一种保温材料专用胶水及其使用方法与流程

本发明涉及胶黏剂，尤其涉及一种保温材料专用胶水及其使用方法。

背景技术：

1、保温材料分为有机保温材料和无机保温材料；在保温材料的一众应用领域，都需要采用胶黏剂将其粘结成特定的形状，或者与其他基板复合而形成众多的保温产品；有机保温材料的表面一般都含有活性较高的极性基团，有利于其与胶黏剂的粘结强度，相应保温产品的形状和保温性能持久度较好；但是对于无机保温材料，因其材料表面能低，易吸水受潮等原因，其与胶黏剂的粘结强度和粘结持久性并不理想，非常容易导致保温产品力学强度和保温性能的下降。

2、例如，船体用的无机保温材料有岩棉、玻璃棉、陶瓷棉等等，行业中一般采用胶黏剂将玻璃棉和其他材料粘结制作成套块用于船体保温，而传统技术的胶黏剂中所采用的聚合物乳液对玻璃棉的亲和力并不够，且会妨害玻璃棉中玻璃纤维的均匀排列，最终导致套块强度和保温隔热性能下降。因此，如何解决保温材料特别是无机保温材料的粘结问题对环保节能领域具有非常重要的意义。

3、中国专利cn111331969b公开了一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板及其制备方法，该技术包括聚氨酯泡沫层、多孔玻璃棉板层和玻璃纤维水泥玻纤布层，其中多孔玻璃棉板层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间胶粘剂层连接，实现了该保温板的防火和保温性能，但是该技术中层与层之间的粘结强度并不高，该复合板的结构持久稳定性并不佳。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种保温材料专用胶水；进一步地，所述胶水用于无机保温材料的粘结，所述无机保温材料包括矿物棉、岩棉、玻璃棉、陶瓷棉、硅酸铝纤维棉中的至少一种。

2、进一步地，所述胶水用于玻璃棉与玻璃棉或硅酸铝纤维棉的界面粘接。

3、进一步地，所述玻璃棉包括但不限于玻璃棉板、玻璃棉毡、玻璃棉毯中的至少一种。

4、进一步地，所述硅酸铝纤维棉的密度为100-200kg/m3，优选为140-180kg/m3。

5、进一步地，按重量份计，所述胶水的组分包括：

6、a胶：聚合物乳液a 100-260份、填料15-80份、阻燃剂5-40份；

7、b胶：聚合物乳液b 5-50份、胶粉0.4-6份、阻燃剂3-20份、分散剂0-10份、水150-500份。

8、进一步地，所述a胶和b胶的重量比为1：（6-12），优选为1：（7-11），更优选为1：（8-10）。

9、进一步地，按重量份计，所述胶水的组分包括：

10、a胶：聚合物乳液a 120-230份、填料20-60份、阻燃剂8-30份；

11、b胶：聚合物乳液b 10-40份、胶粉0.8-4份、阻燃剂5-15份、分散剂0.1-7份、水180-400份。

12、进一步地，所述聚合物乳液a和聚合物乳液b独立地选自乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液、丙烯酸乳液、聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液、改性聚烯烃乳液、苯丙乳液、丁苯乳液中的至少一种。

13、进一步地，所述聚合物乳液a和聚合物乳液b独立地选自乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液、丙烯酸乳液、聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液中的至少一种。

14、优选地，所述聚合物乳液a和聚合物乳液b均包括乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液。

15、进一步地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液中乙烯的质量分数为10-25%，优选为12-20%，更优选为14-18%。

16、进一步地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的25℃粘度为500-4500mpa·s。

17、优选地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的25℃粘度为1100-3500mpa·s。

18、在一种优选的实施方式中，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的25℃粘度为1500-2200mpa·s。

19、进一步地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液中残存乙酸乙烯酯的质量分数≤0.5%，更优选为≤0.3%。

20、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液是在乙烯链中引入了具有极性的乙酸乙烯酯基团所形成的短支链，改变了原来的结晶状态，致使乙酸乙烯酯-乙烯共聚物具有更加优异的柔韧性和弹性。乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的粘度间接地反映了其中乙酸乙烯酯的含量，只有合适粘度的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液才具有合适含量的乙酸乙烯酯键部分，从而产生更好的粘结性能。因为乙酸乙烯酯部分会与玻璃棉或硅酸铝纤维棉表面的极性基团发生分子间作用而对后两者产生更大的亲和附着效果，也可以提高玻璃棉或硅酸铝纤维棉表面的表面能，进一步增强胶水对两者的粘结，但是胶水固化过程中，乙酸乙烯酯-乙烯共聚物的分子链会产生交联反应，若乙酸乙烯酯含量过高，胶水的交联作用太强则导致胶水发脆，反而降低了粘结强度；另外，过高粘度的乳液也不利于填料等组分在其中的均匀分散，乙烯则是分子链中活动能力较大的链段，控制乙烯和乙酸乙烯酯的相对含量，使乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液具有合适的极性、分子量和粘度，提高其对玻璃棉或硅酸铝纤维棉表面的粘接。值得注意的是，乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液中残存乙酸乙烯酯的质量分数也需要被严格控制，乙酸乙烯酯在胶水固化后仍然存在残留，但是其作为体系中的小分子物质，在体系中的游离可能会增加胶水层的系数性能，从而影响胶水交联体系的致密性，造成粘接性能持久性下降。

21、优选地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液包括但不限于cw40-705、cw40-707、cw40-716中的至少一种。

22、进一步地，所述填料包括但不限于石粉、石墨粉、滑石粉、钛白粉、氧化铝粉、石英粉、陶瓷粉、云母粉、碳酸钙、纤维中的至少一种。

23、进一步地，所述填料包括石粉。

24、进一步地，所述石粉的d50粒径≤10μm，优选为0.5-6μm。

25、优选地，所述石粉的d50粒径为1-4μm，更优选为2-3μm。

26、进一步地，所述阻燃剂包括无机阻燃剂和/或有机阻燃剂。

27、进一步地，所述有机阻燃剂包括但不限于磷酸三丁酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、2,3-二溴-1-丙醇磷酸酯、磷酸二苯一异辛酯、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二溴丙基)酯、卤代环己烷、三(2,6-二甲基苯基)膦、10-(2,5-二羟基苯基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物、2,6-二(2,6-二甲基苯基)膦基苯、9,10-二氯-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氯化物、苯氧基膦腈化合物中的一种或多种。

28、进一步地，所述无机阻燃剂包括但不限于氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸盐、羟基铝、氧化锑、多聚磷酸铵中的至少一种。

29、优选地，所述阻燃剂为无机阻燃剂，更优选为氢氧化铝。

30、进一步地，所述无机阻燃剂的颗粒平均直径为2-17μm，优选为5-13μm。

31、在一种优选的实施方式中，所述无机阻燃剂的颗粒平均直径为7-10μm。

32、本技术规定使用石粉是为了抑制胶水固化过程中的体积收缩，防止对保温材料的孔隙状态和保温性能产生影响。胶水固化过程中，除了自身的体积收缩以外，因其与无机材料热膨胀系数的差别，胶层的连接界面产生应力集中而产生开裂或破坏，而特定粒径石粉的添加可以减少胶水和玻璃棉或硅酸铝纤维棉表面热膨胀系数的差别，提高胶接强度；同特定粒径的氢氧化铝搭配，进一步增强上述效果。另外，石粉和氢氧化铝表面的活性基团可与乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液中的分子形成交联结构，当分子链的局部受到应力时可以及时地通过交联点将应力传递到其他分子上，有效环节胶体局部收到的冲击，提高胶水的力学性能。但是需要严格控制其粒径，保证两者在交联体系中存在合适的位点分布。

33、优选地，所述胶粉的成分包括乳胶粉、纳米胶粉和纤维素；可选择的有金顺js-1、js-2、js-6中的至少一种。

34、进一步优选地，所述胶粉为金顺js-2。

35、进一步地，所述分散剂选自聚丙烯酸盐、聚苯乙烯、聚乙烯、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物、聚己内酯中的至少一种。

36、进一步地，所述分散剂为聚丙烯酸盐。

37、进一步地，所述聚丙烯酸盐的平均分子量为2000-15000，优选为5000-8000。

38、在一种优选的实施方式中，当所述分散剂为聚丙烯酸盐，所述阻燃剂为氢氧化铝时，按重量份计，所述胶水的组分包括：

39、a胶：聚合物乳液a 160-200份、填料30-50份、阻燃剂10-25份；

40、b胶：聚合物乳液b 15-25份、胶粉1-3份、阻燃剂8-12份、分散剂0.1-1份、水200-300份；其中a胶和b胶的重量比为1：9。

41、本技术利用丙烯酸盐分散胶水中的阻燃剂和填料，一般而言，在一定范围内增加丙烯酸盐的用量更有利于阻燃剂和填料的分散，但是，当本技术中填料选用石粉、阻燃剂选用无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等时，这些物质含量过高时，其分散出的金属离子数量将增加，导致丙烯酸盐从胶水中析出、沉淀，最终失效，严重影响其带来的分散效果，也会致使阻燃剂和填料在胶水中的特定分布状态被打破，降低其粘接效果，丙烯酸盐用量过多时同样也会改变胶黏剂体系的性能如粘度、初粘和持粘等，因此，需控制阻燃剂和填料以及分散剂丙烯酸盐在规定的用量内。

42、进一步地，所述胶水的制备方法为：将a胶成分预混合，将b胶成分预混合，最后按照相应的重量比将a胶和b胶混合后搅拌即可。

43、其次，本技术还提供了所述胶水的使用方法，具体为：按照260-480g/m2的涂胶量将胶水涂覆在保温材料表面，保温材料复合后置于150-190℃下固化15-60min。

44、进一步地，所述胶水的涂胶量为300-400g/m2。

45、进一步地，固化温度为160-180℃，固化时间为30-50min。

46、有益效果

47、1、本技术所制备的胶水，因其较高的粘接性能和较好的表面亲和力，可用于表面惰性的玻璃棉与玻璃棉或硅酸铝纤维棉的界面粘接。

48、2、本技术优化乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的粘度，进一步控制乙酸乙烯酯和乙烯的相对含量，使胶水极大地提高玻璃棉或硅酸铝纤维棉的表面活性，并控制胶水的内聚强度，提高粘接效果；进一步控制其中中残存乙酸乙烯酯的含量，提高胶水的持久粘接性能。

49、3、本技术优化填料和阻燃剂的粒径及种类，可有效抑制胶水的固化收缩，并缓解胶水受到的局部应力，进而提高粘结强度。

50、4、本技术的分散剂为聚丙烯酸盐，阻燃剂为氢氧化铝，严格优化了a胶和b胶的组分相对用量，提高了胶水的稳定性和均匀分散效果。

51、5、本技术的胶水所粘接的玻璃棉和硅酸铝纤维棉复合产品具有优异的保温性能，胶水的组分并不会破坏两者的纤维排列，不会对其保温性能和力学强度造成不良影响，所制备的产品可有效地用于船体保温。