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
[J].平原大学学报.2000,17(4):36~37
[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
性能[J].胶体与聚合物.2000,18(3):35~36
[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
【责任编校 尚思】 第18卷 第2期刘德峥等:丙烯酸改性聚乙酸乙烯酯乳液的合成与性能69