聚醋酸乙烯乳液.docx
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聚醋酸乙烯乳液
聚醋酸乙烯乳液粘合剂
聚醋酸乙烯乳液粘合剂
配方实例
(1)
聚乙烯醇(水解度88%)
4
水
55
醋酸乙烯酯(聚合级)
44
邻苯二甲酸二丁酯
6
辛醇
过硫酸铵
适量
上述配方在66~69℃进行乳液聚合,就可以得到一般用途的乳液粘合剂。
配方实例
(2)
水
27
高分子聚乙烯醇(水解度96~100%)
3
聚醋酸乙烯乳液(固含量55%)
55
邻苯二甲酸二丁酯
三氯乙烯
防腐剂
消泡剂
配方实例(3)
水
50
聚乙烯醇(完全水解)
5
粘土
10
聚醋酸乙烯乳液
31
邻苯二甲酸二丁酯
防腐剂
消泡剂
〔性能及用途〕乳液粘合剂适用于粘合多孔性材料,使用方法简便。
其特点是乳液聚合物的
分子量可以很高,因此机械强度较好。
高分子量聚合物的溶液粘度很大,而相同浓度的乳液
的粘度要低得多,乳液是以水为分散介质,成本低且无毒。
醋酸乙烯乳液粘合剂,主要用途是粘接纤维素质材料,如木材、纸制品等。
它在建筑、木工、
包装和装订等工业部门应用也很普遍。
以聚合物微粒(粒径在μm)的形式分散在水中成稳固乳状液,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、利用方便、无毒、价钱低廉、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,因此被普遍应用于木材加工、家具制造、建筑装修、纸品加工、书籍装订、织物处置、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,按用途分派大致为胶粘剂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,尤其是不耐滚水;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,也易显现蠕变现象,不能用于利用温度较高的场合,耐冻融性差,-5℃以下冻结,产生破乳现象、在冬季贮存、运输中需专门注意保温。
聚醋酸乙烯乳液既能够直接作为胶粘剂,也能够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、填料等以改良其性能,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要紧原材料
(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映,对单体的纯度要求很高,单体在贮存时,常加入阻聚剂以避免自聚,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式以去除阻聚剂。
(2)乳化剂反映一样利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,也起爱惜胶和增稠剂的作用,因此其用量较大。
也可适量地加入少量的阴离子乳化剂。
乳化剂的品种和用量对乳液的稳固性、粒度大小的散布、胶的性能等都有专门大的阻碍。
(3)引发剂过硫酸盐,如过硫酸铰(APS)、过硫酸钾能够作为引发剂。
乳液聚合一样都用水溶性引发剂,用量为单体量的%(质量)左右。
过硫酸盐的加入,会使体系的pH值降低,致使反映速度减慢、乳液粒子变粗,乃至发生凝胶破乳等现象,因此利历时需加入碳酸氢钠等调剂操纵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)水采纳去离子水,因为自来水中含有金属离子,对聚合反映有阻聚作用,若是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
乳液聚合的引发反映在胶束内发生,聚合反映主若是在引发后的胶束中和由此形成的聚合物微粒中进行的,单体液滴要紧起单体储藏的作用。
由于胶束的数量超级大,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,致使乳液聚合速度快,所得聚合物分子量高。
醋酸乙烯乳液聚合,属自由基聚合反映类型,遵循自由基聚合反映的一样规律,需要通过链引发、链增加和链终止3个要紧时期。
下面介绍聚合反映的机理。
(1)聚合反映的链引发将单体、水、乳化剂、引发剂等物料加入到反映器中,经搅拌形成乳状液。
醋酸乙烯乳液聚合通常采纳过硫酸盐作引发剂,如过硫酸钾或过硫酸铵,在加热时反映体系中的引发剂分子受热分解生成自由基。
通常反映体系中水为持续相,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,硫酸根离子型自由基则与醋酸乙烯单体结合,形成单体自由基。
(2)聚合反映的链增加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通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映,使聚合链不断增加,从而取得高分子量聚合物。
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。
它继续进行反映,直至第2个自由基扩散进入此微粒时而致使链终止。
如此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,胶束内的引发反映不断发生,活性微粒数量迅速增加,而现在链终止速度尚较小,故总聚合反映速度呈上升的趋势。
当单体转化率达到10%-20%时,反映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,再也不形成新的胶束,也再也不形成新的聚合物微粒。
单体继续由单体液滴进入活性微粒当中进行补充,聚合物微粒不断扩大。
聚合反映以恒速进行,与此同时,水相的表面张力明显增加。
当单体转化率达到60%-70%时,单体液滴由慢慢变小进而全数消失。
(3)聚合反映的链终止这时单体液滴已不存在,剩余的单体存在于聚合物微粒之小为聚合物所吸附或溶胀。
聚醋酸乙烯乳液合成工艺
(1)反映温度反映温度为75—85℃,反映温度阻碍聚合反映速度和乳液平均相对分子质量。
提高反映温度,自由基产生速度加速.单体活性增加,链增加速度常数增大,因此聚合反映速度升高。
由于反映温度升高.引发剂分解速度常数变大,当引发剂浓度一按时,自由基生成速度大,致使在乳胶物中链终止速度增大,乳液平均相对分子质量降低。
反映温度提高还会使乳胶粒数量增大.平均直径减小;反映温度升高,使乳胶粒之间发生撞合,聚结速度增大,乳胶粒表面上的水化层变薄,都会致使乳液稳固性下降。
若是反映温度等于或高于乳化剂的浊点时,乳化剂就失去了稳固作用,从而引发破乳。
(2)反映时刻反府时刻为8—9h。
反映时刻也是阻碍聚醋酸乙烯乳液质量的重要因素。
反映时刻要紧反映在醋酸乙烯滴加时刻的长短,醋酸乙烯滴加时刻越长,乳液胶粒越小,粒径越均匀,乳液强度越大,稳固性越好,胶膜透明性好,耐水性提高。
(3)加料方式即便同一个乳液聚合配方.因操作方式不同,取得的乳液在粒度散布、相对分子质量大小等方脸部会有不同。
加料方式有如下3种。
①一次加料法将所有组分同时加入反映器内进行聚合。
由于烯类单体在聚合时,其热效应较大,而乳液聚合反映速度又较快,因此关于工业规模的装置来讲,这种加料方式给温度操纵带来了较大的困难.因此只有在水油比较大的情形下,才采纳这种方式。
有时为了操纵热量放出的速度以维持必然的聚合温度,而将引发刘分批加入。
一次加料法在实际生产中采纳得较少。
②单体滴加法即把单体缓慢而持续地加到乳化剂的水溶液中,常常同时滴加引发剂的水溶液,并以滴加的速度来操纵聚合反府的温度。
由丁该法操作方便,聚合反映容易操纵,因此取得普遍的采纳。
③乳化液滴加法即物料预先混合配成乳状液,然后慢慢滴加到反映系统中以进行聚合。
聚合温度比较容易操纵,但该法需要预乳化、而一样在乳液聚合配方条件下,其单体的乳状液稳固性不佳,容易分层,因此必需配备预乳化设备,如此就增加了设备投资和动力消耗,故较少采纳。
(4)聚醋酸乙烯乳液合成操作方式制备聚醋酸乙烯乳液可用化学法和短照法两种方式合成,辐照法制得的乳液粒子大小不均匀,且对设备要求高,故一样不采纳这种方式.那个地址只介绍化学法。
化学法有间歇操作和持续操作两种方式,下面介绍具体的制备工艺方式。
①持续乳液聚合法
a、将计量的去离子水和聚乙烯醇(PVA)放入溶解釜中,在溶解釜的夹套中通入蒸汽,升温至80~85℃,搅拌溶解4~6h,使PVA完全溶解,配成10%(质量)的PVA溶液。
b、将配成的10%(质量)PVA溶液过滤后,和OP-10一同投入聚合釜中。
开动搅拌使其充分的混合,然后把计量槽内的醋酸乙烯(约为总量的1/7),10%(质量)过硫酸钾溶液(约总量的2/5)别离投入聚合釜中,搅拌乳化30min。
c、向聚合釜夹套通入蒸汽,将釜内物料升温至60~65℃,停止加热。
现在聚合反映开始,因为是放热反映,釜内温度自动升高,可达75~85℃,现在回流冷凝器将有回流显现,待回流减少时,开始通过计量槽向聚合釜中滴加醋酸乙烯,并通过计量槽滴加过硫酸钾镕液[每小时加入过硫酸钾的4%一5%(质量)]。
操纵滴加速度使聚合反映温度维持在78~80℃,大约8h滴加完毕。
d、单体加完后,加入全数余下的过硫酸钾溶液,使反映链终止。
全数物料加完后,温度自动升至90~95℃,保温30min。
e、向聚合釜夹套内通冷水将产物冷却至50℃,通过计量槽别离加入规定量的碳酸氢钠溶液和DBP等添加剂,充分搅拌使其混合均匀,过滤后出料。
⑦间歇乳液聚合法
a、将PVA和水加入到溶解釜中,升温至80~85℃.搅拌溶解2h,配成10%(质量)的PvA溶液。
b、将PVA水溶液过滤后投入聚合釜,加入OP—10和打底单体醋酸乙烯[约为总单体且的14%(质量)]和10%(质量)的过硫酸铵水镕液[总量的40%(质量)]。
关闭加料孔,开通冷却水。
在30mm内升温至65℃左右,当视镜显现液滴时,停止加热,温度可自行升至75—85℃。
c、当回流正常时,开始滴加醋酸乙烯单体(约8—9h滴完)。
每小时加入4%~5%(质量)的过硫酸铵,通过调剂其加入速度来操纵均匀聚合。
反映温度操纵在75—80℃,可通过单体加入量调剂。
d、单体加完以后,加入余下的过硫酸铵,液料温度自行升至90~95℃,保温30min。
冷却至50℃以下,加入10%(质量)的碳酸氢钠溶液.
2聚醋酸乙烯乳液胶粘剂的配方实例
[配方]1
组分质量份组分质量份
醋酸乙烯100聚乙烯醇1788
OP-10邻苯二甲酸二丁酯
过硫酸钾碳酸氢钠
去离子水100
用途合成聚醋酸乙烯乳液。
可用于木材、纸张、包装和建筑等。
[配方]2
组分质量份组分质量份
醋酸乙烯355聚乙烯醇1788
OP-104过硫酸铵
碳酸氢钠邻苯二甲酸二丁酯4
水318
用途合成聚醋酸乙烯乳液。
可用于木材、纸张、包装和建筑等。
[配方]3
组分质量份组分质量份
聚醋酸乙烯乳液40~100水泥100
细砂100氯化钙1
水适量
用途用于混凝土的粘接,码头的修补。
[配方]4
组分质量份组分质量份
醋酸乙烯50聚乙烯醇1788和17998
OP-10过硫酸铵
碳酸氢钠适量邻苯二甲酸二丁酯
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- 醋酸 乙烯 乳液