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【摘要】本文简略阐述了丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的合成、研究进展及相关应用。
【关键词】乳液胶黏剂、丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液
前言:
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随着人们对环境保护的愈发重视,环境友好型产品越来越受到普遍的关注,乳液型胶粘剂因具有无毒无害、无环境污染、不易燃易爆、生产成本低、使用方便等优点而逐渐成为未来胶粘剂的发展趋势。 可用于乳液型胶粘剂的聚合物包括丙烯酸及其酯类乳液、聚醋酸乙烯及其酯类(PVAc)乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)乳液、丁苯乳液以及各种共聚型、接枝型、改进型乳液,广泛应用于建筑、涂料、纺织、纸加工、皮革、包装和木材加工等行业。
近年来,随着生产技术水平的提高、原材料供应、质量的改善和乳化剂及助剂质量及品种的提高,我国乳液聚合物胶粘剂取得了长足的进步,产量和质量都有了大幅度的提升。
1.聚丙烯酸酯乳液胶黏剂
聚内烯酸醋乳液型胶粘剂是我国20世纪80年代以来发展最快的一种聚合物乳液胶粘剂,它一般是由内烯酸醋类和甲基内烯酸醋类共聚或加入醋酸乙烯醋等其它单体共聚而成。该胶粘剂耐候性、耐水性、耐老化性能特别好,并目具有优良的抗氧化性和很大的断裂仲长率[1]l,广泛用于包装、涂料、建筑、纺织以及皮革等行业。 1.1聚丙烯酸酯乳液合成工艺
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将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯按计量注入恒
压漏斗中以备用,将十二烷基硫酸钠、OP-10、碳酸氢钠加入三口烧瓶中搅拌5 - 10min,边搅拌边加入1/3的混合单体,搅拌5 - 10 min使单体充分乳化,此时可以看到三口烧瓶中小液滴开始增多,且没有颇的变化;在恒温下开始滴加过硫酸铵和剩余的单体,乳液逐渐变成乳自;剩下的原料在1.5h左右滴加完毕。升温到75左右恒温反应4 - 5 h自然冷却到室温,调节ph = 8 - 10,在0.045MPa 下抽残余单体,出料,既得产品。
聚丙烯酸酯乳液研究进展
聚内烯酸醋乳液型胶粘剂是一类重要的乳液胶粘剂,其独到的特点是耐候性、耐老化性特别好,并具
有优良的抗氧化性。这类胶粘剂粘结
强度高,耐水性好,具有很大的断裂仲长率。针对聚内烯酸醋乳液型胶粘剂的用途,其研究主要集中于印刷、包装、建筑、汽车和医药等行业用复合胶以及压敏胶方面。 纸塑复合是利用胶粘剂把聚内烯或聚醋薄膜与纸质印刷品复合在一起,从而使印刷品表面美观、光亮度高和富有立体感,并具有防潮、防污、防伪、耐折、耐磨等特点。研制乳液型纸塑复合胶粘剂取代传统的溶剂型胶粘剂不仅可以改善产品的外观和使用效果,还可以保护环境。此类粘合剂通常以EA ,BA等为软单体,醋酸乙烯酯(VAc)、等为硬单体,配以少量内烯酸(AA)作为功能单体,采用阴离子与非离子复合乳化剂,在化学、稀释、机械稳定性和耐热、耐水等方面都表现良好[2],选用内烯酸-丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟乙醋-丙烯酸羟丙酯双活性功能单体,则可以大幅度提高产品剥离强度[3]。
压敏胶黏剂是制造压敏型胶黏带常用的胶黏剂。压敏胶黏带是胶黏剂中一种特殊的类型,它是将胶黏剂涂于基材上,加工成带状并制成卷盘供应用户。他是一种略施压力即可瞬间粘接的胶黏剂。
采用乳液法合成丙烯酸酯压敏胶有聚合时间短、聚合物分子量较大、易配制成高浓度低粘度的压敏胶液,生产成本低,操作安全,无污染等优点。
这类压敏胶通常以丙烯酸酯作为软单体,丙烯酸甲酯作为硬单体,以AA、
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丙烯酸-2-烃乙酯(2-HEA)等作为功能单体,其初粘性、持粘性及180°剥离强度得到了很好的统一,涂布性能优良、{胶层透明、光泽度高。或采用核一壳乳液聚合工艺,以VAE乳液为核.以 BA-VAc-HEMA等混合单体为壳,以过硫酸铵加NH4S203-NaHS03氧化还原体系为引发剂,提高压敏胶的粘结性能速度云
丙烯酸酯乳液具有优异的耐候性、耐酸碱性和耐腐蚀性,但它存在着耐水性和附着性差及低温变脆、高温变粘等缺点,限制了其应用。因此,丙烯酸酯乳液的改性受到了广泛的重视,其研究主要集中于有机硅改性、聚氨酯改性和氟改性三个方面。 1)有机硅改性丙烯酸酯乳液
将聚有机硅氧烷和聚丙烯酸酯这两类极性相差很大的聚合物结合在一起,可以得到兼具二者优异性能的新型乳液材料。改性后的丙烯酸乳液及涂料可提高涂膜的硬度、拉仲强度、透气性、耐磨性,抗粘着力、耐水性及耐紫外光照射性等。
有机硅对丙烯酸酯乳液的改性方法一般分为两种:物理改性法和化学改性法。物理改性法一是将有机硅氧烷单体作为附着力促进剂和偶联剂直接加入到丙烯酸酯类乳液中进行改性;一是先将有机硅氧烷制成有机硅乳液,再将它与丙烯酸酯类乳液冷拼共混进行改性。化学改性是指通过化学反应将有机硅氧烷链引入到丙烯酸酯分子链上,使极性相差很大的有机硅氧烷和丙烯酸酯类聚合物,分子间形成化学键。化学改性明显提高两相之间的相容性,在一定程度上控制了有机硅分子链的表面迁移和有机硅
的微观形态,从而比简单物理共混的乳液性能优越,具有更好的发展前景。
王世泰研究了以OP-10、十一烷基硫酸钠为乳化剂,以K2S2O8、为引发剂,以八甲基环四硅氧烷(D4)与丙烯酸丁酯为主要单体。制取乳液胶粘剂用于改善涂布纸的光泽度和平滑度等指标。张心亚引入特种有机硅烷Wetlink78合成了单组分乳液丙烯酸酯乳液胶粘剂,显著地改善乳液丙烯酸乳液胶粘剂的湿态和干态粘接性能和贮存稳定性,提高乳液丙烯酸乳液胶粘剂的撕裂强度和耐持久性,提高拉伸强度并同时保留伸长率性能。
2)聚氨酯改性丙烯酸酯乳液
丙烯酸酯有遇热发粘、遇冷发脆的缺点,采用对温度变化敏感性较小的聚氨
酯对丙烯酸酯进行改性能发挥各自的优势,使乳液及胶膜的性能得到明显的改善。
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艾照全等研制出一种聚氨酯改性丙烯酸酯(PU-AA)为主体的含有多种功能基的水基型系列装磺装饰胶粘剂,分别用作高频胶,热合胶和冷粘胶。研究表明,PU含量愈高,产品的粘接强度愈大,但产品稳定性下降。Tg高的胶粘接强度受PU的影响更大。Rohn-hass研制出一种食品包装用水性丙烯酸一聚氨酯复合体系胶粘剂,相对于单组份丙烯酸胶粘剂体系,粘结性能、耐湿性能和耐各种产品性能均有提高,性能相当于或优于聚氨酯分散体粘结剂,具有更长的产品储藏期,施胶过程中机械性能更优。
心心board聚丙烯酸酯乳液应用
我国合成胶黏剂产量己从1993年的84万吨增长到1998年的206.3万吨,年平均增长率为29.1 %。1998年,丙烯酸酯乳液产量为28.0万吨,占胶粘剂总产量的13.5%。
丙烯酸酯乳液主要用于建筑涂料和压敏胶,其次是皮革、纸加工、非织造物、建筑粘接剂和密封剂和织物加工(如涂料印花、织物涂层等)等部门。1998年产量达28万吨,比1997年增长44.3%,其中用于压敏胶约10万吨,建筑业约11.0万吨。
乳液型压敏胶带大量用做表面保护,如汽车、飞机、机械零件、电器、木制品、塑料成型制品等都需要。1998年我国压敏胶带的年销售量己达24.9亿平方米,仅次于美国和日本,其中丙烯酸酯乳液压敏胶约占50%左右,可见丙烯酸酯乳液压敏胶在压敏胶工业中的重要作用。丙烯酸酯压敏胶带、双面胶带、保护胶带等不仅在产量上,而目在粘接和涂布性能上都有较大提高,适用于各种用途的胶带产品不断涌现,但仍以通用型为主,一些特种胶带仍需进口,如高强度双面胶带、耐高温美纹纸胶带、阻燃胶带魔术胶带和防晒膜及标志胶带等。
丙烯酸酯乳液共聚物胶粘剂广泛用于纺织、包装、建筑、汽车、木制品、电器、玩具和医药等行业。
在纺织行业,主要用于涂料印花、非织造物粘合、织物商标、服装中间衬料、经纱上浆等。
在包装行业,主要用做压敏胶粘剂,其次用于纸、纤维、塑料间的相互粘合。
乳液型丙烯酸酯压敏胶呈现饱和化合物、不易水解、制成的胶带耐光性、抗氧性较好,对多种基材有优良的附着力,因此得到了飞速的发展。
由于丙烯酸酯乳液的粘接性能好粘附力强、耐紫外光、耐老化、保性能好、无毒无气味,在建筑行业,普遍用做建筑物的内外墙涂料,尤其是做为外墙涂料。另外,还可用来制作嵌缝膏和玻璃腻了以及地板胶等。
在汽车行业,主要用于汽车内装饰的粘接。
另外,用于木制品、电器、玩具、医药行业的丙烯酸酯类胶粘剂既可做压敏胶用,又可直接用来粘接木器纸板、塑料等。
2. 醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)乳液
醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)乳液合成工艺简述
管道乙烯经乙烯压缩机压缩至15MPa进入高压乙烯贮罐,根据反应需要及时供给,VAC单体通过VAC贮罐按配方要求,加入反应釜,其它辅料按操作要求逐一加入反应釜中如表面活性剂催化剂等。
聚合反应采用中压乳液聚合工艺,其反应系统由反应釜、循环泵和换热器组成的外撤热循环反应系统。原料VAC单体及表面活性剂在反应开始前部分加入此时为内循环系统运转。当温度上升到80℃压力达6MPa时连续加入定量VAC单体、表面活性剂、催化剂,同时通入定量乙烯。反应过半时逐步降低乙烯通入量,当残存VAC含量达到规定值时反应终止。利用釜内余压将反应物料压入脱泡坛把残存乙烯解吸出来,经分离器后进入火炬烧掉,脱泡坛内经解吸过物料,经过滤器过滤后,进入成品调整坛,调整到合格产品后由自动包装机装桶出。
醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)乳液研究进展
.1外加助剂改性
所用的助剂涉及到增塑剂、增粘剂、填料、交联剂等,其中以外加交联剂的方法运用较多。常用的交联剂有脲醛树脂、三聚氰胺一甲醛树脂、酚醛树脂和乙