丙烯酸改性聚乙酸乙烯酯乳液的合成与性能

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收稿日期:2000-12-30 作者简介:刘德峥(1951—),男,汉族,副教授,研究方向:精细有机合成。丙烯酸改性聚乙酸乙烯酯乳液的合成与性能

刘德峥 苗郁 刘伟 周建伟

(平原大学化工系河南新乡453003)

摘 要:采用乳液聚合制备了新的丙烯酸改性的聚乙酸乙烯酯(PVAC)乳液。考察了丙烯酸改性的PVAC乳液的性能。

研究结果表明:经改性后的共聚乳液,不仅提高了粘接强度和抗水性,而且可降低成本。

关键词:丙烯酸;聚乙酸乙烯酯乳液;抗水性;粘接强度

中图分类号:TQ325.5 文献标识码:A 文章编号:1008—3944(2001)02—0068—02

聚乙酸乙烯酯(PVAC)乳液对多孔性物质具有较强的粘合

力,在木材加工、家具组装、建筑装潢、织物粘接、印刷装订和包

装材料等方面得到广泛的应用。但是乙酸乙烯酯原料成本较

高,而且乳液的抗水性、抗冻性和贮存稳定性较差,故国内外都

将其改性作为开发研究的重点[1-5]。

本文采用交联性单体丙烯酸与乙酸乙烯酯进行乳液聚合,

用部分缩甲醛化的聚乙烯醇作为乳化稳定剂,并采用复配乳化

技术,既提高了PVAC乳液的抗水性和贮存稳定性,又提高了乳

液的粘接性能,并可减少乙酸乙烯酯单体的耗量,降低生产成

本。

1实验部分

1.1原料和仪器

乙酸乙烯酯(VAC),工业品,聚合级,北京有机化工厂生产;

聚乙烯醇(PVA),工业品,平均聚合度1799±50,纯度≥90.5%,

北京有机化工厂生产;乳化剂OP-10,工业品,上海助剂厂生

产;十二烷基苯磺酸钠(SDBS),化学纯,上海试剂一厂生产;过硫

酸铵(APS),化学纯,北京化工厂生产;甲醛,工业品,兰州化学工

业公司生产;碳酸钠,工业品,天津碱厂生产;邻苯二甲酸二丁酯

(DBP),工业品,北京化工三厂生产;盐酸,化学纯,新乡化学试剂

厂生产。

NDJ-1型旋转粘度仪,Fb-4000型离心机,拉力试验机。

1.2实验方法

1.2.1乳化稳定剂PVA的缩甲醛化

取PVA45g、去离子水350g装入三颈烧瓶中,搅拌升温至

95℃使其全部溶解,降温至80℃,加入盐酸溶液调PH值至1~

2;然后将18g甲醛在30min内滴加完,保温反应45min。用Na-

CO3溶液调PH值为5~6,待用。

1.2.2乳液的制备

将上述缩醛化的PVA溶液冷却至70℃,加入适量由OP-

10和SDBS组成的复合乳化剂,以及总量1/3的引发剂APS溶

液,搅拌均匀后缓慢加入部分VAC单体,当溶液出现乳白色后,

补加APS溶液,并滴加VAC和AA混合单体,约在2h加完;其

间反应温度控制在73℃~75℃。然后将所余的APS溶液加入,

逐渐升温至90℃反应30min。降温至60℃,加入增塑剂DBP,搅拌均匀,加入少量NaCO3溶液中和乳液至PH值为6~7,搅拌

20min,降温至50℃,放料。实验中主要原料的质量为VAC40g、

PVA8g、APS0.2g,复合乳化剂1g、AA分别为0,1.5,2.5,3.5,4.

5g,再加水至总量约为100ml。

1.3性能测试

1.3.1PH值

用精密PH试纸测定。

1.3.2固体质量分数

在已恒重的称量瓶中,准确称取2.0g(精确至0.001g)乳液

样品,放入设有通风装置的烘箱中,在110℃条件下干燥至恒重,

放入干燥器中冷却至室温,称质量。平行测定3个样品,求其平

均值。

乳液固体质量分数(%)=恒温干燥层试质量试样取样质量×100%

1.3.3粘度

采用NDJ-1型旋转粘度仪,按GB11175-89规定进行。

1.3.4离心稳定性

在5ml的塑料离心管内注入适量乳液样品,放入离心机中,

转速1200r/min,观察15min或30min后的乳液状态。

1.3.5成膜性

注入一定量乳液于表面皿中,自然干燥后观察膜的状态。

1.3.6吸水率

取约0.2g左右的膜置于清水中浸泡24h后用滤纸吸干表

面水份,称质量

吸水率(%)=浸泡后膜质量-干膜质量干膜质量×100%

1.3.7粘接强度

准备好宽20mm的适量长的木片,把乳液涂于木片上,涂布

面积为20mm×15mm。粘接后,自然干燥,分别测干态和泡水

24h且干后的粘接强度,拉力机拉伸速率为200mm/min。

2结果与讨论

2.1改性乳液的稳定性

对AA改性PVAC乳液进行离心稳定性实验,发现旋转

15min或30min均未出现分层现象,这可能是因为体系中生成了

P(VCA-AA)的共聚物,增加了PVAC与其的相容性,故而稳定 第18卷 第2期2001年5月平原大学学报JournalofPingyuanUniversityVol.18 No.2May.2001 性优良,贮存时间长(其结果见表1)。

2.2改性乳液的膜性能

在自然干燥条件下,该乳液具有良好的成膜性,所得胶膜透

明光滑、富有韧性。这是线型共聚物分子的柔软性所致。胶膜

的吸水性试验结果见表1。

表1乳液膜吸水率比较

测试指标普通PVAC乳液改性PVAC乳液

固体质量分数/%40~5040~50粘度/Pa·s22

贮存稳定性/d36180膜吸水率/%33.5327.50

由表1可以看出,改性后乳液膜的抗水性明显得到提高。

这是PVA在酸性条件下与甲醛进行缩醛反应,在相邻分子的羟

基间形成六元环缩醛,减少了PVA分子的羟基数目,使自身的

抗水性增强,从而提高了乳液膜的抗水性;另外引入了具有交联

作用的AA与VAC进行共聚,乳液在成膜过程中分子进一步交

联,固化后的膜层的抗水性得以提高。

2.3改性乳液粘合剂的粘接性能

改性乳液粘合剂对木片的剪切强度见表2。

表2AA用量对粘接强度的影响

AA的质量/g01.52.53.54.5

干态强度/MPa3.103.603.823.833.81泡水后强度/MPa2.632.882.942.982.95 由表2可见,改性乳液的粘接强度和抗水性随AA用量增加

均得以提高。这是由于引入了具有内交联作用的AA进行共聚,

乳液在胶合过程中分子进一步交联,固化后的胶层和其他热固

性树脂一样,具有不溶、不熔的性能,使乳液的粘接强度和胶膜

抗水性、抗热性得以提高。

3结论

通过实验研究发现,AA可用来改性PVAC乳液,便乳液具

有较好的稳定性、成膜性、粘接性和抗水性,并使VAC单体用量

减少,原料成本降低。

参考文献[1]日本公开特许昭61-197649

[2]日本公开特许昭61-252280

[3]刘德峥,黄艳芹.EVA改进聚乙酸乙烯酯乳液性能的研究

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[4]李盛彪,孙争光,朱杰等.有机硅改性聚醋酸乙烯酯的合成与

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[5]施利毅,钱建芳,张剑平.新型耐水性聚醋酸乙烯酯乳液粘合

剂的研制[J].中国胶粘剂,1997,6(1):30

TheComposeandCapabilityofModifiedPVACLatexbyAcrylicAcid

Liude_zeng;Miaoyu;Liuwei;Zhoujian_wei

(DepartmentofChemicalEngineering,PingyuanuUniversity,Henan,Xinxiang,453000)

Abstract:PVAClatexispreparedbythepolymerizationofthenewtypeofethylenecarboxylicacid.Inthispapev,

isbeexploratedthecapabilityofPVAClatexofethylenecarboxylicacid.Theresultmanifetatesthatthemodification

offhepolymerizationnotonlyenhancetheadhesionintensitybutalsodetractthecoat.

Keyword:ethylenecarboxylicacid;PVAClatex;waterresistance;adhesionintensity

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