PVC膠用改性聚醋酸乙烯酯乳液的研制

湯明玉

(巴德富實(shí)業(yè)有限公司，廣東 佛山 528322)

PVC膠用改性聚醋酸乙烯酯乳液的研制

湯明玉

(巴德富實(shí)業(yè)有限公司，廣東 佛山 528322)

采用醋酸乙烯酯與部分功能性單體共聚的辦法，研制出一種對(duì)PVC塑料薄膜具有良好粘接效果的紙塑貼合用改性聚醋酸乙烯酯乳液。研究表明，采用核殼的粒子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且硬核與軟殼比例為2∶1，PVA1788用量為10質(zhì)量份，專用的乳化劑eA和eB用量分別為2.4質(zhì)量份和1.2質(zhì)量份，改性單體mA和mB的用量分別為25質(zhì)量份和1.5質(zhì)量份時(shí)，所得乳液的綜合性能最好。

醋酸乙烯酯；改性；PVC膜；紙張膠黏劑

前 言

聚氯乙烯（PVC）作為一種價(jià)格相對(duì)低廉的通用型塑料，以及可以再生利用的紙張，廣泛應(yīng)用于文具、包裝材料、裝飾材料等眾多領(lǐng)域，因此PVC材料和紙張的貼合用膠黏劑在紙品類膠黏劑中占有很大的比例。配制此類型的膠黏劑，傳統(tǒng)的方法為選用EVA類乳液作為粘結(jié)料，但EVA類乳液的品種有限，加上其價(jià)格昂貴等原因，研制出能替換EVA類乳液的替代乳液成為膠黏劑原料開發(fā)者迫切需要解決的問題。

聚醋酸乙烯酯乳液價(jià)格低廉，對(duì)紙張有很好的粘接效果，但對(duì)PVC塑料的粘接效果很差。針對(duì)這一問題，本文采用功能單體對(duì)價(jià)格低廉的醋酸乙烯酯共聚改性，通過(guò)聚合工藝的優(yōu)化，乳化劑等助劑的選擇，共聚單體種類及量的選擇，研制出一種在紙塑貼合用方面基本可以替代EVA乳液的改性聚醋酸乙烯酯乳液。具體地說(shuō)，本文以預(yù)乳化和核殼聚合的工藝，在保留聚醋酸乙烯酯乳液對(duì)紙張的優(yōu)良粘接性能前提下，把乳膠粒的殼層改性對(duì)PVC塑料有更好的親和性，再通過(guò)保護(hù)膠體及乳化體系的篩選，合成出對(duì)PVC塑料和紙張都具有很好粘接效果的改性聚醋酸乙烯酯乳液。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

水浴鍋，溫控儀，電動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌器，四口燒瓶，溫度計(jì)，蛇形冷凝器，滴液漏斗，蠕動(dòng)泵，電子天平，線棒等。

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(guò)程

在預(yù)乳化缸中稱入水和乳化劑等小料，攪拌充分后邊攪拌邊加入特定量的單體混合液，劇烈攪拌30min至形成穩(wěn)定的預(yù)乳化液后備用。在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)、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PVA1788，升溫到90℃以上使PVA1788完全溶解，加入乳化劑等小料，攪拌均勻后滴入一定比例的第一階段的預(yù)乳化液，保溫反應(yīng)一段時(shí)間后，再按一定的程序加入第二階段的預(yù)乳化液，保溫一段時(shí)間后降溫，加入后處理料和尾料，過(guò)濾出料。

1.4 檢測(cè)方法

用合成好的改性聚醋酸乙烯酯乳液或EVA乳液，分散入增黏樹脂、填料等配成紙塑貼合用膠黏劑，在PVC膜上涂相同厚度的膠水，立刻與灰紙板貼合，每隔10min撕開一條，觀察接頭破壞情況并記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合工藝的影響

本論文乳液聚合采用預(yù)乳化、分段滴加的工藝進(jìn)行。首先滴入特定比例Tg高的混合單體，待此部分聚合基本完成后，再滴入Tg相對(duì)低的混合單體。在保持前后階段混合單體計(jì)算Tg不變的條件下，改變前后兩階段混合單體的質(zhì)量比，得到表2的數(shù)據(jù)。

表2 兩階段混合單體質(zhì)量比例對(duì)產(chǎn)品性能的影響Table 2 The effect of the proportion of mixed monomer in two stages on the property of emulsion

24h后破紙率反映膠水最終的粘接強(qiáng)度，破紙率越高粘接強(qiáng)度越好；首次破紙時(shí)間反映膠水顯現(xiàn)粘接力的快慢，時(shí)間越短在后工序開膠的幾率越小，生產(chǎn)效率越高。從表2可以看出，隨著第一階段混合單體用量的增加、第二階段混合單體用量的減少，最終粘接強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，初黏時(shí)間則不斷減少，綜合起來(lái)4#樣品粘接強(qiáng)度和粘接速度綜合性能最好。

2.2 PVA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(hù)膠體的作用，在其他材料用量基本不變條件下，我們通過(guò)改變聚乙烯醇的種類和用量，得到表3。

表3 PVA用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響Table 3 The effect of the PVA amount on the property of emulsion

2.3 乳化劑種類和用量的影響

可以用于醋酸乙烯酯乳液聚合的乳化劑種類很多，針對(duì)我們所要合成的乳液用途，即對(duì)PVC塑料的粘接，我們選擇兩種對(duì)該材料有較強(qiáng)親和力的乳化劑eA、和eB作為主乳化劑。我們通過(guò)改變eA、和eB的用量，得到表4數(shù)據(jù)。

表4 乳化劑種類和用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響Table 4 The effect of the type and the amount of emulsifier on the property of emulsion

乳化劑的種類和用量在乳液聚合過(guò)程中起到非常主要的作用，它不僅影響形成乳膠粒數(shù)目的多少，還影響到乳液的化學(xué)穩(wěn)定、機(jī)械穩(wěn)定性等性能。我們選用兩種對(duì)非極性材料有較好附著力的單體作為本聚合體系的乳化劑，從表4我們可以看出在相同用量下eB比eA對(duì)附著力的貢獻(xiàn)要大，但在對(duì)乳液的穩(wěn)定性方面eA比eB略好，綜合成本、粘接效果、穩(wěn)定性等性能，我們最終確定eA/eB的用量分別為2.4/1.2質(zhì)量份。

2.4 改性功能單體的影響

對(duì)于紙塑貼合用膠來(lái)說(shuō)，對(duì)紙的粘接能力沒有問題，難的是讓膠黏劑對(duì)難粘接的塑料有好的粘接效果。根據(jù)PVC塑料的表面能和化學(xué)成分特點(diǎn)，我們選用兩種改性單體mA和mB對(duì)醋酸乙烯酯進(jìn)行改性，通過(guò)改變兩種單體的用量，我們得到圖1和圖2。單體mB對(duì)粘接效果的影響。

圖1 單體mA用量對(duì)粘接效果的影響Fig.1 The effect of mA amount on adhesion

圖2 單體mB用量對(duì)粘接效果的影響Fig.2 The effect of mB amount on adhesion

從圖1可以看出，隨著軟單體mA用量的增加，粘接效果先增加后減小，這主要是因?yàn)?，隨著mA用量的增加，乳液樹酯對(duì)PVC膜的粘結(jié)效果不斷增加，但繼續(xù)增加后樹脂變得太軟、內(nèi)聚力太差而不能夠破紙。從圖2可以看出，隨著改性單體mB用量的增加，破紙率不斷增加，但大到一定程度后則不能破紙，這主要是因?yàn)楫?dāng)eB用量大之后乳液變粗而失去粘接力。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以確定mA/mB質(zhì)量份分別為25/1.5最佳。

3 結(jié)論

1)本論文采用分段滴加的工藝合成紙塑貼合用改性聚醋酸乙烯酯乳液，第一階段滴入硬的混合單體，第二階段滴入軟的混合單體，在前后兩段混合單體計(jì)算Tg不變的情況下，確定第一、第二段混合單體質(zhì)量比為2∶1時(shí)效果最佳；

2)對(duì)紙塑貼合用改性聚醋酸乙烯酯乳液，PVA的用量越多粘結(jié)效果越差，為獲得綜合的使用性能，確定PVA1788的用量為10質(zhì)量份；

3)選用專用的eA和eB作為聚合體系的乳化劑，比較確定兩種乳化劑eA/eB的最佳用量分別為2.4質(zhì)量份和1.2質(zhì)量份；

4)純的聚醋酸乙烯酯乳液對(duì)PVC膜粘接力低，通過(guò)與功能單體mA和mB的共聚，可明顯改善其對(duì)PVC膜的貼合效果，本論文確定的mA和mB的用量分別為25質(zhì)量份和1.5質(zhì)量份。

［1］張立武.水基膠粘劑［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

［2］曹同玉，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,2002.

［3］周衛(wèi)平，施志棠.以聚乙烯醇為保護(hù)膠體的乳液與部分官能團(tuán)的接枝反應(yīng)研究［J］.化學(xué)與黏合，2007,2：98～100.

［4］秦少雄，王娟，張心亞，等.乳液聚合中保護(hù)膠體的研究［J］.中國(guó)膠粘劑，2005,10：47～50.

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［6］孫日圣，鄭武.丙烯酸改性聚醋酸乙烯酯乳液的研究［J］.化學(xué)與粘合，1997,3：140～142.

Synthesis of Modified Polyvinyl Acetate Emulsion for PVC Adhesive

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

A modified polyvinyl acetate emulsion for PVC film bonding is synthesized with using acetate and functional monomer by copolymerization.The research shows that the synthesized emulsion has optimal comprehensive performance when the proportion of hard core and soft shell is 2∶1,the PVA1788 amount is 10 portion,the amount of eA and eB is 2.4 and 1.2 portion respectively and the amount of modified monomer mA and mB is 25 and 1.5 portion respectively.

PVAc;modification;PVC film;paper adhesive

TQ 433.433

A

1001-0017（2012）01-0020-03

2011-06-22

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