一种交联型醋丙乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种交联型醋丙乳液及其制备方法,属于胶粘剂技术领域。
背景技术
目前世界上各种自然性资源缺乏,市场上应用于家装的各种木材资源更是严重缺乏。现在市场的各种中纤维密度板材、胶合板材多采用三醛胶,给人们的生活环境带来了严重的污染和危害。随着科技的进步,市场的发展,整个建材市场出现了许多新型材料,如PS复合板,主要应用于广告牌、办公室各隔层板、展会布置、家庭吊顶板等,属于市场新型轻质材料、市场需求大。PS板是应用于家庭装潢、建筑、装修领域中的一种常用饰面板,但PS板的光面纸PVC材料表面有一层可迁移的油蜡物质,并不是用一般的聚醋酸乙烯型黏结剂就能粘结牢的,而且目前市场上所推出应用于PS板材与上光纸张PVC材料上的粘结都是含有机溶剂的产品。就是国际上一些有相当知名度的“品牌企业”同行业都没有解决具有无味、无毒、完全环保性能的同等产品推出。目前发展低碳经济的内容就包含着无毒、无害、无任何挥发性、没有污染的有害气体。
目前市场上一般用于PS复合板有二种胶:1、用普通白胶产品加入含有溶剂的增粘树脂,因为含有毒有害溶剂,不环保,并且腐蚀PS泡沫;2、用常规的PVAC与其它乳液混合复配而成产品,其耐水、耐热、耐老化性能差。
用交联型醋丙乳液可以提高产品的黏接强度和产品的耐水、耐热、耐老化性能,并对一些非极性物质可以提高黏接性,可以扩大产品的应用领域,并环保无毒。常规的醋丙乳液配方中丙烯酸含量不超过总单体量的5%,这种原料一旦超过以上比例,生产上无法控制,造成粒子粗、粘度大。这主要原因是:a、几种单体的竞聚率不同,在常规的乳化体系里无法合理的共聚、交联,而造成某一单体爆聚,使粒子***,分子链太长而造成粘度太大,无法控制。b、由于丙烯酸比重大,亲水性不容易与醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合,造成混合单体不均匀,可以在丙烯酸中加入少量水、乳化剂、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯,快速搅拌下成预乳化液。c、多元共聚在聚合过程中,都要在一定的pH值情况下聚合,一般在pH值为4-6之间,超出这个范围对聚合不利,而造成阻聚或爆聚。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保且具有较好的耐水性、耐热性和耐老化性的装饰装潢胶黏剂产品。
为了达到上述目的,本发明提供了一种交联型醋丙乳液,其特征在于,由醋酸乙烯酯160-200重量份、丙烯酸丁酯75-140重量份、丙烯酸60-110重量份、聚乙烯醇1788 5-20重量份、非离子乳化剂OP-10 5-8重量份、十二烷基苯磺酸钠2-4重量份、十二水合磷酸氢二钠5-7重量份、过硫酸铵0.7-1.5重量份以及无离子水550-750重量份制成。
本发明还提供了上述交联型醋丙乳液的制备方法,其特征在于,具体步骤为:
第一步、将醋酸乙烯酯160-200重量份、丙烯酸丁酯75-140重量份、丙烯酸60-110重量份、非离子乳化剂OP-10 5/3-8/3重量份、十二烷基苯磺酸钠2/3-4/3重量份以及无离子水100重量份混合,100-150rpm转速搅拌下制成预乳化液;
第二步、将过硫酸铵0.7-1.5重量份用无离子水12重量份溶解制成引发剂溶液;
第三步、在无离子水438-638重量份中加入聚乙烯醇1788 5-20重量份,升温至90℃保温1-2小时,完全溶解后,冷却至60℃,加入非离子乳化剂OP-10 10/3-16/3重量份和十二烷基苯磺酸钠4/3-8/3重量份,加入十二水合磷酸氢二钠5-7重量份,搅拌,升温至70℃,滴加1/5量的第二步所得引发剂水溶液以及1/10量的第一步所得预乳化液,升温至80℃,保温反应至基本无回流,滴加3/5量的第二步所得引发剂水溶液以及3/10量的第一步所得预乳化液,2.5-3小时加完,保温反应至基本无回流,冷却至40℃以下,静置5-16小时后,再升温至78℃-80℃,滴加剩余的引发剂水溶液和预乳化液,3-4小时加完,保温反应直至基本无回流,再升温至85-90℃保温1小时,冷却过滤出料。
本发明的原理是:
1、由于发明的产品为交联型醋丙乳液,丙烯酸的量很大,占单体总量的25%左右,原常规乳化剂的HLB值(亲水、亲油值)就达不到要求了,本发明加大乳液聚合中乳化剂的用量,同时采用非离子型乳化剂OP-10与阴离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠按一定的比例配成复合型乳化剂,从而达到符合含有超量丙烯酸的混合单体所需要的乳化体系,使混合单体可以平稳的聚合,以达到控制分子量快速增长的目的。非离子型乳化剂OP-10的分子式如下: 。
2、在保护胶体中增加PH缓冲剂的用量,可解决因单体中丙烯酸过量而产生PH值的偏酸,影响聚合,造成爆聚或过量交联,使乳液聚合失败。
3、以上二种方案可以解决固含量在30%以下的聚合,但对固含量大于30%的产品来讲,仅靠这二种方案还不够,必须再采用间歇聚合方法,即在反应过程中,采用间歇聚合,使大分子不再无限增大,分子链不再继续加长,分段聚合,这样才能够控制分子量,生产出合格的交联型醋丙乳液。
4、增加乳化剂,增加PH缓冲剂,只是控制不发生爆聚和阻聚,对反应只能起平稳聚合的作用,但是交联型醋丙中的交联剂交联性很强,当预乳化液滴加到总量的30%左右时,仅靠以上两种方法已无法阻止分子量进一步增长,这时分子链都已达到一定量,分子间密度加大造成聚合速度加快,而使产品粘度急剧上升,在这种情况下,采取中断反应,停止聚合,温度降到40℃以下,使反应没有再聚合的条件,从而控制它的粘度,然后再恢复聚合,这样新乳化的分子很难和原来已聚合的分子链相联,最终即提高了固含量又将产品粘度控制在一定范围内,生产出合格的交联型醋丙乳液。
本发明的优点是:
1、丙烯酸的量是单体总量的20-28%,从而提高了交联型醋丙乳化液的耐水性、耐热性和耐老化性。
2、新的聚合反应工艺解决了超量加入丙烯酸(交联剂)采用间歇反应,分段聚合的方法有效地控制了交联型醋丙乳液的粘度。
3、本发明采用最佳创新配方和工艺操作线路,提高了乳液的成膜性能、黏接性能和综合性能的间歇反应工艺合成路线,进行性能补充链接,从而大大提高和改善了胶的柔韧性、黏接强度和最佳成膜性。
4、初粘性好,黏接强度高,耐水性好,耐老化性能好,把该胶制成胶膜与通常的醋丙乳液制成胶膜,用滴水试验,比较耐水性,出现白浊时间增长至一倍以上。pH值接近中性,对PS发泡材料无影响,能黏接木材与PS发泡材料,能常温冷贴合,粘贴复合固化时间快,使用工艺方便,不含任何有机溶剂,分别达到国标18583-2001与欧盟GPS要求标准。
5、无毒、无害、无任何挥发性、没有污染的有害气体。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例1
将醋酸乙烯酯200重量份、丙烯酸丁酯140重量份、丙烯酸110重量份、非离子乳化剂OP-10 8/3重量份、十二烷基苯磺酸钠4/3重量份以及无离子水100重量份混合,120rpm转速搅拌下制成预乳化液备用;将过硫酸铵1.5重量份用无离子水12重量份溶解制成引发剂溶液备用;
在无离子水638重量份中加入聚乙烯醇1788 20重量份,升温至90℃保温2小时,完全溶解后,冷却至60℃,加入非离子乳化剂OP-10 16/3重量份和十二烷基苯磺酸钠8/3重量份,加入十二水合磷酸氢二钠7重量份,搅拌,升温至70℃,滴加1/5量的第三步所得引发剂水溶液以及1/10量的第二步所得预乳化液,升温至80℃,反应液泛蓝光,保温反应1小时左右,至基本无回流,滴加3/5量的第三步所得引发剂水溶液以及3/10量的第二步所得预乳化液,3小时加完,保温反应至基本无回流,冷却至40℃以下,静置10小时后,再升温至80℃,滴加剩余的引发剂水溶液和预乳化液,4小时加完,保温反应直至基本无回流,再升温至90℃保温1小时,冷却过滤出料。所得乳液固体含量约37.8%,粘度约200000mpa.s,PH:4-6。耐水性:把乳液制成胶膜做滴水试验。见附表:
产品名称 |
醋丙乳液 |
含3%单体丙烯酸的交联型醋丙乳液 |
含25%单体丙烯酸的交联型醋丙乳液 |
出现白浊现象的时间 |
2分30秒 |
3分50秒 |
8分06秒 |
实施例2
将醋酸乙烯酯160重量份、丙烯酸丁酯75重量份、丙烯酸60重量份、非离子乳化剂OP-10 5/3重量份、十二烷基苯磺酸钠2/3重量份以及无离子水100重量份混合,110rpm转速搅拌下制成预乳化液备用;将过硫酸铵1重量份用无离子水12重量份溶解制成引发剂溶液备用;
在无离子水438重量份中加入聚乙烯醇1788 5重量份,升温至90℃保温1小时,完全溶解后,冷却至60℃,加入非离子乳化剂OP-10 10/3重量份和十二烷基苯磺酸钠4/3重量份,加入十二水合磷酸氢二钠5重量份,搅拌,升温至70℃,滴加1/5量的第三步所得引发剂水溶液以及1/10量的第二步所得预乳化液,升温至80℃,反应液泛蓝光,保温反应1小时左右,至基本无回流,滴加3/5量的第三步所得引发剂水溶液以及3/10量的第二步所得预乳化液,2.5小时加完,保温反应至基本无回流,冷却至40℃以下,静置6小时后,再升温至78℃,滴加剩余的引发剂水溶液和预乳化液,3小时加完,保温反应直至基本无回流,再升温至85℃保温1小时,冷却过滤出料。所得乳液固体含量约34.7%,粘度约20000mpa.s,PH:4-6。耐水性:滴水试验时间达7分59秒。
实施例3
将醋酸乙烯酯180重量份、丙烯酸丁酯120重量份、丙烯酸100重量份、非离子乳化剂OP-10 2.2重量份、十二烷基苯磺酸钠1.1重量份以及无离子水100重量份混合,120rpm转速搅拌下制成预乳化液备用;将过硫酸铵1.2重量份用无离子水12重量份溶解制成引发剂溶液备用;
在无离子水453.1重量份中加入聚乙烯醇1788 18重量份,升温至90℃保温1小时,完全溶解后,冷却至60℃,加入非离子乳化剂OP-10 4.4重量份和十二烷基苯磺酸钠2.2重量份,加入十二水合磷酸氢二钠5.8重量份,搅拌,升温至70℃,滴加1/5量的第三步所得引发剂水溶液以及1/10量的第二步所得预乳化液,升温至80℃,反应液泛蓝光,保温反应1小时左右,至基本无回流,滴加3/5量的第三步所得引发剂水溶液以及3/10量的第二步所得预乳化液,2.5小时加完,保温反应至基本无回流,冷却至40℃以下,静置5小时后,再升温至78℃,滴加剩余的引发剂水溶液和预乳化液,3小时加完,保温反应直至基本无回流,再升温至85℃保温1小时,冷却过滤出料。所得乳液固体含量约41.5%,粘度约200000mpa.s,PH:4-6。耐水性:滴水试验时间达9分06秒。
实施例4
将醋酸乙烯酯112重量份、丙烯酸丁酯75重量份、丙烯酸62.3重量份、非离子乳化剂OP-10 2.2重量份、十二烷基苯磺酸钠1.1重量份以及无离子水100重量份混合,120rpm转速搅拌下制成预乳化液备用;将过硫酸铵0.7重量份用无离子水12重量份溶解制成引发剂溶液备用;
在无离子水614.3重量份中加入聚乙烯醇1788 8重量份,升温至90℃保温1小时,完全溶解后,冷却至60℃,加入非离子乳化剂OP-10 4.4重量份和十二烷基苯磺酸钠2.2重量份,加入十二水合磷酸氢二钠5.8重量份,搅拌,升温至70℃,滴加1/5量的第三步所得引发剂水溶液以及1/10量的第二步所得预乳化液,升温至80℃,反应液泛蓝光,保温反应1小时左右,至基本无回流,滴加3/5量的第三步所得引发剂水溶液以及3/10量的第二步所得预乳化液,2.5小时加完,保温反应至基本无回流,冷却至40℃以下,静置8小时后,再升温至78℃,滴加剩余的引发剂水溶液和预乳化液,3小时加完,保温反应直至基本无回流,再升温至85℃保温1小时,冷却过滤出料。所得乳液固体含量约25.7%,粘度约20000mpa.s,PH:4-6。耐水性:滴水试验时间达9分10秒。