高黏度低固含量聚醋酸乙烯酯乳液的研制

湯明玉

（順德區(qū)巴德富實業(yè)有限公司，廣東 佛山 528322）

高黏度低固含量聚醋酸乙烯酯乳液的研制

湯明玉

（順德區(qū)巴德富實業(yè)有限公司，廣東 佛山 528322）

為了研制出一種高黏度、低固含量的改性聚醋酸乙烯酯乳液，采用醋酸乙烯酯與部分功能性單體共聚的辦法，研制出一種30%固含量、涂刷性能好、儲存穩(wěn)定、并且具有較高黏度的改性聚醋酸乙烯酯乳液。結果表明，采用10質(zhì)量份的PVA2488做保護膠體，在80～85℃進行接枝反應，APS用量為0.5質(zhì)量份，改性單體mA、mB的用量分別為3.5質(zhì)量份和1.5質(zhì)量份時，所生產(chǎn)出的高黏度聚醋酸乙烯酯乳液有較好的綜合性能。

醋酸乙烯酯；改性；紙張膠黏劑

前 言

聚醋酸乙烯酯乳液俗稱白乳膠，以其使用方便、價格低廉、安全無毒、無環(huán)境污染等一系列優(yōu)點，廣泛應用于紙張、木材等的粘接。作為紙張膠黏劑，聚醋酸乙烯酯乳液可以單獨使用，但因為使用工藝要求的差異、設備的不同、粘接材質(zhì)的多樣性、成本壓力等因素，聚醋酸乙烯酯乳液更多情況下是作為膠黏劑的主要材料和其它材料混配使用。在這種情況下，為降低配膠的復雜性，很多情況下需要一種固含量相對不高，但黏度相對較高的聚醋酸乙烯酯乳液。

按照傳統(tǒng)的聚合工藝和配方，當醋酸乙烯酯占單體比例大于90%、固含量小于35%，合成出的聚醋酸乙烯酯乳液黏度一般在20000mPa·s以下。本文采用醋酸乙烯酯與部分功能單體共聚的辦法，通過合成工藝的優(yōu)化、各種助劑的選擇、功能單體的篩選，研制出一種固含量在30%左右，黏度在50000mPa·s以上的改性聚醋酸乙烯酯乳液，該乳液用于配制各類紙張膠黏劑，具有成本低廉、粘接力大、與各種膠黏劑助劑配伍性好等特點。

1 實驗部分

1.1 儀器

水浴鍋，溫控儀，電動攪拌機，攪拌器，四口燒瓶，溫度計，蛇形冷凝器，滴液漏斗，蠕動泵，電子天平，旋轉黏度計等。

1.2 主要原料及用量

表1 主要原料及用量Table 1 The main raw material and amount

1.3 聚合過程

在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中加入去離子水，攪拌狀態(tài)下慢慢加入PVA2488，升溫到90℃以上使PVA2488完全溶解，加入乳化劑等小料，攪拌均勻后滴入一定比例的預乳化液，保溫反應一段時間后，再按一定的程序加入余下的預乳化液，保溫一段時間后降溫，加入后處理料和尾料，過濾出料。

1.4 乳液質(zhì)量指標

項目 指標 項目 指標外觀 乳白細膩無顆粒 pH值 4～5固含量/% 30±1 殘留單體 ≤1.0黏度/mPa·s 50000～80000 儲存期/月 6～12

2 結果與討論

2.1 聚合工藝的影響

對于以PVA為保護膠體的醋酸乙烯酯乳液聚合體系，除烯類單體的均聚和共聚反應外，烯類單體對PVA的接枝反應對聚合產(chǎn)物的性能影響最為突出。隨著接枝程度的增加，聚合物的相對分子質(zhì)量、黏度會相應增加，粘接強度、耐水性、干燥速度等性能會得到明顯的改善。我們通過對接枝溫度的改變，在配方完全相同的情況下，所得的接枝溫度－黏度關系如圖1所示。綜合生產(chǎn)成本、產(chǎn)品流變性等因素，接枝溫度確定為80～85℃最為合適。

圖1 接枝溫度－黏度關系圖Fig.1 The relationship between grafting temperature and viscosity

2.2 聚乙烯醇種類和用量的影響

聚乙烯醇在醋酸乙烯酯的乳液聚合體系中，起到保護膠體的作用，我們通過改變聚乙烯醇的種類和用量，得到聚乙烯醇種類－黏度關系圖見圖2，以及PVA2488用量－黏度關系圖見圖3。

從圖2可以看出，在用量相同的情況下，以PVA2299為保護膠體時乳液的黏度最低，以PVA1788為保護膠體時黏度居中，以PVA2488為保護膠體時黏度最高；從圖3可以看出，隨著PVA2488占單體比例的增加體系黏度將升高。這主要是因為PVA2299很難發(fā)生接枝反應，而對能發(fā)生接枝的PVA2488而言，隨其用量的增加，接枝物的比例增加從而導致體系黏度的升高。綜合成本、乳液涂刷性能因素，PVA2488的用量為10質(zhì)量份比較適中。

圖2 PVA種類－黏度關系圖Fig.2 The relationship between PVA type and viscosity

圖3 PVA2488用量－黏度關系圖Fig.3 The relationship between PVA2488 amount and viscosity

2.3 引發(fā)劑用量的影響

乳液聚合過程中常見的熱引發(fā)劑有過硫酸銨、過硫酸鉀等，本論文采用的引發(fā)劑為過硫酸銨。在保持材料用量不變、工藝條件不變、引發(fā)劑的加入程序不變的的條件下，通過改變引發(fā)劑用量，我們得到如表2所示數(shù)據(jù)：

表2 APS用量對產(chǎn)品性能的影響Table 2 The effect of amount of APS on the property of emulsion

從表2可以看出，APS用量對產(chǎn)品的黏度、固含量、涂刷性能和儲存穩(wěn)定性影響明顯。當APS用量低于0.4質(zhì)量份之后，單體的轉化率降低，導致產(chǎn)品固含量偏低，儲存期發(fā)生分層；當APS用量高于0.65質(zhì)量份之后，產(chǎn)品外觀開始變的不夠細膩，涂刷性能降低，儲存期容易發(fā)生凝膠、成團的問題。綜合各項性能，APS用量為0.5質(zhì)量份比較合適。

2.4 功能單體的影響

本論文選用了2種功能性單體和醋酸乙烯酯單體進行共聚，詳細數(shù)據(jù)如表3所示：

表3 功能性單體種類和用量對產(chǎn)品性能的影響Table 3 The effect of type and amount of functional monomer on the property of emulsion

從表3可以看出，功能單體mA、mB對提高產(chǎn)品的黏度效果顯著，尤其是功能單體mB，在加入量很少的情況下便可大幅提高產(chǎn)品的黏度指標。同時我們可以看出，在對產(chǎn)品的黏度貢獻方面，單獨使用功能單體mA、mB的效果遠不如配合使用，這主要是因為兩種功能單體之間也會發(fā)生一定反應的緣故。綜合產(chǎn)品的涂刷性能、儲存穩(wěn)定性指標，功能單體mA、mB的用量分別為3.5質(zhì)量份和1.5質(zhì)量份比較理想。

3 結論

1）綜合生產(chǎn)成本和產(chǎn)品涂刷性能，生產(chǎn)30%固含量、高黏度聚醋酸乙烯酯乳液，在80～85℃接枝效果最好；

2）選用PVA2488，并且其用量為10質(zhì)量份時，能生產(chǎn)出具有黏度高，涂刷性能好，儲存穩(wěn)定的聚醋酸乙烯酯乳液；

3）選用APS為聚合的熱引發(fā)劑，APS用量為0.5質(zhì)量份時，所生產(chǎn)出的高黏度聚醋酸乙烯酯乳液有較好的轉化率、涂刷性能；

4）采用具有協(xié)同作用的功能單體mA、mB作為改性單體，mA、mB的用量分別為3.5質(zhì)量份和1.5質(zhì)量份時，所生產(chǎn)出的高黏度聚醋酸乙烯酯乳液有較好的綜合性能。

［1］曹同玉，劉慶普，胡金生.聚合物乳液合成原理性能及應用［M］.北京：化學工業(yè)出版社,2002：2.

［2］李陵嵐，葉楚平，張正華.包裝用黏合劑及粘接技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社,2005：6.

［3］呂時鐸，儲富祥.高固含乳液的制備方法［J］.粘合劑，1989，3：13～15.

［4］高煒斌，蘇濤，李敏.乳液聚合中單體醋酸乙烯酯與保護膠體聚乙烯醇的接枝反應研究［J］.中國膠粘劑，2005，7：1～5.

［5］林先核，潘智遠.交聯(lián)型高黏度醋-丙共聚油畫布膠的研制［J］.中國膠粘劑，2003，4：42～45.

［6］劉金樹.新型毛毯定型膠的研制［J］.毛紡科技，2010，9：10～13.

Synthesis of High-viscosity and Low-solid-content Polyvinyl Acetate Emulsion

TANG Ming-yu
（Shunde Batf Industry Co.Ltd.,Foshan 528322,China）

In order to synthesis a kind of PVAc emulsion with high viscosity,30%solid content,good painting performance and storage stability,the PVAc emulsion is modified by copolymerization of vinyl acetate and functional monomer.The research shows that when the protective colloid PVA2488 amount is 10 portion,the grafting temperature is 80～85℃,the amount of mA is 3.5 portion,and the amount of mB is 1.5 portion,the synthesized PVAc has better comprehensive properties.

PVAc;modification;paper adhesive

TQ 433.433

A

1001-0017（2011）06-0022-03

2011-05-10

湯明玉(1977-)，男，江蘇盱眙人，碩士，從事于水性膠黏劑的研究與開發(fā)工作。