聚醋酸乙烯酯的合成改性研究
摘要
关键词
聚醋酸乙烯酯； 合成； 改性； 测试
正文
随着建筑、造纸、纺织、皮革、汽车等行业的快速发展，聚醋酸乙烯酯即PVAc胶粘剂的缺点，也越来越暴露无遗，制约着这些行业相关产品的发展。为了快速解决这一问题，本文以“聚醋酸乙烯酯的合成改性研究”为课题作如下探讨。
1.聚醋酸乙烯酯合成改性研究的必要性
1.1 聚醋酸乙烯酯乳液的优缺点比较
聚醋酸乙烯酯乳液的优点不仅在于用途广泛，使用方便，而且还具有固化速度快，粘接强度高的特点，但同时也具有耐热、耐寒、耐湿、耐水性能差的突出缺点[1]。具体详见表1。
优 点 缺 点 序号 内容与影响 序号 内容与影响 |
1 应用范围广，在建筑、纺织、造纸、 1 耐水、耐湿性能差。PVAc乳液中存 汽车、皮革等行业都有应用。 在含轻基(OH)的化合物，使耐水性下 2 具有不燃烧，无毒、无污染 、 降，粘接强度会有 安全、环保 的特点。 较大程度的下降。 2 耐寒性差。在较低温条件下，乳液很， 3 对多孔材料如木材、纸张、棉布、皮革、 容易冻结破乳发生凝聚而报废，冻结 陶瓷等有很强的粘合力，初始粘接强度 会影响乳液的稳定性，这是因为冻结 较高。 后体积膨胀，对聚集在冰晶之间的乳 4 胶膜一般无色透明，不污染被粘物，便于 液产生体积膨胀。 加工 。 3 耐热性差。由于PVAc乳液中含有一 5 能够室温固化，固化速度较快。 定质量的增塑剂，会导致耐热下降。 6 单组分粘稠液体，使用方便，也很容易清洗。 聚合物乳液软化点约在45-900C之间， 7 价格低廉，原料较容易获得。 故在软化点以上的PVAc胶层会出现 8 固化后的胶膜有一定的韧性，耐稀酸，耐稀 蠕变现象，使胶层粘接强度下降。 碱，耐油。 4 机械稳定性程度差。在乳液进行聚合的过程中，聚合物乳液会受到各种形式的机械剪切应力的影响，比如，乳液存放，机 9 存储期达1年以上，时间较长。 械搅拌，以及泵送等等，都会使乳液获得能量。当能量超过凝聚活化能的时候，乳液就会失去其稳定性。 5由于不能长期保存。会导致乳液胶粒凝聚，产生升浮或沉降，出现凝胶层。可以说这是一种不可逆的现象 |
表1：聚醋酸乙烯酯乳液的优缺点比较表
1.2 聚醋酸乙烯酯合成改性的研究价值
从表1的优缺点比较来看，PVAc的优点，不仅在于用途广泛，而且价格低廉，使用方便，是一些产品终端必不可少的重要原材料[2]。但是，从其缺点来看，其所表现的问题也比较突出，甚至限制了适用范围的拓展和影响到综合开发的利用率及产品加工的利用价值。如果能在聚醋酸乙烯酯合成改性方面的研究有所突破，PVAc乳液的缺陷能得到弥补和改进，其产品的综合利用率及加工利用价值就会得到很大程度的提高。因此，对聚醋酸乙烯酯进行合成改性研究，既是目前相关行业和产品的需要，也是未来相关行业和产品深化发展的要求，具有重大的实践意义和深远的战略意义[3]。
2.聚醋酸乙烯酯合成改性方法的研究
2.1醋酸乙烯酯乳液合成方法
醋酸乙烯酯乳液合成方法主要有：无皂乳液聚合、种子乳液聚合以及微乳聚合和超细乳聚合等[4]。
2.1.1无皂乳液聚合。所谓无皂乳液聚合就是指不加乳化剂或乳化剂浓度小于临界的乳液聚合。其主要特点有：一是导致产品成本低 ；二是乳胶粒子的表面干净整洁，避免了应用过程中由于乳化剂引起的负面影响；三是乳胶粒径单分散性好；四是低温下的无皂乳液聚合，其过程平稳。
2.1.2种子乳液聚合。这种聚合主要用于制备复合聚合物胶乳。其制备程序是：首先，采用乳液共聚或间歇式乳液聚合进行种子胶乳的制备；然后，采用单体混合物或另一种单体进行种子聚合。合成后的胶乳，在低温下，其粘度没有明显增加，可以在寒冷的环境下使用，可适用于纺织品、纸衬托、卷纸筒等产品的生产。
2.1.3 微乳聚合及超细乳聚合。微、细乳液聚合体系是由长链烷烃或长链脂肪醇和离子型表面活性剂组成的复合乳化剂。它具有热力学稳定的特性。当用KPS和V-50作引发剂，用AOT作稳定剂时，V—50和KPS所产生的自由基和静电作用是各不相同的。如果V-50的浓度增加，则速度增加；如果KPS增加，则转化率和聚合速率均增加。
2.2聚醋酸乙烯酯乳液改性方法
聚醋酸乙烯酯乳液改性方法有：共混改性、共聚改性、交联改性、无机粒子填充改性四种[5]。
2.2.1共混改性。要了解共混改性就要首先了解什么是共混，所谓共混就是和其它乳液进行组分，以改善乳液的性能。那么，共混改性实际上就是实现精细化、功能化、高性能化的高分子材料。乳液共混的关键是要有相容性，否则就谈不上共混[6]。其共混改性的具体方法详见表2。
表2：聚醋酸乙烯酯乳液共混改性的主要方法一览图
序号 改 性 名 称 作 用 与 功 效 |
1 氧化淀粉改性 乳液的粘接强度、耐水性能和干燥速度都得到了改善。 2 耐水改性剂、 研制出木材胶粘剂，具有粘结强度高、耐水性能优异、耐寒性好。 粘结增强剂 共混改性 3 天然胶乳、丁苯 提高耐水性、柔韧性、粘接性 胶乳、梭基丁苯 胶乳、氯丁胶乳、 VAE乳液、丙烯 酸酷乳液等共混 改性。 4 梭甲基纤维素、聚 提高粘度和触变性 丙烯酞胺等共混改性 5 膨润土、轻质碳酸钙、 可降低成本、提高耐热性 白粘土等共混改性 6 混合反应性溶剂型 对铝合金橡胶密封条、玻璃之间的粘接强度超过硅酮密封胶。 建筑密封胶 7 SA乳液、SBR胶乳、 粘接力强、防水性好、毯背硬挺性好、价格低廉。 PVAc乳液复配地毯胶 |
2.2.2共聚改性。共聚改性是VAc乳液经常用到的一种改性方法[7]。这种方法具体又分为： VAc/丙烯酸酷共聚改性；VAc/ST(苯乙烯)乳液共聚；VAc/乙烯乳液共聚；VAc/丙烯睛的乳液共聚；VAc与其它单体的乳液共聚；VAc的多元共聚六种。
2.2.3交联改性和无机粒子填充改性。交联改性有外交联改性和内交联改性之分。所谓内交联改性，就是通过共聚作用引入交联基团，形成交联作用；所谓外交联改性就是通过在共混乳液或醋酸乙烯均聚乳液中加入交联剂，形成交联结构，即为外交联改性。通过对醋酸乙烯进行交联改性可以提高其耐水性和粘接强度。无机粒子填充改性，是目前聚合物改性中的热点，但其复合材料却具有优缺点并存的特点。
3.聚醋酸乙烯酯合成改性的成效验证与测试
为了验证聚醋酸乙烯酯合成改性的效果，本文重点对改性以后的主要性能作如下测试。
3.1常见性能比较。现将改性后的胶黏剂乳液的部分性能归纳整理详见表3。:
表3：聚醋酸乙烯酯乳液与共聚共混乳液的性能比较一览表
序号 性能 共聚共混乳胶 聚醋酸乙烯酯乳胶 |
1 PH值 6—8 3—7 2 外观 乳白色，有淡黄色光泽的均匀液体 白色乳状均匀液体 3 不挥发物含量/% 65.9 30.6 4 初粘力/g 12.6 4.7 5 粘度/pa.s 11.2 0.2
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从表3的比较情况来看，改性后聚醋酸乙烯酯乳液粘接度更加紧密，其中：固含量提高了2倍以上，粘接度更是提高了几十倍，甚至连初粘力都大大增加。
3.2 稳定性测定。主要有：冻融稳定性、稀释稳定性、)贮存稳定性、聚合稳定性、热稳定性、机械稳定性六项测试[8]。具体测试情况详见表4。
表4 ：聚醋酸乙烯酯改性后的各种稳定性测试一览表
序号 测试项目 测试过程 测试结果 |
1 冻融稳定性 首先，取共混乳液和试剂装瓶，放入冰箱， 冻融稳定值为4，其结果比 将温度调至一10℃，过16小时后取出，再在室 聚醋酸乙烯乳液 温(250C )下观察8小时，如此反复操作 胶要好。 四次待出现沉淀时止。 2 稀释稳定性 首先取试样用蒸馏水稀释，直至不挥发物质 结果显示稀释稳定性较好 量止，其分数为3%。然后量筒量100m L稀释液， 并用铝箔盖上后静放置72 h。 3 储存稳定性 首先，取试样50mL装入瓶中封闭后放入恒温箱， 将试样涂于杨木板表面， 然后将温度调至50℃。1d后，在室温下冷却3h。 经观察性能良好。 4 聚合稳定性 首先，取适量乳液作为实验试样， 结果显示 聚合物的稳定性 用100目孔径的 为34.57% 0. 15mm金属筛过滤，并用蒸馏水反复 冲洗，烘干直至达到恒重。 5 热稳定性 首先，取10g乳液装入瓶中，然后在65℃的环境 结果显示乳液状态基本不变 下观察4天。 热稳定性良好 6 机械稳定性 选用目孔径0. 15mm的金属筛过滤，筛取 结果显示平均值为36. 14%， lO乳液，放入离心试管中， 说明 机械强度较差， 经1000r/min的转速旋转过滤3小时后， 不能进行激烈搅动 再用蒸馏水反复冲洗、并烘干至恒重， 如此反复重复操作三次。
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3.3吸水率和耐水性测定。详见表5。
表5：改性后的吸水率、耐水率测试情况一览表
序号 测试名称 测试过程 测试结果 |
1 吸水率 称取干燥至恒重后的干膜lOg，在室温下 数据分别为： 的水中浸泡1d，用滤纸吸干膜表面水，称 11. 263g, 11. 301g, 质量.重复操作三次。： 11. 257g。 2 耐水性 取剪切成75mmX25mmxlOmm的杨树木板 基本达到预期要求， 10对，搭接面为75mmx25mm，涂胶量均为 可以用作木材行业 1008 m—2，两个粘接面涂上制备的胶乳液后， 粘结胶。 轻压5min,自然干燥2h。将试样分别放入 30℃和70℃水中浸泡，在30℃水中浸泡4 个月仍然没有开胶，在70℃水中平均开胶 时间大约为97h。 |
综上所述，本文在对聚醋酸乙烯酯合成改性方法、途径进行探讨的基础上，对改性的主要效果进行了验证和测试，结果表明，除机械稳定性适应性较差外，其余各项测试指标，均优于聚醋酸乙烯酯乳液改性前的指标。说明，改性后的聚醋酸乙烯酯使用前景较好，还有很大的应用和发展空间。
参考文献：
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[8] 张齐. 有机硅烷和膨润土对聚醋酸乙烯酯乳液的改性研究[J]. 中国胶粘剂, 2016, v.25(2):5-8.
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