阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑及其制備方法。該粘結劑的組成及重量份數為：水100份；聚乙烯醇3～20份；無機復合阻燃劑1.6-18份；無機交聯劑0.2-1.2份；乳化硅油0.01-0.2份；防霉劑0.2-3份；所述的無極復合阻燃劑由聚磷酸銨和硫酸鋅按1：0.006～0.02的質量比組成。本方法采用具有活性基團的化合物與聚乙烯醇分子上的羥基反應，形成交聯產物，封住聚乙烯醇分子上的羥基，降低聚乙烯醇的吸水性，提高聚乙烯醇的耐水等級。
【專利說明】阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚乙烯醇粘結劑及其制備方法，特別是一種阻燃交聯型聚乙烯醇 粘結劑及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 聚乙烯醇（PVA)是一種性能優良的水溶性高分子聚合物，其物理性質無味、無色、 無毒、無腐蝕性、具有易被生物分解，性能介于塑料和橡膠之間，用途相當廣泛。由于其具 有獨特的強力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護膠體性、氣體阻隔性、耐 磨性，除了作維綸纖維外，還被大量用于生產涂料、粘合劑、紙品加工劑、乳化劑、分散劑、 感光樹脂、造紙用涂飾劑、工業漿料、化妝品、太陽能電池背板組件組分和薄膜等產品，應 用范圍遍及紡織、食品、醫藥、建筑、木材加工、造紙工業、印刷、農業、建筑、鋼鐵、高分子化 工等行業，具有十分廣闊的應用前景。PVA中有較多的羥基基團，導致其具有較強的親水 性、較差的耐水性和穩定性，這些弱點大大限制了其在工業中的進一步推廣應用。聚乙烯 醇親水性的內在原因是分子鏈上存在大量羥基，它是一個強吸水基團，要想改善其耐水性， 必須把PVA分子中的羥基掩蔽起來，或者使羥基與其它物質結合生成難溶于水的物質。 聚乙烯醇分子上的這個羥基也是一個非常活潑的化學基團，它能與許多化學物質發生化學 反應，如能與醛類、HDI或TDI、硼酸、尿素、有機硅基團、環氧樹脂、聚醋酸乙烯、丙烯酸乳 液和胺類等眾多化合物起反應。通過這些反應，不僅掩蔽了羥基基團，提高聚乙烯醇的耐水 性，還可以獲得性能多樣的改性聚乙烯醇，增強其應用范圍。
[0003] 聚乙烯醇作為粘結劑、成膜劑、增韌劑以及增強劑在建筑、交通運輸、船舶鉆井平 臺、車庫倉庫、鋼結構工程方面有廣泛的潛在應用，但其很強的親水性限制了它在這些領域 推廣。對聚乙烯醇進行改性，提高其耐水性，可大大推進其在這些領域的應用。
[0004] 另一方面，用在建筑工程上的材料最忌諱的問題是燃燒性。對高分子材料而言，材 料的成炭率高，其氧指數也會較高。成炭率達到40-50%的高分子，其氧指數可高于30%，而 成炭率較低的高分子，其氧指數不超過20%。聚乙烯醇是高分子材料，和其它大多數高分子 材料一樣，是成炭率較低的材料，其極限氧指數（LOI)低于20%，易于燃燒，阻燃性能差是其 最大的缺點，嚴重影響其應用。要在建筑領域推廣聚乙烯醇的應用，首先要使其成為阻燃 性的材料。迄今為止，對PVA材料的阻燃研究已經有很多的報道，其主要有以下三種方法： 1.共混阻燃改性，2.共聚阻燃改性，3.溶膠凝膠法制備？￥八/5102雜化材料，其中共混阻燃 改性的工藝最簡單，相對價格也較低。本專利選用共混阻燃改性方法。
[0005] 根據組成，添加型阻燃劑主要包括無機阻燃劑(氫氧化鋁、氫氧化鎂等)、鹵系阻 燃劑（有機氯化物和有機溴化物）、磷系阻燃劑（赤磷、磷酸酯及鹵代磷酸酯等）和氮系阻 燃劑等， 而無鹵、低煙、低毒的環保型阻燃劑一直是人們追求的目標。磷系阻燃劑在高分子材 料中有三種阻燃的作用，作為脫水劑，促進高分子成炭，炭的生成降低了從火焰到凝聚相的 熱傳導；磷酸可吸熱，因為它阻止了 CO氧化為CO2，降低了加熱過程；對凝聚相形成一層薄 薄的玻璃狀的或液態的保護層，因此降低了氧氣擴散以及氣相與固相之間的熱量和質量傳 遞，抑制了炭氧化過程，降低了含磷阻燃劑受熱分解發生如下變化：磷系阻燃劑一偏磷酸一 磷酸一聚偏磷酸。聚偏磷酸是不易揮發的穩定化合物，具有強脫水性，在聚合物表合物與空 氣隔絕；脫出的水氣吸收大量的熱，使聚合物表面阻燃劑受熱分解釋放出揮發性磷化物。
[0006] 氮系阻燃劑是一種新型高效的阻燃劑，通常認為氮系阻燃劑受熱分解后，易放出 氨氣、氮氣、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性氣體，不燃性氣體的生成和阻燃劑分解吸熱 (包括一部分阻燃劑的升華吸熱）帶走大部分熱量，極大地降低聚合物的表面溫度。不燃氣 體，如氮氣，不僅起到了稀釋空氣中的氧氣和高聚物受熱分解產生可燃性氣體的濃度的作 用，還能與空氣中氧氣反應生成氮氣、水及深度的氧化物，在消耗材料表面氧氣的同時，達 到良好的阻燃效果。氮系阻燃劑主要包括3大類：三聚氰胺、雙氰胺、肌鹽（碳酸肌、磷酸 肌、縮合磷酸肌和氨基磺酸肌）及它們的衍生物，特別是磷酸鹽類衍生物。


【發明內容】

[0007] 本發明的目的之一在于提供一種適合建筑工程領域應用的阻燃交聯型聚乙烯醇 粘結劑。
[0008] 本發明的目的之二在于提供該粘結劑的制備方法。
[0009] 由于聚乙烯醇粘結劑的多羥基結構，使該粘結劑成水溶性體系，符合綠色環保的 理念。為符合建筑工程的防火和環保需求，本發明選用無機的磷系阻燃劑，它能促使聚乙烯 醇成炭，提高粘結劑的阻燃性。粘結劑在建筑工程領域使用時的耐水性，也非常重要，無機 固化劑如硼酸鹽、鈦酸鹽或鉻酸鹽等無機鹽，不僅有掩蔽粘結劑分子上的羥基，對粘結劑的 阻燃性也是有利的。聚乙烯醇粘結劑在耐水性和阻燃性方面的改性提高，非常有助于拓展 其在建筑工程領域使用。
[0010] 可以用作本發明的聚乙烯醇是一種性能優良、用途廣泛的通用高分子材料，其分 子的結構式如下：

【權利要求】
1. 一種阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑，其特征在于該粘結劑的組成及重量份數為： 水 100份； 聚乙烯醇 3?20份； 無機復合阻燃劑 1. 6-18份； 無機交聯劑 0. 2-1. 2份； 乳化硅油 0. 01-0. 2份； 防霉劑 〇. 2-3份； 所述的無極復合阻燃劑由聚磷酸銨和硫酸鋅按1 :〇. 006?0. 02的質量比混合而成。
2. 根據權利要求1所述的阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑，其特征在于所述的聚乙烯醇的 醇解度范圍在50%?99%之間，其聚合度在800?2000之間。
3. 根據權利要求2所述的阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑，其特征在于所述的聚乙烯醇醇 解度為88%?99%，其聚合度在1200?1700之間。
4. 根據權利要求1所述的阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑，其特征在于所述的無機交聯劑 為：硫酸鈉、硫酸鋅、硼酸、硼砂、重鉻酸鹽、硝酸鉻、鉻的絡合物、銅氨氫氧化物或有機鈦酸 鹽。
5. 根據權利要求1所述的阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑，其特征在于所述的防霉劑為苯 甲酸、苯甲酸鈉、丙酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類、脫氫醋酸、檸檬酸和檸檬酸鈉羥基苯甲酸 酯、雙乙酸鈉或富馬酸二甲酯。
6. -種制備根據權利要求1一5中任一項所述的阻燃交聯型聚乙烯醇粘結劑的方法， 其特征在于該方法的具體步驟為： a. 將聚乙烯醇加入水中，再加入乳化硅油和防霉劑，在70°C?95°C溫度下攪拌至聚 乙烯醇全部溶解；再加入復合阻燃劑，在25°C的的條件下攪拌溶解，即形成阻燃性聚乙烯 醇粘結劑； b. 調節步驟a所得阻燃性聚乙烯醇粘結劑的pH值到5?9,再在20°C - 100°C溫度 下，滴加入無機交聯劑，得到交聯狀結構的阻燃性聚乙烯醇粘結劑。
【文檔編號】C09J183/04GK104403603SQ201410568626
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】秦爭, 周瑞敏, 朱逸莉 申請人:上海大學