叔碳酸乙烯酯改性VAE乳液的研究

張紹華

摘要：在VAE乳液生產(chǎn)工藝中引入改性單體叔碳酸乙烯酯，通過調(diào)整改性單體的加入量、選擇合適的乳化劑和保護膠體的品種和用量，生產(chǎn)出符合DBJ/T01-63-2002 《外墻外保溫用聚合物砂漿質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》并適合噴霧干燥生產(chǎn)可再分散乳膠粉的三元共聚乳液。

關(guān)鍵詞：叔碳酸乙烯酯；VAE乳液；改性

在叔碳酸乙烯酯（VeoVa）分子中，α碳原子上具有豐富的烷基，形成了極大的空間位阻效應(yīng)和屏蔽作用，不但對自身而且對周圍的基團也起到保護的作用；由于烷基的非極性及對紫外光的穩(wěn)定性，使得VeoVa分子極性小，具有極強的疏水性。VeoVa與VAc共聚時表現(xiàn)出極好的反應(yīng)性，在乳液聚合中具有和其他單體相近的競聚率和幾乎相同的轉(zhuǎn)化率，因此叔碳酸乙烯酯與乙酸乙烯酯能以任意比例進行高轉(zhuǎn)化率共聚[1]。

本課題用VV-10改性VAE乳液，以期共聚乳液具有更好的耐候性、柔性、穩(wěn)定性、耐堿性、耐擦洗性，能夠符合建筑領(lǐng)域DBJ/T01-63-2002《外墻外保溫用聚合物砂漿質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》的粘接性能測試要求，并適合噴霧干燥生產(chǎn)可再分散乳膠粉。

1 實驗部分

1.1 原材料

醋酸乙烯、乙烯、保護膠體PVA、氧化劑、還原劑，工業(yè)級，國產(chǎn)；叔碳酸乙烯酯、乳化劑A、乳化劑B，工業(yè)級，進口；pH值調(diào)節(jié)劑，國產(chǎn)。

1.2 工藝過程

1）預(yù)乳化液的制備

按照配方的設(shè)計要求，把全部的單體、復(fù)合乳化劑、保護膠體、還原劑、去離子水、pH值調(diào)節(jié)劑按次序加入到反應(yīng)釜中，然后經(jīng)高速攪拌制得預(yù)乳化液。

2）聚合

將緊固好的裝有預(yù)乳化液的10 L不銹鋼聚合釜依次經(jīng)N2、乙烯置換后充乙烯氣試漏；試漏合格后，用乙烯氣將聚合釜內(nèi)壓力充至第一壓力設(shè)定點，啟動攪拌和夾套升溫，當(dāng)夾套溫度達到初始設(shè)定值時，將聚合釜內(nèi)壓力升至反應(yīng)壓力，在規(guī)定的時間內(nèi)滴加完引發(fā)劑實現(xiàn)聚合反應(yīng)；聚合反應(yīng)完成30 min后，補加適量的氧化劑升溫熟化一定時間，然后降溫、泄壓、取樣，經(jīng)降殘存、消泡后得到合格產(chǎn)品。

3）離心噴霧干燥生產(chǎn)乳膠粉中試工藝

將改性VAE乳液添加必要的助劑和保護膠體水溶液混合均勻后制成噴霧液，經(jīng)離心噴霧干燥器霧化、干燥制成改性VAE白色乳膠粉末，然后按配方設(shè)計的比例摻入合適的防粘劑，混合均勻即制得可再分散乳膠粉。

1.3 性能測試

1）乳液常規(guī)分析項目

包括外觀、固含量、pH值，黏度、稀釋穩(wěn)定性，按照GB/T 11175-2002《合成樹脂乳液試驗方法》進行檢測。指標(biāo)如下：

外觀： 白色均勻乳液

固含量/%： 54.5±1

pH值： 4.0～6.0

殘存/%： ≤1.0

黏度/mPa·s： 500～2 000

稀釋穩(wěn)定性/%： ≤3

2）乳液的玻璃化溫度Tg

由差示掃描量熱法（DSC）測定，儀器：NeTzSCH DSC204（德國耐克DSC204）。

經(jīng)與國產(chǎn)普通VAE乳液及國外公司的試樣對比，該改性共聚乳液的玻璃化溫度已達到要求值。結(jié)果見表1。

3）乳液的粒徑

由激光粒度分析儀測試。

經(jīng)與國產(chǎn)VAE及國外VAE乳液試樣對比，粒徑達到要求，見表2。

（2）保護膠體選用保護性好、黏度低的PVA，用量可根據(jù)乳液黏度需要進行調(diào)整。

（3）改性單體VV-10用量為30%時，乳液的柔性、耐水性等已達到測試標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（4）VV-10改性VAE乳液用于建筑領(lǐng)域，其柔性、粘接性能優(yōu)于普通VAE乳液。噴霧干燥制得的可再分散乳膠粉，對聚苯乙烯保溫板的粘接強度高，破板效果好，能夠滿足JG149—2003 《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)的性能測試要求。

參考文獻

[1]朱延安，曹樹潮，張心亞，等.叔碳酸己烯酯的性能及其應(yīng)用[J].涂料工業(yè)，2005（1）.

[2]陳元武.丙烯酸酯—叔碳酸乙烯酯共聚物乳液[J].涂料工業(yè)，2002（12）：20-22.

[3]曹國玉，劉慶普，胡金生.聚合物乳液合成原理、性能及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.