聚醋酸乙烯乳液胶粘剂的合成与配方.docx

聚醋酸乙烯乳液胶粘剂的合成及配方以聚合物微粒(粒径在0.1-l0μm)的形式分散在水中成稳定乳状液，称为聚合物乳液，简称乳液。聚醋酸乙烯乳液胶粘剂，也称乳白胶、白胶。它是以醋酸乙烯为单体，水为分散介质，通过乳液聚合制得。聚醋酸乙烯乳液胶粘剂因其是水基胶粘剂，无污染，不燃烧，具有粘接强度较高、固化速度较快、使用方便、无毒、价格低廉、耐稀酸、耐稀碱、耐油、贮存期较长等特点，对多孔材料如木材、纸张、棉布、皮革、陶瓷等有很强的粘合力，初始粘接强度较高，因而被广泛应用于木材加工、家具制造、建筑装修、纸品加工、书籍装订、织物处理、卷烟接嘴、汽车内装饰、铅笔生产、工艺品制造、皮革加工、瓷砖粘贴、标签固定、造纸工业、乳漆制造等很多领域。我国聚醋酸乙烯乳液的用量，按用途分配大致为胶粘剂53％(质量)、印刷11％(质量)、卷烟12％(质量)、涂料和建筑18％(质量)、织物加工1％(质量)、其他5％(质量)。聚醋酸乙烯乳液胶粘剂也存在一些缺点，如耐水性差，尤其是不耐沸水；易吸湿，潮湿环境易开胶，不耐久；耐热性差，固化后的胶层具有热塑性；软化点低(40-80℃)，随着温度升高，强度急剧下降，也易出现蠕变现象，不能用于使用温度较高的场合，耐冻融性差，-5℃以下冻结，产生破乳现象、在冬季贮存、运输中需特别注意保温。聚醋酸乙烯乳液既可以直接作为胶粘剂，也可以通过在聚醋酸乙烯乳液中加入其他添加剂，如增塑剂、抗氧剂、消泡剂、防腐剂、防冻剂、填料等以改进其性能，配制成所需要的胶粘剂。1 聚醋酸乙烯乳液胶粘剂的合成1．1 主要原材料(1)单体 单体为醋酸乙烯，也称醋酸乙烯酯(VAC)，结构式为CH3C0OCH＝CH2乳液聚合同于自由基型加聚反应，对单体的纯度要求很高，单体在贮存时，常加入阻聚剂以防止自聚，聚合前应除去阻聚剂，或采取在聚合时适量地多加一些引发剂的方法以去除阻聚剂。(2)乳化剂 反应一般使用两种非离子型乳化剂，即壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和聚乙烯醇(PVA)。其中聚乙烯醇除作乳化剂外，也起保护胶和增稠剂的作用，所以其用量较大。也可适量地加入少许的阴离子乳化剂。乳化剂的品种和用量对乳液的稳定性、粒度大小的分布、胶的性能等都有很大的影响。(3)引发剂 过硫酸盐，如过硫酸铰(APS)、过硫酸钾可以作为引发剂。乳液聚合一般都用水溶性引发剂，用量为单体量的0.5%(质量)左右。过硫酸盐的加入，会使体系的pH值降低，致使反应速度减慢、乳液粒子变粗，甚至发生凝胶破乳等现象，所以使用时需加入碳酸氢钠等调节控制pH值。(4)其他助剂 增塑剂 邻苯二甲酸二丁酯(DBP) 防腐剂 亚硝酸钠、苯甲酸钠 消泡剂 辛醇 分散刑 甲醇 防冻剂 乙二醇(5)水 采用去离子水，因为自来水中含有金属离子，对聚合反应有阻聚作用，如果用自来水作原料需加入整合剂乙二胺四乙酸。1．2 聚醋酸乙烯乳液合成机理乳液聚合的引发反应在胶束内发生，聚合反应主要是在引发后的胶束中以及由此形成的聚合物微粒中进行的，单体液滴主要起单体储藏的作用。由于胶束的数目非常大，一个胶束中几乎只可能含合一个自由基，因此链终止速度显著降低，致使乳液聚合速废快，所得聚合物分子量高。醋酸乙烯乳液聚合，属自由基聚合反应类型，遵循自由基聚合反应的一般规律，需要经过链引发、链增长和链终止3个主要阶段。下面介绍聚合反应的机理。(1)聚合反应的链引发 将单体、水、乳化剂、引发剂等物料加入到反应器中，经搅拌形成乳状液。醋酸乙烯乳液聚合通常采用过硫酸盐作引发剂，如过硫酸钾或过硫酸铵，在加热时反应体系中的引发剂分子受热分解生成自由基。通常反应体系中水为连续相，其中溶解有少量单体分子、单分子状态存在的表面活性别分子、还有呈聚集态存在的胶束、溶解有单体分子的胶束和单体液滴。引发剂自由基被胶束所吸附而进入胶束之内，当自由基扩散进入单体增溶的胶束时，硫酸根离子型白由基则与醋酸乙烯单体结合，形成单体自由基。(2)聚合反应的链增长 上述单体自由基再与单体结合引发聚合，形成链自由基，而消耗的单体不断由单体液滴经过水相扩散进入胶束进行补充，如此继续下去，引发单体分子开始聚合反应，使聚合链不断增长，从而得到高分子量聚合物。而胶束则为生成的聚合物所膨胀，形成了单体溶胀的聚合物活性微粒。它继续进行反应，直至第2个自由基扩散进入此微粒时而导致链终止。这样就形成了表面吸附了单分子乳化剂层的聚合物乳胶微粒。随着引发剂的继续分解，胶束内的引发反应不断发生，活性微粒数目迅速增加，而此时链终止速度尚较小，故总聚合反应速度呈上升的趋势。当单体转化率达到10％-20％时，反应体系中的乳化剂分子多以单分子层的形式被吸附于聚合物微粒的表面，而水相中乳化剂的浓度则下降到临界胶束浓度之下，不再形成新的胶束，也不再形成新的聚合物微粒。单体继续由单体液滴进入活性微粒之中进行补充，