聚醋酸乙烯酯胶黏剂的合成和改性

聚醋酸乙烯酯胶黏剂的合成和改性 孙文玉 （大连工业大学  辽宁,大连  116033） 摘要:简述了聚醋酸乙烯醋乳液的作用和合成原理，介绍目前聚醋酸乙烯醋乳液的主要改性:共聚改性、保护胶体的改性、共混改性、复合乳液改性、乳化体系改性，分析不同改性方法，相关的研究进展和应用情况，并展望了聚醋酸乙烯酷乳液的改性研究方向。其中共聚改性由于洗择范围广而有可能成为主要的改性手段。 关键词:聚醋酸乙烯酯乳液;改性;耐水性;胶黏剂 0 引言     聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液是指以醋酸乙烯酯为主单体，水为分散介质[1]，借助乳液聚合或悬浮聚合方法，通过均聚或与其他单体共聚制成的聚合物乳液。聚醋酸乙烯酯乳液是口前使用量最大、历史最悠久的合成树脂乳液之一。     聚醋酸乙烯酯胶粘剂是由醋酸乙烯酯单体经聚合反应得到的一种热塑性胶，俗称白乳胶，该材料具有使用方便，价格低廉，用途广泛，生产容易，性能好，无毒安全等一系列优点，深受用户欢迎[2]，已广泛用于木材加工、建筑装演、织物粘合、包装材料、印刷装订等领域中多孔材料的粘接。[3]聚醋酸乙烯酯均聚乳液存在一些固有的缺点，如耐水性、耐热性、耐寒性以及机械稳定性均软差;湿热条件下，其粘接强度会大幅下降;抗蠕变性差，在长期载荷作用或高温作用下胶层易发生滑动为了克服上述缺点，拓宽其应用范围，对其进行改行研究便成了迫切的需要。时至今日，对聚醋酸乙烯酯乳液改性方法的托道已经非常多，其中最主要的是共混改性和共聚改性。[4] 1聚醋酸乙烯乳液的合成原理     聚乙酸乙烯酯是乙酸乙烯酯与多种单体参与聚合，反应复杂。现以过硫酸按作引发剂为例，说明聚乙酸乙烯酯合成反应口。     1)链引发引发剂过硫酸按分解，形成初级游离基，然后再与乙酸乙烯单体加成，形成单体游离基。     2)链增长单体游离基又和单体结合，形成新的链游离基，如此不断反应单体游离基继续与其他单体加聚就进入链增长阶段。使链游离基不断增长。     3)链终比链游离基之间相互作用，或者链自由基与引发剂的游离基相碰，形成稳定分子结构，链自由基失去活性中心，聚合反应终。     4)链转移链游离基将活性点转移给其他分子失去活性中心，使其他分子形成自由基，聚合反应继续。     聚合物分子结构中的醋酸根发生水解，造成乳液的耐水性差;又因聚乙烯醇分子中含有大量的亲水性经基，有很强氢键作用，所以随着乳液放置时间延长或温度降低，分子间相互缠绕，影响乳液的稳定性。[5] 2聚醋酸乙烯酯乳液胶的改性研究进展 2.1共聚改性   PVAc乳液耐水性耐热性耐寒性差，对于陶瓷、塑料及金属类材料粘接性能差。将醋酸乙烯酯单体和另一种或多种单体进行共聚研究，如与丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、具有梭基或多官能团的单体共聚，可改善其性能，降低成本。[5]     1）与乙烯的共聚改性(VAE乳液)     醋酸乙烯酯一乙烯乳液(VAE乳液)是指醋酸乙烯酯一乙烯共聚物中醋酸乙烯酯含量在70%一95%的乳液。由于乙烯的加入，形成了共聚物中醋基的不连续性，使分子链内和分子链之间的相互作用均减弱，高分子主链变得柔软，起到一种“内增塑”的作用，这种增塑作用是永久的，没有低分子量增塑剂易产生的迁移、挥发、渗出等缺点。     通过乙烯共聚改性后的乳液具有较低的成膜温度、优良的机械性能，用于薄膜粘合时，对基质有特殊的湿粘性及很好的固化速度;用于织物粘结时，则不仅可提供柔软的手感，还具有较好的耐水、耐酸碱性能，以及良好的耐氧、臭氧、紫外线性能。     2）与丙烯酸酯类共聚改性(醋-丙乳液)     丙烯酸酯类单体与醋酸乙烯酯共聚改性，可引入酯基，产生空间位阻效应，具有内增塑作用，能有效改善聚醋酸乙烯酯乳液的粘接性、耐寒性和耐水性。采用醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯共聚，得到了可用于纸张增强的乳液。甲基丙烯酸甲酯的加入，增加了乳液与纤维之间的界面作用，从而提高了纸张的强度。纸张经共聚乳液浸渍后，湿强度有了明显的改善。作为特种纸浸渍用树脂乳液，聚醋酸乙烯酯一甲基丙烯酸甲酯乳液可提高纸张的抗张强度和湿强度等性能。不同的乳化剂和引发剂对产物性能都有影响。不同的聚合方式得到的产品性能有很大区别，通过改变聚合方式也可以到改性的目的。     3）与叔碳酸酯(VeoVa)类共聚改性(叔一醋乳液)     叔碳酸乙烯酯与醋酸乙烯酯共聚改性，叔碳酸乙烯酯庞大的侧基就像保护伞一样，既保护自己的酯基，又保护邻近的醋酸乙烯酯的酯基，从而改善了聚醋酸乙烯酯乳液的耐水性、耐碱性和耐擦洗性，使得共聚乳液具有优良的水解稳定性、耐擦洗性、耐候性、耐碱性以及很好的颜、填料粘接力。     4）与有机硅氧烷类共聚改性     聚硅氧烷性能优异，已广泛应用于多个工业领域，与醋酸乙烯酯共聚既可以发挥其耐高温、耐低温、抗氧化性、耐气候、疏水性好等优异性能，又可弥补其成膜性和机械强度较差的不足，制得一种兼具二者优异性能的新型材料。采用种子乳液聚合，在醋一丙乳液中引入乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)单体，合成了A-171改性醋一丙乳液，既降低了乳液的最低成膜温度，又在聚合物链上引入了功能性的官能团，实现了聚合物内部的可塑化和对外的亲和性，得到了耐水性和耐寒性优异，机械稳定性和贮存稳定性优良的硅氧烷改性醋一丙乳液。     5）与苯乙烯共聚改性     苯乙烯可提供共聚物多种优良性能，是普通共聚改性较理想的单体，但是由于苯乙烯与醋酸乙烯酯单体竞聚率差异很大，不能直接共聚，所以主要采用核一壳乳液聚合技术来达到共聚的目的。通常获得的共聚乳液是以聚醋酸乙烯酯为壳，聚苯乙烯为核的核壳共聚乳液。聚醋酸乙烯酯壳保证了乳液具有良好的粘接性和成膜性，而聚苯乙烯核的存在又赋予乳液良好的耐水性和抗蠕变性。苯乙烯在水中的溶解度很小，可以有效控制二次成核，从而得到较大的聚苯乙烯为核的共聚物乳液。[4] 2.2保护胶体的改性     PV Ac乳液常用PVA作保护胶体和乳化剂。保护胶体吸附在乳胶粒的表而，形成具有空间位阻效应的保护层，防比合并凝聚增大乳液稳定性。为提高PV Ac乳液胶粘剂的性能，有人对保护胶体进行改性研究。     采用一定温度下聚乙烯醇缩甲醛的方法减少经基的数量，同时加入整链剂，减少支链程度，制备出抗冻保护胶体，提高抗冻性能阎立梅等用聚乙烯醇缩甲醛为保护胶体制备出冻融稳定性优良的PV Ac乳液。[5] 2.3共混改性     所谓共混改性是指借助于物理或化学的方法，将两种或两种以上的材料掺合在一起，从而获得综合性能优良的材料，达到取长补短的目的。乳液共混是共混改性中的一种方法，聚醋酸乙烯酯乳液可以与天然胶乳、丁苯胶乳、梭基丁苯胶乳、氯丁胶乳、醋酸乙烯酯一乙烯(VAE )液、丙烯酸酯乳液等共混，以提高其耐水性、柔韧性、粘接性等。除了与其它乳液复配外，在聚醋酸乙烯醋乳液中加入硝酸铬、硝酸铝、氯化铝等金属盐类也可以有效提高其耐水性和粘接强度。此外，若在添加金属盐的同时再加入马来酸、酒石酸等有机酸，不仅可以加快成膜速度，而且可使所得膜具有良好的耐热水性。[4] 3   通过上述方法对PV Ac乳液改性，克服了一些不足，改善了性能，但PV Ac仍存在一些固有缺陷。目前应用比较多的改性方法是共聚改性，这种乳液性能优良，而且制备工艺比较简单，成本也较低。PVAc乳液的改性方法要根据市场的变化，不断的研究创新，开发出新的乳液，并在研究中开发新的应用范围。     综合考虑改性后产品性能和工业推广是开发新型醋酸乙烯酯乳液的关键，其中的共聚改性，由于可操作性强、单体选择范围广和突出的改性效果，将很有可能成为醋酸乙烯酯乳液今后改性研究的重点。随着研究的不断深入和对乳液聚合机理认识的不断进步，新的改性技术和方法将会不断的涌现，综合性能更为优异的聚醋酸乙烯酯乳液会不断的被研究开发出来，其应用领域也会被进一步拓宽。聚醋酸乙烯酯乳液的研究必将向着环境友好、成本低廉，低毒甚至无毒及高抗湿热方向持续发展。 参考文献 [1] 顾继友 陈丽娟. 聚醋酸乙烯醋乳液胶粘剂的改性研究[J]. 中国胶粘剂，11(1)，22~24; [2] 秦益琴 张宝华 徐红. 改性聚醋酸乙烯酯乳液的研制[J]. 中国胶粘剂，7(4)，13~14; [3] 冯庆民 郑牧湘. 聚醋酸乙烯酯乳液型胶粘剂的改性研究[J]. 广州化工，2009，37 (6), 122~123; [4] 曹志峰 苗青 金勇. 聚醋酸乙烯酯乳液改性研究进展[J]. 皮革科学与工程，2008，18(3)，31~36; [5] 宋雪华 陈修成 迟维霞 等. 聚醋酸乙烯酯乳液的改性研究进展[J]. Value Engineering，价值工程，281~282； 文档已经阅读完毕，请返回上一页！