一种气雾喷胶及其制备方法与流程

本发明涉及碳纤维制品胶黏剂领域，尤其涉及一种气雾喷胶及其制备方法。

背景技术：

碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，不仅具有碳材料的强抗拉力等固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是一种力学性能优异的新材料，在国防军工和民用领域均具有广泛的应用前景。

碳纤维多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料，其表面涂覆胶黏剂对碳纤维的进一步加工利用至关重要，而且表面涂覆层还可保护碳纤维制品，提高其综合性能。但碳纤维材料属于非极性表面，普通胶黏剂对该材质附着力不好，需要进行特殊的表面处理来改变其表面性能。此外碳纤维的结构通常被看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、大小和分布直接影响碳纤维的性能，碳纤维的这种特殊结构也决定了其材料平面的不规则性，其空洞结构也容易吸附气体和微粒，这进一步增加了胶黏剂粘结和上胶的难度。选用气雾喷涂的方式上胶，可有效避免不规则表面的上胶问题，但市场上的喷胶喷出易发白，不适合以黑色材质的碳纤维。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种气雾喷胶，用于碳纤维及其制品的不同或相同层间的粘接，采用气雾喷涂，专门针对平面和各种不规则面的上胶，方便快捷；优化了气雾喷胶的配方，粘附力强，不易吸潮，雾化效果好，喷胶不发白，开放时间长，施工操作方便；

本发明的目的之二在于提供一种气雾喷胶的制备方法，简单易操作，采用改进的非水乳化的技术，对胶黏剂的粒径进行改造，结合气雾罐和气雾推进剂的优化筛选，使得喷涂雾化更好，不易发白。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：5.0-15.0份；

eva橡胶：10.0-15.0份；

增粘树脂：30.0-35.0份；

第一溶剂：25.0-35.0份；

第二溶剂：10.0-15.0份；

乳化剂：1.5-3.5份；

气雾推进剂：35.0-55.0份；

所述溶剂为甲基环戊烷和环己烷的组合；所第二溶剂为6#抽提溶剂油；

所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、pluronicf127和op-10的组合。

优选地，所述气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：10.0份；

eva橡胶：15.0份；

增粘树脂：30.0份；

第一溶剂：30.0份；

第二溶剂：13.0份；

乳化剂：2.5份；

气雾推进剂：45.0份。

进一步地，所述增粘树脂的重量与所述sebs橡胶和eva橡胶的总重量的比值为(1.2-1.5)：1。

进一步地，所述增粘树脂选自萜烯酚醛树脂、氢化石油树脂、全氢化松香中的任意一种或多种的组合。

增粘树脂选自美国亚利桑那的萜烯酚醛树脂tp96、氢化石油树脂p125、全氢化松香ppr中的任意一种或多种的组合。

进一步地，所述第一溶剂中甲基环戊烷和环乙烷的重量比为(2-3)：(3-4)。

进一步地，所述乳化剂中十二烷基苯磺酸钠、pluronicf127和op-10的重量比为(1-2)：(1-2)：(1-3)。

进一步地，所述气雾推进剂包括丙丁烷和二甲醚。

气雾推进剂需与胶体有一定溶解性，同时保持罐内压力的均匀，因此选用丙丁烷和二甲醚两种混合液化气。

优选地，所述丙丁烷和所述二甲醚的重量比为(4-6)：(3-5)。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种如上所述的气雾喷胶的制备方法，包括：

橡胶连续相的制备：将eva橡胶和sebs橡胶在第一溶剂中浸泡22-26h至溶胀，1400-1600r/min高速下分散30-60min，使橡胶粒子分散粒径≤15um，形成橡胶连续相；

增粘树脂乳浊液的制备：将第二溶剂6#抽提溶剂油作为分散相，加入乳化剂进行分散，然后在分散状态下加入增粘树脂，提高分散速度至1400-1600r/min，高速下分散10-20min形成稳定的增粘树脂乳浊液；

气雾喷胶胶体的制备：在1400-1600r/min分散速度下，将制备的增粘树脂乳浊液加入到橡胶连续相中，乳化20-30min至物料呈乳白状，即得气雾喷胶胶体，检验气雾喷胶胶体粒径；

气雾喷胶的制备：选择气雾罐和阀门，将气雾喷胶胶体装入气雾罐，封口后，充入气雾推进剂，制得气雾喷胶产品。

增粘树脂乳浊液的制备中采用无毒无害的6#抽提溶剂油作为分散相并提前加入，对乳化剂和增粘树脂均具有较好的溶解、分散作用，强化乳化效果，并对后续与橡胶连续相的混合和作用提供稳定的状态，使喷胶胶体分布均匀、粒径小。

进一步地，所述气雾喷胶胶体粒径≤15μm；

进一步地，所述气雾罐为耐压马口铁罐，耐压能力为0.6mpa；

进一步地，所述气雾罐选自广东莱雅化工；所述阀门选自中山美捷时。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本专利橡胶采用了特定配比的sebs橡胶、eva橡胶和增粘树脂，制得的胶黏剂可获取理想的粘性、内聚强度和非极性界面强度之间的平衡。其中eva橡胶主要成分是醋酸乙烯，柔韧性和耐冲击性好，在非极性界面上的润湿、铺展性好，对塑料等非金属表面附着力较好，但其内聚强度不高，影响胶黏剂总的黏结强度；sebs橡胶在内聚力、耐老化性能等方面具有较好的优势，本专利搭配sebs橡胶可有效增加橡胶的内聚力，提高内聚强度；但sebs橡胶和eva橡胶粘滞度较高，加入特定配比的增粘树脂可以改善胶黏剂的流动性，提高黏结性能和强度，提高其在非极性表面的接触效果和浸润性。本专利胶黏剂配方一方面提高了对非极性表面的粘附力，一方面又提高了胶体的内聚强度，使性能得以完美结合。

2、市场常规的喷胶，因粒子粒径大、干燥速度快等，存在喷出易发白的问题，不适用于黑色材质的碳纤维。本专利选用溶解度参数低的第一溶剂，虽然不能很好的溶解橡胶和树脂，但配合本专利优化的非水乳化技术，可以很好的分散固体材料，使固体组分以最小粒径分散在溶剂体系中；同时本申请采用的第一溶剂不易吸潮，比重低，结合优选的气雾罐阀门和按钮、气雾推进剂等，使体系更易雾化，以达到不发白的效果。解决了使用常规二氯甲烷等溶解度参数较高的溶剂带来的雾化效果差、干燥速度快、易发白、不环保等问题。

3、本专利产品与市场常规产品相比，在相同使用条件下雾化效果明显，碳纤维上胶无白点，且开发时间可达30min，极大的提高了操作时间；同时本专利产品不易吸潮，将其喷涂在碳纤维制品上，可以阻止水分子或混凝土渗出水对碳纤维板材的侵蚀，提高碳纤维板材的耐久性能。

4、本发明选择阴离子乳化剂和非离子乳化剂的配伍乳化剂，结合无毒无害的6#抽提溶剂油作为分散相，分散效果好，对增粘树脂乳化效果强，可制备分散均匀、结构稳定的增粘树脂乳浊液，进而制备性能稳定、雾化效果好的气雾喷胶胶体。

5、本专利产品的t型剥离强度≧15n/m，在碳纤维材料上的粘附性能优异。

附图说明

图1为本发明实施例1的雾化效果测试图；

图2为本发明对比例3的雾化效果测试图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：5.0-15.0份；

eva橡胶：10.0-15.0份；

增粘树脂：30.0-35.0份；

第一溶剂：25.0-35.0份；

第二溶剂：10.0-15.0份；

乳化剂：1.5-3.5份；

发泡剂：35.0-55.0份；

其中，第一溶剂为溶解度参数较低的烷烃类溶剂，优选地选用甲基环戊烷和环己烷的组合物。因为如果选择常规的二氯甲烷等溶解度参数较高的溶剂，会存在雾化效果差、干燥速度太快、易发白、不环保等问题。作为进一步的优选实施例，溶剂中甲基环戊烷和环乙烷的重量比为(2-3)：(3-4)。第二溶剂优选为6#抽提溶剂油。

乳化剂选择阴离子乳化剂和非离子乳化剂的配伍，优选地选用十二烷基苯磺酸钠、pluronicf127和op-10的组合物。作为进一步的优选实施例，乳化剂中十二烷基苯磺酸钠、pluronicf127和op-10的重量比为(1-2)：(1-2)：(1-3)。

本发明橡胶和树脂比例采用优选方法选定，作为进一步的优选实施例，增粘树脂的重量与sebs橡胶和eva橡胶的总重量的比值为(1.2-1.5)：1。其中，增粘树脂选自萜烯酚醛树脂、氢化石油树脂、全氢化松香中的任意一种或多种的组合。

上述气雾推进剂需与胶体有一定溶解性，同时保持气雾罐内压力的均匀，因此选用丙丁烷和二甲醚两种混合液化气。作为进一步的优选实施例，丙丁烷和二甲醚的重量比为(4-6)：(3-5)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述气雾喷胶还包括抗氧剂、紫外线吸收剂、分散剂、抗菌剂、颜料、入消光剂、热稳定剂、耐候剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、防静电剂、防着色剂中的任意一种或几种的组合。

本发明还提供一种上述气雾喷剂的制备方法，包括：

橡胶连续相的制备：将eva橡胶和sebs橡胶在第一溶剂中浸泡22-26h至溶胀，1400-1600r/min高速下分散30-60min，形成橡胶连续相；

其中，橡胶连续相中橡胶粒子分散粒径≤15μm；

增粘树脂乳浊液的制备：在另一个分散桶中加入第二溶剂6#抽提溶剂油作为分散相，加入乳化剂，开机进行分散，然后在分散状态下加入增粘树脂，提高分散速度至1400-1600r/min，高速下分散10-20min形成稳定的增粘树脂乳浊液；

气雾喷胶胶体的制备：在1400-1600r/min高速分散状态下，将制备的增粘树脂乳浊液加入到橡胶连续相中，乳化20-30min至物料呈乳白状，即得气雾喷胶胶体，用刮板细度计检验气雾喷胶胶体粒径；

其中，气雾喷胶胶体粒径≤15μm；

气雾喷胶的制备：选择气雾罐和阀门，将气雾喷胶胶体装入气雾罐，封口后，充入发泡剂，制得气雾喷胶产品；

作为进一步的优选实施例，选用广东莱雅气雾罐制造的耐压马口铁罐，耐压能力为0.6mpa；物料的雾化与阀门和按钮有较大关系，因此选用中山美捷时的配套产品。

本气雾喷胶制备工艺中采用的是非水乳化技术，其固体份不是溶解而是乳化分散在溶剂中，因此可配合采用溶解度参数较低的溶剂，提升喷胶的性能。

本发明气雾喷胶采用阴离子乳化剂和非离子乳化剂的配伍，用于上述制备工艺，先配合分散相6#抽提溶剂油分散形成均匀的分散相-乳化剂相，更有利于后加入的增粘树脂的分散、乳化，形成稳定的增粘树脂乳浊液。分散均匀稳定的乳浊液高速分散下更容易与连续相的橡胶粒子结合、乳化，提升胶黏剂粘性、内聚强度、浸润性等综合性能的同时，得到粒径更小的气雾喷胶胶体，方便后续喷涂，不引起阀门堵塞。

实施例1

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：10.0份；

eva橡胶：15.0份；

增粘树脂：30.0份；

甲基环戊烷：12.0份；

环己烷：18.0份；

6#抽提溶剂油：13.0份；

十二烷基苯磺酸钠：0.8份；

pluronicf127：0.7份；

op-10：1.0份；

丙丁烷：25.0份；

二甲醚：20.0份。

本实施例气雾喷胶由以下方法制备而成：

(1)将配方量的eva橡胶和sebs橡胶用配方量的甲基环戊烷和环己烷浸泡24小时至溶胀，以便于分散。在1500r/min的高速分散下分散60min，使橡胶粒子分散粒径≦15um，形成连续相；

(2)在另一个分散桶中加入配方量的6#抽提溶剂油作为分散相，加入配方量的乳化剂乳化树脂，开机分散下加入增粘树脂，逐渐加大转速直至1500r/min分散20min，形成稳定的乳浊液；

(3)将(2)项中的乳浊液、液，在1500r/min高速分散下加入到(1)项的分散桶中，乳化20-30分钟至物料呈乳白状；

(4)用刮板细度计检验粒径≦15um；

(5)选择广东莱雅气雾罐制造的耐压马口铁罐和中山美捷时的配套阀门和按钮，将气雾喷胶胶体装入气雾罐，封口后，充入配方量的丙丁烷和二甲醚，制得气雾喷胶产品。

实施例2

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：5.0份；

eva橡胶：10.0份；

增粘树脂：32.0份；

甲基环戊烷：10.0份；

环己烷：15.0份；

6#抽提溶剂油：10.0份；

十二烷基苯磺酸钠：0.5份；

pluronicf127：0.5份；

op-10：0.5份；

丙丁烷：20.0份；

二甲醚：15.0份。

本实施例气雾喷胶的制备方法与实施例1的制备方法相同，此处不再详述。

实施例3

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：15.0份；

eva橡胶：15.0份；

增粘树脂：35.0份；

甲基环戊烷：15.0份；

环己烷：20.0份；

6#抽提溶剂油：15.0份；

十二烷基苯磺酸钠：1.0份；

pluronicf127：1.0份；

op-10：1.5份；

丙丁烷：30.0份；

二甲醚：25.0份。

本实施例气雾喷胶的制备方法与实施例1的制备方法相同，此处不再详述。

对比例1

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：10.0份；

eva橡胶：15.0份；

增粘树脂：30.0份；

二氯甲烷：30.0份；

6#抽提溶剂油：13.0份；

十二烷基苯磺酸钠：0.8份；

pluronicf127：0.7份；

op-10：1.0份；

丙丁烷：25.0份；

二甲醚：20.0份。

本实施例气雾喷胶由以下方法制备而成：

(1)将配方量的eva橡胶和sebs橡胶用配方量的二氯甲烷浸泡24小时至溶胀，以便于分散。在1500r/min的高速分散下分散60min，使橡胶粒子分散粒径≦15um，形成连续相；

(2)在另一个分散桶中加入配方量的6#抽提溶剂油作为分散相，加入配方量的十二烷基苯磺酸钠、pluronicf127、op-10乳化树脂，开机分散下加入增粘树脂，逐渐加大转速直至1500r/min分散20min，形成稳定的乳浊液；

(3)将(2)项中的乳浊液、液，在1500r/min高速分散下加入到(1)项的分散桶中，乳化20-30分钟至物料呈乳白状；

(4)用刮板细度计检验粒径≦15um；

(5)选择广东莱雅气雾罐制造的耐压马口铁罐和中山美捷时的配套阀门和按钮，将气雾喷胶胶体装入气雾罐，封口后，充入配方量的丙丁烷和二甲醚，制得气雾喷胶产品。

对比例2

一种气雾喷胶，包括按重量份计的如下组分：

sebs橡胶：10.0份；

eva橡胶：15.0份；

增粘树脂：30.0份；

甲基环戊烷：12.0份；

环己烷：18.0份；

6#抽提溶剂油：13.0份；

十二烷基苯磺酸钠：0.8份；

pluronicf127：0.7份；

op-10：1.0份；

丙丁烷：25.0份；

二甲醚：20.0份。

本实施例气雾喷胶由以下方法制备而成：

(1)向搅拌釜中加入配方量的甲基环戊烷和环己烷，混合均匀后加入配方量的sebs橡胶和eva橡胶，搅拌均匀，然后添加配方量的6#抽提溶剂油、十二烷基苯磺酸钠、pluronicf127、op-10和增粘树脂，混合均匀后即得气雾喷胶胶体；用刮板细度计检验粒径；

(2)选择广东莱雅气雾罐制造的耐压马口铁罐和中山美捷时的配套阀门和按钮，将气雾喷胶胶体装入气雾罐，封口后，充入配方量的丙丁烷和二甲醚，制得气雾喷胶产品。

对比例3

购买市场上的3m77型喷胶进行实验。

测试例

(1)雾化效果测试：取黑白格卡纸，将实施例1-3和对比例1-3产品摇匀后距离30厘米匀速喷涂，实验产品有无发白及白点。

(2)粘接测试：碳纤维布裁成50×150mm的条状，将实施例1-3和对比例1-2产品喷涂到碳纤维布上，晾置5分钟后粘接，用辊筒加压，室温放置24小时后按《胶粘剂t-剥离强度试验方法》(挠性材料对挠性材料)(参照gb/t2791-1995)进行检测。

(3)固化时间测试：取碳纤维布裁成大小一致的条状，将实施例1-3和对比例1-2产品分别喷涂到碳纤维布上，检测产品的固化时间。

测试结果如表1所示。

表1实施例1-3和对比例1-3性能测试表

由表1可知，本发明实施例1-3的产品，雾化效果好，无发白和白点，固化时间在30分钟左右，添加更多溶剂的实施例3的产品固化时间增加至41min；而采用常规溶剂的对比例1的产品，雾化效果一般，出现了少量白点，并在较短的时间内完全固化，不利于施工操作。对比例2采用常规的喷胶制备方法制得的喷胶喷涂效果较差，喷胶胶体颗粒大小不均匀，出现了堵塞阀门的现象，在纤维布上的粘附性较差，这可能与选用的溶剂溶解度参数低、固体份分散不均匀、橡胶与树脂结合比例不稳定等原因有关；实施例1-3及对比例1均表现出了较好的t型剥离强度，产品粘性强，说明本发明中特定配比的sebs橡胶、eva橡胶和增粘树脂可实现较好的非极性表面粘结效果。

实施例1和对比例3的雾化效果测试图分别如图1和图2所示，由图1和图2可以看出，市场购买的3m77型喷胶有明显的大量白点，雾化效果较差；而实施例1产品则完全无白点，适用于黑色的碳纤维材料。

上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。