低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂及其制备方法与流程

本发明属于粘结剂，具体涉及一种低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂及其制备方法。

背景技术：

1、玻璃纤维短切毡是由连续玻璃纤维原丝以短切成50mm长度后，无定向地均匀分布，并配以粘结剂（或乳液粘结剂）所制成的一种中碱或无碱玻璃纤维无纺毡制品。玻璃纤维属无机非金属材料，是石油化工、电子电力、道路交通、航空航天等各领域中必不可少的重要原材料。近年来，玻璃纤维短切毡的应用领域越来越广泛，涉及到汽车、轮船、飞机、风力发电、军工生产等一些高科技领域。玻璃纤维短切毡复合材料作为汽车内饰件及部分家电制件使用时，除了要求具有良好的力学性能、加工性能、耐候性能外，还要有良好的低气味性能。目前各主机厂对内饰材料或者制件气味进行限制，要求尽量减轻或改善令人不快的气味，并不是要完全消灭气味。根据调查，汽车内饰气味散发主要来自各种皮革、塑料等，其中塑料主要是前端模块、汽车内饰板和仪表盘等，座椅、顶棚（gmt板材）由于面积大且位置特殊，也是气味的主要来源部分之一。为提高短切毡与树脂的相容性，市售短切毡需经偶联剂及pvac粘结剂改性，经改性处理的短切毡带有一定的酸性气味，为了进一步保证短切毡与聚酯、环氧、酚醛基体的相容性及提高力学性能，在短切毡增强聚酯复合物中经常会添加相容剂，此类相容剂中必然含有未反应的小分子，而且短切毡含量不同，添加的相容剂的比例也不一致，含有易挥发性小分子的量也不同，所带来的气味影响也不同；另外，短切毡复合材料在加工过程中，较高温度下的热氧化降解产物包括co、h2o、甲醛、乙醛、丙酮等小分子化合物，这类化合物带有较为强烈的刺激性气味。以上多方面共同作用使得短切毡复合材料具有更加强烈的刺激性气味，气味等级往往达到6级，影响其作为汽车内饰件及部分家电制件的使用。为了减弱内饰件材料的气味，世界上各大汽车制造商也着手进行了这方面的研究工作，并分别形成了对这些挥发性有害物质加以规范和控制的标准，如德国大众汽车公司pv3900标准，将气味强度分为1-6级，级别越高，气味越大，低于3级才能满足要求。

2、中国专利cn111363500a公开一种玻璃纤维短切毡用醋丙乳液粘合剂及其制备方法，根据其合成方法制备的乳液粘结剂含有大量的刺激性气味，其用到的乳化剂会随着高温而发生分解，且不能有效去除乳液粘结剂中的刺激性气味。

3、中国专利cn108504309a及cn104558320a都通过外加增塑剂来提高乳液的韧性，由于增塑剂的大量加入，短切毡经高温烘干后，增塑剂会迁移到毡面，随着时间的延长会产生大量刺激性气味。

4、目前对于短切毡乳液粘结剂做了大量的研究工作，但关于低气味玻璃纤维短切毡的乳液粘结剂的研究较少。因此，亟需提供一种用于短切毡的低气味乳液粘结剂，降低短切毡复合材料带来的刺激性气味。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂，粘结强度持久，能够缓慢释放芳香，解决了短切毡复合材料带来刺激性气味的问题；本发明同时提供了低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂的制备方法。

2、本发明所述的低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂，由如下重量百分比的原料制成：

3、醋酸乙烯酯单体 30-45%

4、保护胶体a 1-5%

5、保护胶体b 0.5-2%

6、离子反应型乳化剂 1-2%

7、非离子反应型乳化剂 0.5-0.9%

8、芳香酯类化合物 0.2-0.5%

9、引发剂 0.1-0.9%

10、ph调节剂 0.1-0.5%

11、负离子矿石 0.1-0.6%

12、丙烯酸酯单体 7-25%

13、去离子水 30-45%。

14、所述的保护胶体a为玉米淀粉、红薯淀粉、土豆淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉衍生物、红薯淀粉衍生物、土豆淀粉衍生物或小麦淀粉衍生物中的一种或两种，优选为红薯淀粉或土豆淀粉中的一种或两种。

15、所述的保护胶体b为聚乙烯醇，优选为长春化工的聚乙烯醇bp-24（bp2488）、长春化工的聚乙烯醇bp-05（bp0588）、长春化工的聚乙烯醇bp-20（bp2088）或长春化工的聚乙烯醇bp-26（bp2688）中的一种或两种。

16、所述的离子反应型乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、反应型乳化剂sr-10（日本艾迪科）或乳化剂 s8115（索尔维）中的一种或两种。

17、所述的非离子反应型乳化剂为ne-10（日本艾迪科）、nr-20（日本艾迪科）或ne-30（日本艾迪科）中的一种或两种。

18、所述的芳香酯类化合物为乙酸芳樟酯、安息香酸苄酯、乙酸薄荷酯或乙酸香兰素酯中的一种或两种。

19、所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。

20、所述的ph调节剂为碳酸钠、氨水、小苏打或乙酸钠中的一种。

21、所述的负离子矿石为钠锰电气石、钙镁电气石或布格电气石中的一种，优选为纳米钠锰电气石（300-500nm）、纳米钙镁电气石（300-500nm）或纳米布格电气石（300-500nm）中的一种。

22、所述的丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸羟乙酯中的一种。

23、本发明所述的低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

24、（1）将醋酸乙烯酯单体、丙烯酸酯单体、离子反应型乳化剂和去离子水搅拌混合进行预乳化，得到预乳化液；

25、（2）保护胶体a用去离子水溶解后加入负离子矿石进行第一次搅拌，再加入芳香酯类化合物进行第二次搅拌，得到乳液s；

26、（3）部分引发剂中加入去离子水进行溶解，得到引发剂溶液；

27、（4）将保护胶体b、非离子反应型乳化剂、ph调节剂和去离子水进行搅拌，得到混合溶液；

28、（5）将步骤（4）得到的混合溶液降温后加入部分预乳化液搅拌，再加入引发剂溶液，升温后保温，得到混合液；

29、（6）步骤（5）得到的混合液中加入剩余引发剂、剩余预乳化液和乳液s，升温后保温，降温，得到低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂。

30、步骤（1）中所述的去离子水的加入量为去离子水总质量的10-20%。

31、步骤（1）中所述的搅拌转速为900-1000r/min，搅拌时间为40-60min。

32、步骤（2）中所述的去离子水的加入量为去离子水总质量的5-10%。

33、步骤（2）中所述的溶解温度为60-65℃，溶解时间为30-60min。

34、步骤（2）中所述的第一次搅拌转速为3000-6000r/min，第一次搅拌时间为20-50min。

35、步骤（2）中所述的第二次搅拌转速为500-1000r/min。

36、步骤（3）中所述的部分引发剂的质量为引发剂总质量的1/3-1/2。

37、步骤（3）中所述的去离子水的加入量为去离子水总质量的5-10%。

38、步骤（3）中所述的溶解时间为10-15min。

39、步骤（4）中所述的去离子水的加入量为去离子水总质量的60-80%。

40、步骤（4）中所述的搅拌温度为80-95℃，搅拌转速为400-600r/min，搅拌时间为0.5-1.5h。

41、步骤（5）中所述的降温至40-60℃

42、步骤（5）中所述的部分预乳化液的加入量为预乳化液总质量的5-20%。

43、步骤（5）中所述的搅拌转速为300-400r/min，搅拌时间为10-20min。

44、步骤（5）中所述的升温至75-80℃，保温时间为10-60min。

45、步骤（6）中所述的加入时间为4-7h。

46、步骤（6）中所述的升温至85-90℃，保温时间为1-2h。

47、步骤（6）中所述的降温至42-47℃。

48、本发明的有益效果如下：

49、（1）本发明通过添加芳香酯类化合物可以缓慢释放芳香气味，气味等级可降低到2级以内，拓宽了玻璃纤维增强聚丙烯材料在车用内饰件及部分家电制件的应用领域；本发明制备的低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂与短切毡相容性较好，苯乙烯浸透效果好，用其制成的玻璃纤维短切毡具有拉伸强度高、柔韧性好、手感良好的特点。

50、（2）本发明中淀粉大分子表面的羟基通过氢键与负离子矿石表面的羟基形成互穿网络结构，再加入具有天然香味的芳香酯类化合物后，芳香酯类化合物的酯键可以和淀粉及负离子矿石表面的羟基形成三位一体的互穿网络结构，三位一体的互穿网络结构可以锁住芳香酯类化合物，缓慢释放香味；本发明制备的低气味玻璃纤维短切毡用乳液粘结剂，由于其特有的强迫互容作用，能使负离子矿石具有的负离子氧化功能和淀粉螺旋结构的包埋性能形成稳定的结合；本发明不仅可以通过负离子氧化功能消除小分子甲醛、甲苯等有毒有害气体，还可以缓慢的释放天然的香气，淀粉、负离子矿石和芳香酯类化合物三者协同能够有效消除不愉快的气味。

51、（3）本发明选用天然的大分子聚合物例如玉米淀粉等作为保护胶体，可以将臭味分子包埋于淀粉的螺旋空腔内形成相应的络合物，以锁住小分子的臭味分子。

52、（4）本发明采用的负离子矿石可以持续分解涂层表面吸附捕捉到的有机小分子等有机污染物，具有中和、包覆沉降、分解等综合作用，负离子矿石能够迅速有效中和、包覆游离的带有正电荷的有害气体颗粒；并且加入具有芳香气味的酯类化合物可以不断地持续放出香味，达到掩盖臭味分子的作用。

53、（5）本发明采用的反应型乳化剂可以参与到乳液聚合反应中形成稳定的化学键，不会因为高温致使乳化剂小分子逸出，产生不愉快的气味。