来酰亚胺与所述呋喃改性苯乙烯单体、所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体、所述丙烯酸丁酯的质量比例为（1-2）：（1.4-3）：（1.2-2.8）：1。
2.根据权利要求1所述的一种钢排钉安装用胶粘剂，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化月桂酰中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种钢排钉安装用胶粘剂，其特征在于，所述助剂包括促进剂、稳定剂中的一种或两种，其中，所述促进剂为环烷酸钴、邻苯二甲酸二丁酯或二乙基苯胺中的一种或几种；所述稳定剂为邻氨基酚、甲氧基对苯二酚、对甲苯酚、间甲苯酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、对苯二酚中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3之一所述的钢排钉安装用胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）分别制备所述共聚单体并按比称量各原料备用；
（2）将所述聚醚改性双马来酰亚胺、所述呋喃改性苯乙烯单体、所述联苯基改性聚丙烯酸酯单体和所述丙烯酸丁酯分别溶解在溶剂中，共混后加入所述引发剂和所述助剂，充分混合后制得所述钢排钉安装用胶粘剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
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