石油化工 聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的制备及表征 刘勇 西北民族大学化工学院化学工程与工艺甘肃兰州７３０１２４ 摘要：聚醋酸乙烯酯乳胶为乳白色粘稠液体，众多不同颜色的涂料可由加入各色色浆配置而成。该涂料主要用于建筑物的内外 墙涂饰，性能优异。实验主要制备聚醋酸乙烯酯乳胶涂料，并对其相关性能进行表征。实验结果聚醋酸乙烯酯乳胶涂料为白 色粘稠状、均一液体，ｐＨ＝６，粘度为４７．６５ｓ，表干时间为５ ３ｓ，固含量为２０％。 关键词：聚醋酸乙烯酯乳胶；涂料；表征 中图分类号：ＴＱ６３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—５７９９（２０１５）０５—０１６２—０１ 引言 通过乳液聚合得到聚合物乳液，其中，聚合物以微胶粒的 状态分散在水中。当涂刷在物体表面时，随着水分的挥发， 微胶粒互相挤压形成连续而干燥的涂膜。这是乳胶涂料的基 础。另外，还要配入颜料、填料以及各种助剂如成膜助剂、 颜料分散剂、增稠剂、消泡剂等，经过高速搅拌、均质而成 乳胶材料。 乳胶涂料的出现是涂料工业的重大改革，它以水为分散 介质，克服了使用有机溶剂的许多缺点，因而得到了迅速发 展。 １实验原理及实验步骤 １．１主要仪器与药品 主要仪器：四口烧瓶（２５０ｍ１）、电动搅拌器、温度计 （０～１ｏ０℃）、．球形冷凝管、滴液漏斗（６０ｍ１）、控温水浴 锅、高速均质搅拌机、砂磨机、塑料杯、调漆刀、漆刷、水 泥石棉样板。 实验药品：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、乳化剂０ｐ一１０、去离 子水、过硫酸铵、碳酸氢钠、邻苯二甲酸二丁酯、六偏磷酸 钠、丙二醇、钛白粉、碳酸钙、磷酸三丁酯。 １．２实验方法 １．２．１质量分数为１ Ｏ％的六偏磷酸钠的配制方法： 准确称取ｌ０．０ｇ六偏磷酸钠，加入９Ｏ．Ｏｇ蒸馏水中，搅拌使 其充分溶解即可。 １．２．２聚醋酸乙烯酯乳液的制备 （１）聚乙烯醇的溶解： 在装有电动搅拌器、温度计和球形冷凝管的２５０ｍｌ四口烧 瓶中加入３０ｍｌ蒸馏水和０．３５ｇ乳化剂０Ｐ一１Ｏ，搅拌，逐渐加入 ２ｇ聚乙烯醇。加热升温，至９０℃保温１ｈ，冷却备用。 （２）过硫酸铵溶液的配制： 将０．２ｇ过硫酸铵溶于水中，配成质量分数５％的溶液。 （３）聚合： 往四口烧瓶中加入１７ｇ醋酸乙烯酯和２ｍｌ过硫酸铵水溶液。 开动搅拌器，水浴加热，保持温度在６５—７５℃。当回流基本消 失时，温度自升至８０—８３℃时用滴液漏斗在２ｈ内缓慢地、按比 例地滴￣Ｈ２３ｇ醋酸乙烯酯和余下的过硫酸铵水溶液，加料完毕 后升温至９０—９５℃，保温３０ｍｉｎ至无回流为止。冷却至５Ｏ℃， 加入３ｍｌ左右质量分数５％碳酸氢钠水溶液，调整ｐＨ至５－６。然 后慢慢加入３．４ｇ邻苯二甲酸二丁酯。搅拌冷却ｌｈ，即得白色 稠厚的乳液。 ・ １．３数据记录与处理 １．３．１聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的配制 把２０ｇ去离子水、５ｇ质量分数１０％六偏磷酸钠水溶液以及 ２．５ｇ丙二醇加入搪瓷杯中，开动高速均质搅拌器，逐渐加入 １８ｇ钛白粉、８ｇ滑石粉和６ｇ碳酸钙，搅拌分散均匀后加入０．３ｇ 磷酸三丁酯，继续快速搅拌ｌＯｍｉｎ，加入４０ｇ聚醋酸乙烯酯乳 液，直至搅匀为止，即得白色涂料。 １．３．２测产品ｐＨ值 用玻璃棒蘸取少量产品，滴到ｐＨ试纸上，并与标准比色卡 对比。 １．３．３测表干时间 １６２ 将上述制各好的聚醋酸乙烯酯乳胶涂料涂于墙面上，用手 指触摸涂料，经过一定的时间后，再次用手指触摸涂料，尽 量让时间间隔小一些，如此重复，直到涂料表面不出现指纹 为止，此时，记下这一过程所经历的时间，即为产品的表干 时间。 、 表１产品的性能 １．３．４测涂料的固含量 取一干燥的表面皿，称重，记为ｍ（表面皿）。用表面皿 称取１ｇ试样，准确ＮＯ．１ｇ并使之流平，记为ｍ（试样）。对于 高粘度产品，最好用水稀释，将其置于一定温度（１０５℃）的 电烘箱中部干燥６０ｍｉｎ，取出冷却至室温后称重，记为ｍ（烘 干后），依据相关公式计算聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的固含 量。 表２产品的固含量 １．３．５测粘度 产品的粘度用涂一４粘度杯测量：在一定的温度下，塞住 该粘度杯的流出孔，往粘度杯中加入己制备好的聚醋酸乙烯 酯乳胶涂料，使得产品的液面与粘度杯的边缘平齐。拿开塞 子，让涂料垂直流出，用秒表记录产品从一开始流出时到断 开时所经历的时间，即为产品的粘度。 表３产品的粘度 ２实验总结与展望 实验测得聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的粘度为４７．６５ｓ，该值在 理论值３５－７５ｓ范围内，说明实验制得该产品基本合格。 由于我国工业涂料企业盈利差，又缺乏从市场需求的角度 持续系统的研究企业的产品和提高服务的意识，企业成了以 复配为主的简单加工业，可持续发展能力差。这不仅是浪费 资源，污染环境，而且给生产和施工场所带来危险性，如火 灾和爆炸。而乳胶涂料以水为溶剂，所以安全无毒。目前乳 胶涂料广泛用作建筑涂料，并己进入工业涂装的领域。 参考文献 ［１］宁静．醋酸乙烯酯／叔碳酸乙烯酯乳液共聚［Ｄ】．浙江大学， ２００７． ： ［２］刘春艳．聚醋酸乙烯酯乳液聚合若干关键问题的研究［Ｄ］． 湖南大学，２００７． ［３］吴伟剑，顾继友，田锋，刘海英．三聚氰胺甲醛树脂改性聚 醋酸乙烯酯共聚乳液的研究［Ｊ】．中国胶粘剂，２００６． ［４］陈康荣，黄丽容．醋酸乙烯酯树脂乳液改性制备水性热封 胶［Ｊ］．中国胶粘剂，２００４． ‘ ［５］周新华，涂伟萍，夏正斌．叔碳酸乙烯酯改性醋酸乙烯酯乳 液的制备［Ｊ］．粘接，２０Ｏ３．
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I 摘 要
随着人们环境保护意识的不断增强，开发绿色环保型产品已成为各行各业发展的主流方向。聚醋酸乙烯酯乳液俗称白乳胶，是应用最广的胶粘剂之一，由于它为水基胶粘剂，具有其他胶粘剂不可比拟的无毒、无腐蚀和优良的环保性能，并且原料来源广泛，成本较低，在胶粘剂中所占比例也越来越大，但白乳胶也存在一些性能上的不足，如耐水性，耐热性，抗蠕变性，耐寒性及耐机械稳定性等均较差。因此，需要对聚醋酸乙烯酯乳液的合成工艺进行研究，确定最佳工艺条件，或对聚醋酸乙烯酯乳液进行改性，以提高其各方面的性能，也扩大其应用领域。
本文重点阐述了聚醋酸乙烯酯乳液合成原理，最佳合成工艺及改性研究。在其应用上，除普遍适用于木材的粘合以外，聚醋酸乙烯酯类胶粘剂正渐渐的被应用于建筑等很多行业，并且，本文针对目前研究较少的胶类降解的研究给予简单的分析。
关键字：聚醋酸乙烯酯；合成；改性；应用 本科生毕业设计(论文）
II Abstract
Along with the enhancement of people’s environment protection consciousness,
the green environment protection product has become the mainstream. The polyvinyl
acetate emulsion is named the white emulsion, which is one of the most widely used
adhesives. Because it is water base adhesive, comparing with other adhesives it is
non-toxic, non-corrosion and fine environment protection performance. The raw
实验2 聚醋酸乙烯酯乳胶的合成和乳胶漆的制备
乳胶漆是一种用途广泛的新型涂料，具有价格低廉、使用简便、耐水性好、绿色环保、安全无毒等优点。其中内墙涂料以价廉物美的醋酸乙烯酯共聚类乳胶漆应用最多。丙烯酸酯共聚类乳胶漆与其它乳胶漆品种相比，有较好的耐候性、耐水性、抗磨损性和保色性，应用面也较广。近年来也开始在金属物表面上防腐上得到应用。本实验合成了聚醋酸乙烯酯乳胶，制备了乳胶漆并测定了其性能。
树脂以微细粒子团(粒径0.1—2.0μm)的形式分散在水中形成的乳液称为乳胶。乳胶可分为分散乳胶和聚合乳胶两种。在乳化剂存在下靠机械的强力搅拌使树脂分散在水中而制成的乳液称为分散乳胶。由乙烯基类单体按乳液聚合工艺制得的乳胶称为聚合乳胶。用于制取水性涂料的聚合乳胶主要有聚醋酸乙烯乳胶、聚丙烯酸酯乳胶、丁苯乳胶以及醋酸乙烯与其它单体共聚的乳胶。
乳液聚合是在搅拌下、利用乳化剂使单体在水中分散成乳液而进行的聚合反应。乳化剂可用阴离子型或非离子型表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠，乳化剂OP-10、聚乙烯醇等。聚乙烯醇是醋酸乙烯酯聚合常用的乳化剂，它兼起着增稠和稳定胶体的作用。
乳液聚合所用的引发剂是水溶性的，如过硫酸盐。当溶液的PH值太低时，过硫酸盐引发的聚合速度太慢。因此乳液聚合要控制好PH值，使反应平稳，同时达到稳定乳胶液分散状态的目的。
要把乳胶进一步加工成涂料，必须使用颜料和助剂。基本的助剂有分散剂、增稠剂、防霉剂、增塑剂、消泡剂、防锈剂等，有时还按涂料的具体用途加入其它助剂。常用助剂如下所示：
(1)分散剂（相润湿剂）：这类助剂能吸附在颜料粒子的表面，使水能充分润湿颜料并向其内部孔隙渗透，从而使颜料能研磨分散于水相乳胶中，分散态的颜料微粒不会聚集和絮凝。用无机颜料时，常用六偏磷酸钠或多聚磷酸盐等作分散剂，它们能使颜料在水中分散良好。有机颜料多用表面活性剂作为分散剂。
研究・开发 啸机・ｌ材料，２００８，２２（５）：２８ｌ～２８５ ＳＩＬＩＣＯＮＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ
有机硅改性聚醋酸乙烯酯乳液的制备与性能术
廖俊，刘兴海 （武汉大学有机硅化合物及材料教育部工程研究中心，武汉４３００７２）
摘要：采用种子乳液聚合，以聚乙烯醇（ＰＶＡ一１７８８／ＰＶＡ一１７９９）为保护胶体、以十二烷基硫酸钠 （ＳＤＳ）和壬基酚聚氧乙烯（２０）醚（ＯＰ一１０）作复合乳化剂、以过硫酸铵（ＡＰＳ）为引发荆，在７５℃的 奈件下，合成乙烯基三乙氧基硅皖（ＷＤ一２０）改性聚醋酸乙烯酯（ＰＶＡｃ）乳液。实验采用单体半连续滴 加工艺，考察了ＷＤ一２０用量对共聚物性能和乳液聚合反应的影响，并用红外光谱仪和粒度仪对共聚物的 结构及性能进行了表征 结果表明，ＷＤ一２０用量占单体总质量的３％时，ＰＶＡｃ乳液的稳定性好，涂膜的 耐水性明显提高，乳胶粒粒子分布较窄。 关键词：乙烯基三乙氧基硅烷，醋酸乙烯酯，乳液，耐水性 中图分类号：０６２７．４ｌ ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—４３６９（２００８）０５—２８１—０５ 聚醋酸乙烯酯（ＰＶＡｃ）乳液俗称白乳胶， 是目前使用量较大、较重要的合成树脂乳液。 ＰＶＡｃ乳液具有成本低廉、无味、无毒、使用 方便、无环境污染、节约资源等特点，广泛应 用于木材加工、织物粘接、家具组装、包装材 料、建筑装潢等领域。但是ＰＶＡｃ均聚乳液耐 水性差，在湿热条件下粘接强度降低；最低成 膜温度较高，抗蠕变性差；耐寒性、机械稳定 性和耐电解质稳定性较差，这些缺陷制约了其 在特定条件下的使用¨。有机硅聚合物具有优 异的耐水性、耐热性、耐高低温、较好的机械 稳定性和耐电解质稳定性等特性 。因此采用 有机硅化合物对ＰＶＡｃ乳液进行改性，在ＰＶＡｃ 中引入ｓｉ～０一ｓｉ键可以提高ＰＶＡｃ乳液和皎膜 的性能，进一步拓宽ＰＶＡｃ乳液的应用领域。 黄世强等人用含氢聚硅氧烷改性ＰＶＡｃ乳液， 使其具有优良的成膜性、粘接强度和耐水耐寒 性 。付永山等人以 一甲基丙烯酰氧丙基三甲 氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷改性丙烯酸酯乳 液，使乳液的稳定性和膜性能大大改善 Ｊ。但 以乙烯基三乙氧基硅烷（ＷＤ一２０）直接与醋 酸乙烯酯共聚，制备有机硅改性聚醋酸乙烯酯 乳液的研究鲜见报道。本实验采用种子乳液聚 合，引入ＷＤ一２０单体，合成了有机硅改性 ＰＶＡｃ共聚乳液。 １ 实验 １．１主要原料及仪器 聚醋酸乙烯酯（ＰＶＡｃ）：工业级，使用前经 常压蒸馏，取７１～７３ ｃｃ馏分，天津（香港）新 通精细化工有限公司；聚乙烯醇：ＰＶＡ一１７９９ 和ＰＶＡ一１７８８，工业级，平均聚合度为１ ７００， 成都市联合化工试剂研究所；ＷＤ一２０：工业 品，湖北武大有机硅新材料股份有限公司；过硫 酸铵（ＡＰＳ）：ＡＲ，广东西陇化工厂；碳酸氢 钠：ＡＲ，上海红光化工厂。 恒温水浴锅：ＨＨ一￥２１—４，北京长安科学 仪器厂；旋转式黏度计：ＮＤＪ一７，上海安德仪 器设备有限公司；增力电动数显搅拌器：ＪＪ一１， 金坛市宏华仪器厂；激光衍射粒度分析仪：Ｍａｓ． ｔｅｒＳｉｚｅｒ ２０００，英国Ｍａｌｖｅｎ公司；红外光谱光谱 仪：ＡＶＡＴＡＲ ３６ＯＦＴ—ＩＲ，美国Ｎｉｃｏｌｅｔ公司。 １．２乳液合成 在配有搅拌器、冷凝回流管和温度计的四口 烧瓶中，依次加入一定量的１０％ＰＶＡｅ溶液和乳 化剂，然后在４０℃的水浴中搅拌乳化０．５ ｈ；加 入ＷＤ一２０质量分数为３０％的聚醋酸乙烯酯单 收稿日期：２００８—０７—１４。 作者简介：廖俊（１９７ｌ一），高级工程师，主要从事有机硅 材料研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉａｏｊｕｎ００１＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。 基金项目：湖北省自然科学基金（２００５ＡＢＡ０３４）。
