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VAE乳液及其胶粘剂(上)

2007/8/10 15:04:24 人评论

1 前言  VAE乳液是醋酸乙烯(VAc)与乙烯(Ethylene)单体乳液共聚物的简称,以它为基料配合增粘剂、增稠剂、交联剂、填充剂等制成的VAE乳液胶粘剂,无毒、无臭、不燃、不爆、无环境污染、无健康危害、无火灾危险,堪称环保型胶粘剂。VAE乳液及其胶粘剂具有干燥速度较快、胶膜柔韧性好、粘接强度高、耐水性较好、耐酸碱、耐油、耐磨、耐老化等优异性能。同时,易于改性,可进一步提高性能,扩大应用范围,广泛用于无纺布、静电植绒、PVC膜、建筑装修、地毯背衬、纸塑复合、商品标签、家具制造、食品包装、热熔封装、迟效胶粘剂等多种领域。VAE乳液胶粘剂属重要的水基胶粘剂,符合日益严格的环保要求及胶粘剂的未来发展方向,因此,大有发展前途和广阔应用前景。2 VAE乳液的发展与品种  VAE的研制开始于20世纪30年代,1938年ICI公司发表了VAE高压聚合的专利,压力为21MPa,温度85℃。1965年美国空气产品及化学公司开发出工业产品,中压聚合(5~15MPa),主要用作胶粘剂。20世纪六七十年代VAE乳液得到了迅速发展,性能不断提高。80年代后开始研究VAE三元共聚乳液,如醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸酯、醋酸乙烯-乙烯-丙烯酰胺、醋酸乙烯-乙烯-马来酸酯、醋酸乙烯-乙烯-不饱和二元酸等。加入丙烯酸与醋酸乙烯和乙烯共聚制得了羟基化VAE乳液,增加了对金属的粘接性,为交联提供了活性点,还可增稠。近年来又有醋酸乙烯-乙烯-丙烯酸异辛酯-甲基丙烯磺酸钠四元共聚物的报道。为了提高固化速度和粘接强度,已经出现了高固含量(65%~75%)的VAE乳液产品。  VAE乳液制备通常采用中压乳液聚合工艺,乙烯质量分数为10%~40%,一般为14%~18%。使用不同保护胶体,其乳液的结构和性能均有差别。以聚乙烯醇为保护胶体制得的VAE乳液粘性优,固化速度快,对PVC膜粘接力强,但耐水性较差,且不能与硼砂和糊精配用。以非离子表面活性剂和羧甲基纤维素相配合的保护体系,其VAE乳液对PVC粘接性优异,耐水性较好,能与硼砂和糊精配用,但湿粘性差,固化速度较慢[2]。国产VAE乳液的版号有BJ-701、705、706、707、710、735;CW40-700、701、702、703、704、716、717、719A;JWEVA-1,2,3,4,具体性能见表1。    3VAE乳液胶粘剂的特点  由于VAE乳液分子中引入了乙烯链段,起到内增塑作用,降低了玻璃化温度和成膜温度,从而赋予VAE乳液胶粘剂许多优良性能,其特点如下:  1) 初粘性和湿粘性好,固化速度较快,室温下5~10min即可硬化结膜,贮存稳定,在正常条件下贮存期为1~2a。  2) 固化后的胶膜无色透明,柔韧不脆,回弹性好,伸长率可达600%。  3) 耐水性、耐碱性、耐磨性、耐蠕变、耐冻融性较好。VAE胶膜在弱碱和弱酸介质中浸泡1年之后性能也不会变]。  4) 耐候性好,对氧、紫外线稳定,不易老化。  5) 无毒、无味、无害,含醛量小于38×10-6,适合卫生和食品之用,可用于生产卫生材料,如卫生巾、尿布、医疗用布、揩手巾、手术帽等即弃用布以及食品包装。  6) 与其他水基胶粘剂相容性好,易于改性获得新的性能。  7) 表面张力小,适宜粘接低表面能材料,如PE、PP、PS等。  8) 适应性强,对多种材料都有良好的粘接性,尤其对薄膜制品如PVC、聚酯、尼龙等有良好的粘接性。  9) 水分挥发后的干胶膜,可进行热熔封合,热封温度为82~90℃。  10) 涂胶、清洗容易,使用安全、方便。4 VAE乳液胶粘剂的改性  VAE乳液虽然有时可直接用作胶粘剂,但性能不够理想,应用受到限制。如果通过共混、交联、水解、增粘等手段,可以改善和提高性能,使VAE乳液胶粘剂能够满足更多的需要。4.1 提高初粘性  将适量的松香或松香酯加入VAE乳液中,可有效地提高初粘性,同时也能提高粘接强度。加入的方式可以是先将松香溶于甲苯或其他有机溶剂(如石油醚)[7],在有少量乳化剂存在下,高速搅拌制成松香乳液,然后视需要按适当比例与VAE乳液混合均匀,也可将松香甲苯溶液按一定比例与VAE乳液直接搅拌乳化混合,所制得的改性VAE乳液胶粘剂对PVC膜与人造板或金属板的粘接复合特别有效。为避免甲苯对环境和健康的危害,可制备无苯松香乳液。将松香投入反应瓶中,加入DBP,加热至松香熔化,在强烈搅拌下滴入酪素-KOH溶液(30min内滴完),然后滴加明胶溶液,搅拌30min,降温出料。乳化液为淡黄色粘稠液体,固含量41%[8]。3 2 提高粘接强度  于VAE乳液中加入适量的对叔丁酚甲醛树脂(2402树脂)甲苯溶液,搅拌混合均匀,制成改性VAE乳液胶粘剂,粘接强度有很大提高,非常适宜经表面处理的PE与木板的粘接。如果将松香甲苯溶液和萜烯树脂甲苯溶液同时加入VAE乳液,则有协同增强效果,比单独使用某种树脂时剥离强度明显提高,例如,将3%松香甲苯溶液和7%的萜烯树脂甲苯溶液同时加入VAE中,PVC复合膜的剥离强度最高。4 3 提高耐水性  1) 将TDI的甲苯溶液或PAPI的DBP溶液加入VAE乳液中,可以大大提高耐水性和粘接强度,粘接木板水泡4d不开胶。2) VAE乳液在少量NaOH水溶液和甲醇存在下于50℃进行水解处理,胶粘剂表面和内部都产生强极性的羟基[9]。再加入VAE液量8%的TDI(甲苯溶液)和适量的二月桂酸二丁基锡催化剂,得到交联的VAE乳液,耐水性大为提高。3) 以VAE乳液为聚合种子,与丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体在引发剂存在下,于72℃/(2~3)h进行乳液共聚而得VAE/BA-GMA复合乳液。耐水性改善,经热处理交联后,吸水性为5.4%。

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