乳白胶(聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂)是一种以水为分散相,粘结力强,粘度适中,无毒､无腐蚀､无污染的现代绿色环保型胶粘剂品种[1-5]｡该类胶自工业化生产以来发展迅速,是胶粘剂行业中主要胶种之一｡尤其在木器制作和家庭装修行业是首选品种[3]｡但乳白胶的耐水､耐寒和剪切力差等缺点,使其应用受到限制｡本研究采用乳液聚合时加内交联剂丙烯酸和乳液聚合后外混脲醛树脂的方法,对乳白胶进行改性｡使改性后乳白胶耐水､耐寒､剪切强度及稳定性相对普通白乳胶有较大提高｡
1 实验部分
1.1 实验原理
醋酸乙烯乳液聚合生成乳白胶是按自由基反应历程进行[2]｡加入内交联改性剂丙烯酸与醋酸乙烯共聚,使聚醋酸乙烯分子中引入了羧基极性基团,其分子活性及韧性得以增加｡丙烯酸也与乳液聚合中的保护胶体聚乙烯醇发生酯化反应,破坏了保护胶体的对称性,增加了乳液的稳定性｡共混脲醛树脂的加入,使乳白胶具有了热固性树脂的特点｡聚合时主要反应式如下:
1.2 原料与仪器
醋酸乙烯 工业品 北京化工厂 丙烯酸 CR 沈阳试剂厂,
聚乙烯醇 1799型北京化工厂 脲醛树脂 自制,
过硫酸铵 CR河北化工厂, OP-10 CR沈阳化工厂,
邻苯二甲酸二丁酯 CR 沈阳化工厂,恒温水浴 JB-50-D电动搅拌器 四口瓶｡
1.3 实验方法
将定量的保护胶聚乙烯醇在反应器中逐渐升温于
1.4 胶液性能测试方法
试样制备
试片为厚度3
耐水实验
将固化后的试件,分别于
抗冻实验
将固化后的试样置于冰箱中,在
2结果与讨论
丙烯酸内交联改性乳白胶的产品性能受其聚合时各种因素的影响[3,4],现将其聚合时引发剂､乳化剂､改性剂用量对产品性能的影响结果做如下讨论｡
2.1 引发剂用量的影响
前已述及该聚合反应为自由基反应历程,体系中加入引发剂产生自由基,引发烯类单体聚合｡引发剂加入量不足,单体聚合速度较慢,体系中物料以单体形式存在,反应液回流较快｡引发剂加入量过大浓度太高,聚合速度过快,引起爆聚现象｡根据实验结果,选择加入引发剂为混合单体的0.15%｡实验结果如表1｡
2.2 乳化剂用量的影响
乳化剂的用量直接影响聚合后胶液的稳定性｡乳化剂用量不足,胶液易破乳,而用量过大,胶液内存在大量泡沫不均匀｡只有乳化剂加入量适当,胶液才呈现出细腻､均匀的优良外观｡确定最佳乳化剂用量为混合单体质量的1.2%｡反应结果如表2｡
2.3 丙烯酸加入量的影响
丙烯酸为内交联改性剂,成为聚合物链的一部分[5]｡加入量小时,乳液不稳定,易破乳分层,固含量也相对较低,胶接后剪切强度小｡加入量增加,胶液细腻､均匀,固含量增大,胶接物剪切强度提高｡加入量继续增大,乳液各项指标均不再有明显增加｡综合各因素影响,选择改性单体丙烯酸的加入量为醋酸乙烯的6%｡实验结果如表3｡
2.4 脲醛树脂加入量的影响
加入脲醛树脂的改性乳白胶胶接固化时,脲醛树脂分子中残余的-CH2OH或-NH2与乳液分子中的-COOH在一定程度上进行缩合交联,减少了亲水基团的数目,胶接的耐水性提高｡另外脲醛树脂的引入,使胶液的抗冻能力大大增强｡实验结果如表4所示｡
表中可看出,加入脲醛树脂量不同,耐水及抗冻能力不同｡当加入胶液6%时效果最佳｡选择6%为共混树脂加入量｡
2.5 稳定实验结果
用所选最佳引发剂､乳化剂､改性剂加入量,按1.3所述操作步骤进行乳液聚合得改性乳白胶,测定其各项性能指标与普通乳白胶性能指标相比较,所得结果如表5｡
表5结果说明,改性乳白胶性能大大优于普通乳白胶｡
3结论
采用丙烯酸内交联脲醛树脂外混所得乳白胶兼具耐水､耐寒､粘接强度大和无毒､无臭对人体无刺激作用的特点,是一种环保型高性能胶液｡产品在室温状态下保存6个月仍细腻､均匀,无分层凝胶现象｡与普通乳白胶相比,成本低,用量少,无环境污染,具有极大的市场潜力｡
参考文献
[1] 王庆元.胶粘剂用户手册[M].北京:化学工业出版社,1995.
[2] 宋启煌.精细化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,1996.
[3] 王茹,王晓立.聚醋酸乙烯酯改性实验研究[J].辽宁高职学报,1999,2:72-75.
[4] 顾继有,陈丽娟.聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂的改性研究[J].中国胶粘剂,2002,11(2):22-24.
[5] 刘德峥.新型耐水性聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂的制备[J].粘接,2001,(4)
