VAE乳液環(huán)保性研究進(jìn)展

張變?nèi)A

【摘 要】VAE乳液具有良好的綜合性能，使得其在建筑、建材、食品、紡織品等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但是隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)乳液產(chǎn)品提出了更高的環(huán)保要求，尤其在家具、紡織品粘接、食品包裝等應(yīng)用領(lǐng)域，要求VAE乳液不含甲醛，甚至零VOC。論文簡(jiǎn)介了VAE乳液的共聚合原理和生產(chǎn)工藝，分析了普通VAE產(chǎn)品中甲醛和殘余單體的來(lái)源，簡(jiǎn)述了目前使用消除甲醛和降低殘余單體的方法，提出VAE乳液環(huán)保性方面今后努力方向的建議。

【Abstract】The good comprehensive performance of VAE emulsion， making the VAE is widely applied in the construction， building materials， food， textile and other fields， but with the improvement of people environmental protection consciousness， the emulsion products put forward higher requirements of environmental protection， especially in furniture， textiles， adhesives， food packaging applications， such as requirement of VAE emulsion does not contain formaldehyde， even zero VOC. Paper analyzes the VAE emulsion copolymerization principle and production technology， and the source of formaldehyde and residual monomer in ordinary VAE products. This paper briefly introduces the methods of eliminating formaldehyde and reducing residual monomer at present， and puts forward some suggestions on the future direction of VAE emulsion environmental protection.

【關(guān)鍵詞】VAE；甲醛；殘余單體；環(huán)保性

【Keywords】VAE； formaldehyde； residual monomer； environmental protection

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ325.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）03-0092-02

1 引言

VAE乳液，是由乙酸乙烯酯和乙烯共聚生成的高分子乳液。VAE乳液具有永久的柔韌性、良好的粘接性能、耐酸堿性和耐紫外光老化性能，并廣泛應(yīng)用在建筑、建材、卷煙膠及防水涂料等領(lǐng)域，同時(shí)該產(chǎn)品綠色環(huán)保，被各個(gè)領(lǐng)域作為首選產(chǎn)品。[1]

隨著人們?cè)诃h(huán)保安全方面越來(lái)越重視，尤其在一些與人體密切接觸的應(yīng)用領(lǐng)域如家具、紡織品粘接、食品包裝等，要求VAE乳液不含甲醛，甚至零VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物的簡(jiǎn)稱(chēng)）。但普通的VAE乳液受原材料以及生產(chǎn)工藝等條件的影響，自身含有微量的甲醛以及少量未聚合的VAC（乙酸乙烯酯單體的簡(jiǎn)稱(chēng)），這使得普通VAE乳液在貼近人的特殊領(lǐng)域里應(yīng)用存在局限性。

2 VAE乳液的生產(chǎn)工藝

2.1 VAE乳液裝置的工藝流程簡(jiǎn)介

首先，將配制好的初始表面活性劑泵入反應(yīng)器中，再用泵向反應(yīng)器中加入定量的初始 VAC。接著啟動(dòng)反應(yīng)器的循環(huán)泵和攪拌器，對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)升溫。隨后向反應(yīng)器中加入乙烯，使反應(yīng)系統(tǒng)壓力升至第一壓力點(diǎn)。待反應(yīng)器的壓力升到第一壓力設(shè)定點(diǎn)和溫度升到初始反應(yīng)溫度時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，用泵以一定的速率向反應(yīng)器加入引發(fā)劑，幾分鐘后加入連續(xù) VAC，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)加完。隨著引發(fā)劑的不斷加入，反應(yīng)溫度不斷上升，同時(shí)反應(yīng)壓力也隨之升高，直到反應(yīng)溫度達(dá)到全冷溫度，這時(shí)冷卻水系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入全冷狀態(tài)。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到反應(yīng)溫度設(shè)定點(diǎn)時(shí)，控制引發(fā)劑加入量維持反應(yīng)溫度在設(shè)定值，并控制乙烯加入量，維持反應(yīng)壓力在第二壓力設(shè)定點(diǎn)。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間計(jì)時(shí)到 50%時(shí)，停止向反應(yīng)器加入乙烯。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束，進(jìn)入整理期，將剩余引發(fā)劑全速加入，同時(shí)調(diào)節(jié)冷卻水系統(tǒng)使反應(yīng)溫度在熟化溫度。整理期結(jié)束后，降溫脫泡。在脫泡槽加入添加劑后，經(jīng)鼓式過(guò)濾器和框式過(guò)濾器二級(jí)過(guò)濾，再經(jīng)乳液冷卻器冷卻，最后送至產(chǎn)品貯槽。

2.2 VAE乳液裝置的主要工藝參數(shù)

反應(yīng)壓力：5.0～6.0 MPa（絕壓）；

反應(yīng)溫度：78～82℃；

冷卻后產(chǎn)品溫度：35℃以下。

3 甲醛的消除

3.1 甲醛的危害

甲醛（HCHO）又名蟻醛，無(wú)色氣體且易揮發(fā)，有強(qiáng)烈刺激性氣味，密度為1.06（相對(duì)空氣），易溶于水、醇和醚。甲醛比較容易聚合成多聚甲醛，而多聚甲醛不穩(wěn)定，受熱時(shí)會(huì)立即釋放出甲醛。

甲醛，屬于劇烈毒性化學(xué)物質(zhì)，2004年被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸物質(zhì)。其毒性主要表現(xiàn)在對(duì)人的皮膚、眼睛和黏膜有急性刺激作用和致敏作用；高濃度吸入會(huì)發(fā)生喉痙攣、肺水腫以及致癌。

3.2 消除甲醛

一直以來(lái)，生產(chǎn)醋酸乙烯-乙烯（VAE）共聚乳液最適合的引發(fā)體系[1]是還原劑甲醛合次硫酸鋅（ZFS）和氧化劑雙氧水（H2O2），但ZFS分解會(huì)產(chǎn)生游離甲醛，在食品、紡織品等領(lǐng)域不被人們接受。

經(jīng)過(guò)數(shù)年的產(chǎn)品質(zhì)量提升改進(jìn)，目前尋找到一種適合的替代原材料還原劑ZFS的FF6M。該原材料是德國(guó)布呂格曼公司推出的新產(chǎn)品，是一種活性很高的還原劑，能大大降低氧化還原反應(yīng)生成自由基的活化能，提高反應(yīng)速率，從而可降低乳液中的游離甲醛含量，生產(chǎn)出新型的環(huán)保型 VAE 乳液[2]。

4 降低殘余單體含量

4.1 降低殘余單體VAC的緣由

乳液中殘余單體含量高，不僅影響乳液的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，而且會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)不愉快的刺激性氣味。

在卷煙膠領(lǐng)域，VAE乳液在使用技術(shù)上已經(jīng)非常成熟[3]，在2005年卷煙膠標(biāo)準(zhǔn)中被推薦為主材使用，其市場(chǎng)需求量穩(wěn)中有升。2004年國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T188—2004《高速卷煙膠》規(guī)定殘余單體含量不大于0.5%（即5000ppm）。而2011年在YQ5—2011《煙用水基膠揮發(fā)性與半揮發(fā)性成分限量》標(biāo)準(zhǔn)中要求煙草膠的原材料聚合物乳液中殘余單體的含量為400ppm。八年間，殘余單體含量由5000ppm降至400ppm，可見(jiàn)要求之嚴(yán)格。

4.2 降低殘余單體VAC含量的方法

降低殘余單體VAC含量的方法有物理法、化學(xué)法等。

物理方法中最常用的是脫揮。由于VAC的沸點(diǎn)低，可通過(guò)真空減壓脫氣降低乳液中殘留的VAC，但是該方法會(huì)使產(chǎn)品起泡。不僅影響產(chǎn)品外觀，而且泡沫難以去除。

化學(xué)方法中目前最有效的是將乳液進(jìn)行第二次氧化還原反應(yīng)，即后處理反應(yīng)。選擇合適的氧化還原劑，通過(guò)雙滴加方式，使氧化還原反應(yīng)充分，從而達(dá)到降低殘余單體含量。

5 VAE環(huán)保性方面今后努力方向的建議

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，甲醛含量和殘余單體VAC含量成為VAE乳液產(chǎn)品的重要指標(biāo)。雖然滿(mǎn)足了現(xiàn)行應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)要求，但仍有很多不足，今后努力方向的建議有：

①與商家溝通，采購(gòu)無(wú)甲醛或不釋放甲醛的原材料應(yīng)用于VAE乳液生產(chǎn)過(guò)程中，從源頭上控制保證產(chǎn)品綠色環(huán)保。

②尋找新的氧化還原引發(fā)體系，提高乳液中單體的轉(zhuǎn)化率，使殘余單體含量越來(lái)越低。

③探索乳液聚合原理，從根本上了解聚合組分對(duì)單體轉(zhuǎn)化率的影響，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，使殘余單體在初次聚合階段達(dá)到理想狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉紅衛(wèi)，袁萬(wàn)明.國(guó)內(nèi)外VAE乳液的發(fā)展?fàn)顩r[J].中國(guó)膠粘劑，2005（02）：25-28.

【2】滕朝暉.可再分散性乳膠粉的作用機(jī)理與應(yīng)用研究[J].中國(guó)膠粘劑，2008（11）：27-29.

【3】劉冰坡，王克友.新型VAE乳液及其在膠粘劑中的應(yīng)用[J].中國(guó)膠粘劑，2005（07）：53-58.