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聚乙烯醇缩甲醛修正胶棒的研制

2013-10-12 4页 pdf 862KB 38阅读

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聚乙烯醇缩甲醛修正胶棒的研制 聚乙烯醇缩甲醛修正固体胶棒的研制 徐金宝! 王永红! 钟国伦 "浙江大学宁波理工学院生物与化学工程分院!浙江 宁波 !"#"$$ # 摘 要!以聚乙烯醇缩甲醛! %&' "作为胶粘剂和成膜剂 #硬脂酸作为赋型剂 #甘油作为保湿剂和 ()* + 作为覆盖剂$制得具有文字涂改功能和纸张粘接功能的修正胶棒% 采用单因素试验法探讨了配方中各主 要成分含量对修正胶棒性能的影响$从中优选出制备修正胶棒的较佳工艺条件% 结果表明&当 ! ! %&' 胶 液" ,#"- # ! ! ()* + " ,....
聚乙烯醇缩甲醛修正胶棒的研制
聚乙烯醇缩甲醛修正固体胶棒的研制 徐金宝! 王永红! 钟国伦 "浙江大学宁波理工学院生物与化学工程分院!浙江 宁波 !"#"$$ # 摘 要!以聚乙烯醇缩甲醛! %&' "作为胶粘剂和成膜剂 #硬脂酸作为赋型剂 #甘油作为保湿剂和 ()* + 作为覆盖剂$制得具有文字涂改功能和纸张粘接功能的修正胶棒% 采用单因素试验法探讨了配方中各主 要成分含量对修正胶棒性能的影响$从中优选出制备修正胶棒的较佳工艺条件% 结果明&当 ! ! %&' 胶 液" ,#"- # ! ! ()* + " ,.$- # ! !甘油" ,#- 和 ! !硬脂酸" ,.- 时$修正胶棒的综合性能相对最好% 关键词!修正胶棒'涂改'粘接'聚乙烯醇'聚乙烯醇缩甲醛'胶粘剂 中图分类号! (/.!012 文献标志码! ! 文章编号! "##$%&'$( " &#"" $ ""%$$!23$. 收稿日期% +$""3$43+$ &修回日期% +$""3$03+0 ' 作者简介%徐金宝( "254 )$!浙江台州人!助工!主要从事精细化工产品等方面的研制与应用研究' 6378)9 % :;<"254="+4>?@7 通讯作者%钟国伦' 6378)9 % A?@7 ! 前 言 固体修正胶棒是由本课组自主研发的*集文 字修正与纸张粘接功能于一体的新型文具产品' 修 正胶棒"呈白色固体状!置于口红式容器内$' 若作 为修正产品使用时!可将由容器底座旋出的胶棒涂 抹在需修改的图文处!干燥后可进行再写&修正胶 棒若作为胶粘剂使用时!其用法与固体胶棒相同' 传统文字修正产品"如修正液等$的缺点% ! 由 于其大多呈液态! 故使用时流出的液体量较难控 制!从而易将不该修正处也涂抹掉& " 修正液中粉 体易团聚!每次用前需反复用力摔摇方能使用& # 携 带不慎时会漏液!使用不方便& $ 多含有机溶剂!对 人体健康带来负面影响' 本研究针对传统修正产品的上述不足之处!以 聚乙烯醇缩甲醛" %&' $作为成膜剂和胶粘剂*甘油 为保湿剂*硬脂酸钠为赋型剂* ()* + 作为覆盖剂*水 作为溶剂和尿素为改性剂等! 制成一种成本低廉* 使用更方便*环保性更好且具有纸张粘接功能的固 体修正胶棒' " 试验部分 !"! 试验原料 聚乙烯醇" %&F $*尿素!工业级!中国石化上海 石油化工股份有限公司&甲醛!分析纯!无锡市龙吉 利化工有限公司&硬脂酸*甘油!工业级!杭州油脂 化工有限公司&盐酸" GH9 $!分析纯!衢州市衢化化 工有限公司&氢氧化钠" I8*G $!分析纯!杭州萧山 化学试剂厂&钛白粉" ()* + $!工业级!杜邦公司' !"# 试验仪器 涂 3. 杯! 天津永利达材料试验机有限公司& J6'""$0 型涂膜器! 广州市盛华化工科技有限公 司&恒温水浴锅!金坛市金华仪器厂&电动搅拌机! 广州仪科实验室技术有限公司' !"$ 试验制备 ">!>" %&' 胶液的制备 在装有电动搅拌器* 回流冷凝管的三口烧瓶 中!按配比一次性加入 %&F 和水!边搅拌边水浴升 温至 2$) !恒温搅拌 " C 左右"直至 %&F 全部溶解$& 降温至 5# ) !滴加 GH9 !调节 KG 值至 +*! !缓慢滴 加甲醛后保温反应 " C & 降温至 5$) ! 滴加 !$- 的 I8*G 溶液!调节 KG 值至 0*5 !分 + 批加入尿素!保 温反应 !$ 7)A 即可' ">!>+ 修正胶棒的制备 在制成的 %&' 胶液中加入甘油! 5$) 搅拌均匀 后加入硬脂酸! 混合均匀& 然后加入 !$- 的 I8*G 溶液调节 KG 值至 2 !加入 ()* + !混合均匀&趁热灌 中 国 胶 粘 剂 +,-.! !/,01-201 &#"" 年 "" 月第 +$ 卷第 "" 期 2345+$ I@5"" ! I@L> &#"" !5! ! 455 ! " 装!冷却后得到修正胶棒"根据需要还可添加适量 香精#$ !"# 性能测试 !"#"! $%& 胶液的性能 " ! %胶液流动性&采用涂 '# 杯进行测定$ ' ( %胶液粘接性&纸张经施胶"施胶面积 !) *+ ( % ! 黏合 ! 干燥 ! 撕开后!观察其破纸情况$ " , %凝胶时间&以加入甲醛至胶液发白并有絮 状物产生时的时间段作为衡量指标$ " # %抗冻性&将胶液 '!-! 放置 (# . 后恢复至室 温!若其流动性(粘接性下降时!则视为抗冻性差) !"#"( 固体修正胶棒的性能 ' ! #粘接性'或固含量(耐寒性(赋型性和涂布 性等#&按照 /012 (-34 * ())4 进行测定5!6) ' ( #覆盖能力'或涂膜强度+再次书写可能性和 附着力等%&按照 /0 (733 , ())# 标准进行测定-将 涂抹方式改为胶棒均匀来回涂抹 ( 次!其他步骤同 该标准%5(6. - , % 89 值&采用广泛 89 试纸进行测定. - # %储存稳定性&将胶棒室温放置 !"3 : !若其各 项性能无明显变化时!则视为合格. ! 结果与讨论 $"! 制备 %&' 胶粘剂的影响因素 $%& 胶液作为胶粘剂和成膜剂!其性能的好坏 直接影响整个体系的性能. 作为胶粘剂时需以最少 施胶量来提供充分的粘接力/作为成膜剂时需达到 一定的胶膜强度和附着力!并且其涂层应具备薄而 韧之特征. ("!"! $%; 型号的影响 $%; 可根据其水解度和聚合度不同进行分类. 在其他条件保持不变的前提下! 不同 $%; 型号对 $%& 胶液和固体修正胶棒最终性能的影响如表 ! 所示. 由表 ! 可知& 由 $%;!4-- + $%;!4<< 制成的修 正胶棒具有优良的耐寒性. 考虑到实际生产过程中 $%;!4-- 溶解时会产生大量气泡! 故本试验选择 $%;!4<< 制备修正胶棒. ("!"( $%& 胶液的凝胶时间 $%; 水溶液本身稳定性较差!久置后因呈冻胶 状而失去流动性和粘接性! 故将甲醛引入体系中/ 在酸性条件下甲醛和 $%; 发生缩醛化反应生成 $%& ! 可使胶液性能稳定且粘接力更大 . 由于 ! - $%; % "! -甲醛%比例直接决定了 $%& 胶液的质 量!故控制缩醛度是能否成功制备 $%& 胶液的关键 所在. 在其他条件保持不变的前提下! ! - $%; % " ! -甲醛%比例+ 89 值+反应温度和反应时间对 $%& 胶液或胶棒性能的影响如表 (# 表 3 所示. 由表 ( 可知& ! - $%; % "! -甲醛%比例越低-即甲 醛含量越高%!反应速率越快!胶液稳定性越高且粘 接力越大/但甲醛含量过多时反应难以控制!体系 易产生凝胶而报废!同时胶液中游离甲醛含量也会 过高.大量试验结果表明!当 ! - $%; % "! -甲醛% = #"! 时!可制成性能良好的修正胶棒用 $%& 胶粘剂. 由于 $%; 和甲醛的缩醛反应是在酸性条件下 进行的! 故 89 值是影响缩醛反应速率和反应终点 的主要因素之一. 89 值越大! 缩醛反应速率越 慢-即反应时间越长%/ 89 值过低时!缩醛反应速率 过快! 故体系因难以控制反应终点而易产生凝胶. 由表 , 可知&缩醛反应阶段 89 值为 (#, 时较适宜. 在缩醛反应结束时!将体系 89 值调至 4#- -终止反 应的进行%!能避免产生凝胶/同时弱碱性条件下有 利于尿素和甲醛之间的缩合反应 5,6!从而有利于进 一步降低体系中的游离甲醛含量!改善胶液及胶棒 的最终质量. 表 ! %&( 型号对 %&' 胶液及胶棒性能的影响 2:>"! ?@@A*B C@ $%; BD8AE CF 8GC8AGBHAE C@ $%& :I.AEHJA :FI KLMA EBH*N $%; 型号 $%& 胶液 修正胶棒 流动性 粘接性 涂抹阻力 耐寒性- '!- ! ! (# . % !4-- 好 强 小 好 !4<< 好 较强 小 好 (#<< 较差 较弱 较大 比冻前难涂抹-掉渣% (7<< 差 较弱 大 无法涂抹-失去粘接性% 表 $ ! ! %&( " !! !甲醛"比例对 %&' 胶液性能的影响 2:>"( ?@@A*B C@ +:EE G:BHC C@ $%; BC @CG+:LIA.DIA CF 8GC8AGBHAE C@ $%& :I.AEHJA ! - $%; % "! -甲醛% 粘接性 '!-! 抗冻性 凝胶时间 1+HF -"! 差 差 !-, 7"! 一般 一般 !!3 #"! 较强 较好 <) ("! 很强 较好 #3 表 ) *+ 值对 %&' 胶液凝胶时间的影响 2:>", ?@@A*B C@ 89 J:LMAE CF KAL:BHCF BH+A C@ $%& :I.AEHJA 89 值 ! ( , # 凝胶时间 1+HF 37 -4 <, !,) 表 # 反应温度对 %&' 胶液凝胶时间的影响 2:>"# ?@@A*B C@ GA:*BHCF BA+8AG:BMGA CF KAL:BHCF BH+A C@ $%& :I.AEHJA 反应温度 1! 73 43 -3 <3 凝胶时间 1+HF !3, !(4 <) 3) 徐金宝等 聚乙烯醇缩甲醛修正固体胶棒的研制第 () 卷第 !! 期 ,??@AB C? D@4AB+C, B+*@ C, =C,E+,F :DC:@DBG C? !"' 4EH@I+J@ 表 % 硬脂酸含量对 "#& 胶棒性能的影响 14=.( >??@AB C? IB@4D+A 4A+E AC,B@,BI C, :DC:@DB+@I C? !"' FKL@ IB+AM 反应时间 N*+, $) () %) //) 粘接性 差 好 好 凝胶 ! $硬脂 酸% N9 硬度$赋型性% 粘接 性 覆盖 能力 涂抹 阻力软硬度 旋出后能否收回 成型性 / 很软 不能 强 大 大 0 较软 能 强 大 较大 $ 适中 好 强 大 小 & 较硬 好 一般 较大 小 ( 很硬 好 较差 小 小 表 ' ()*+ 含量的确定 14=.< #IA@DB4+,+,F 3425 AC,B@,BI :5 值 胶棒性能 %#; 软$旋出后不能收回% ;#/) 硬度适中$成型性好% /)#// 硬$成型性好!粘接性下降% //#/- 很硬$粘接性很差% 表 , -.* / 含量对 "#& 胶棒性能的影响 14=.% >??@AB C? 1+2 - AC,B@,BI C, :DC:@DB+@I C? !"' FKL@ IB+AM ! $ 1+2 - % N9 硬度 赋型性 粘接性 覆盖能力 ) 较硬 好 强 无 -) 较硬 好 强 差 $) 适中 好 强 好 () 偏软 一般 好 <) 软 结构松散$掉渣% 差 好 表 0 甘油含量对 "#& 胶棒性能的影响 14=.; >??@AB C? FKGA@DCK AC,B@,BI C, :DC:@DB+@I C? !"' FKL@ IB+AM ! $甘油% N9 施胶后干燥速率 N*+, 涂抹阻力 粘接性 ) /.) 大 强 - /.& 较大 强 & -.) 适中 强 % $.) 较小 一般 /) $.) 小 一般 徐金宝等 聚乙烯醇缩甲醛修正固体胶棒的研制 第 -) 卷第 // 期 $)! ! (;) ! " 表 !" #$% 胶棒的实测性能 !"#$%& '"() )*+),-. /01/*0),*+ 12 34' .56* +),(7 &'& 最佳配方的确定及扩大试验 综上所述! 34' 修正胶棒的最佳配方为 ! " 34' 胶液# 89%! $ ! " !,: ; % 8<&= $ ! "甘油% 89! 和 ! "硬脂 酸% 8%?@@ % "" "甲醛% 8 <"% $缩醛反应阶 段 /A 值为 ;#B $ 缩醛反应结束时 /A 值为 ?#C $反 应温度为 C9 $ 和缩醛反应时间为 % D 时! 制成的 34' 胶液具有相对最好的综合性能& " B %当 ! " 34' 胶液% 89%= $ ! " !,: ; % 8<&= $ ! "甘 油% 89= 和 ! "硬脂酸% 8<= 时!修正胶棒的综合性能 相对最好& " < % !,: ; 作为覆盖剂通过 34' 附着在需涂改的 字体上! 其含量过多时会影响修正胶棒的赋型性! 并且会降低胶棒的粘接性和附着性& " 9 %甘油作为保湿剂对延长修正胶棒的保质期 起到一定的作用!但其含量过多时会影响胶棒的干 燥时间!不利于立即书写& " E %该修正胶棒具有成本低$制作工艺简单$无 废料产生和不污染环境等优点! 既可用作修正产 品!又可用作固体胶棒!是一种理想的文具用品& 参考文献 F%G HIJ! ;C9? ( ;&&? !固体胶 FKG$ F;G HI ;E99 ( ;&&< !修正液 FKG$ FBG 徐金宝!王永红!钟国伦 $ 透明性固体胶棒的研制 FLG$ 中国 胶粘剂! ;&%& ! %@ " 9 %' BEMBC$ F
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