CN1033066A

CN1033066A - 改性聚醋酸乙烯酯乳液

Info

Publication number: CN1033066A
Application number: CN 87107890
Authority: CN
Inventors: 郑佳宝
Original assignee: ZHEJIANG POLYTECHNICAL COLLEGE
Current assignee: ZHEJIANG POLYTECHNICAL COLLEGE
Priority date: 1987-11-13
Filing date: 1987-11-13
Publication date: 1989-05-24

Abstract

本发明为一种水性粘结剂，主要由VAc、DBP、 PVA、甲醛、尿素、磷酸等所组成。特别适用于动物性及植物性纤维材料(如木材、纸张、皮革、棉毛织物等)、水泥、陶瓷、石棉和泡沫塑料等，具有良好的粘合性和耐水性。也可广泛应用于书籍的无线装订、棉织物上浆、竹木家具及其工艺品的粘合、无纺布的粘接、保温及吸声材料的组合、建筑物内外装饰材料的粘贴、配制建筑乳胶漆、铸造用型砂涂料、增强水泥的强度和弹性，以及用作日光灯荧光粉的分散剂等。

Description

本发明为一种水溶性粘结剂，特别适用于动物性及植物性纤维材料（如木材、纸张、皮革、棉毛织物等）、水泥、陶瓷、竹木家俱及其工艺品、书藉的无线装订等。

本发明作出之前，在醋酸乙烯酯（VAC）的乳液聚合中，聚乙烯醇（PVA）兼具保护胶体和乳化剂的双重作用。在用量一定的前提下，PVA的聚合度对聚醋酸乙烯酯（PVAC）乳液的粘度有很大的影响，聚合度较高，则乳液的粘度较大。一般均采用聚合度为1700的PVA。醇解度为99.5%的聚乙烯醇（如国产的规格为17～99的PVA），由于分子结构中的乙酰基（CH₃COO-）已基本上被羟基（-OH）所取代。因此，PVA分子链的结构比较规整，结晶性较大，其水溶液（含固量5～10%）在5～10℃就很容易形成胶冻，並且越浓越易冻结。在这样的PVA水溶液中合成的PVAC乳液抗冻性和冻融稳定性都很差，即乳液一经冰冻后很易破乳而报废。若采用醇解度为88%（如国产的规格为17-88的PVA）的聚乙烯醇，由于其分子链上保留了一部分乙酰基，使PVA分子带有部分不对称结构和极性不同的基团，一定程度上破坏了分子结构的规整性，因此结晶性较小，乳化效果也较17-99的PVA好一些，做成的乳液其冻融稳定性、抗冻性都略有提高，但失水膜的耐水性变得更差了。在传统的合成工艺中，通常是两种规格的聚乙烯醇各采用一半，但是不能从根本上改善乳液的性能。

聚醋酸乙烯酯是热塑性树脂，软化点低，再加上制造过程中采用了耐水性很差的PVA，因此乳液有耐热性差和耐水性差的两个致命弱点，限止了它的使用范围，降低了它的使用价值。

若令PVA与甲醛或丁醛缩合，以提高分子结构的不规整性，改善PVA的乳化性能及提高PVAC乳液的抗冻性和耐水性。但甲醛或丁醛的用量不能使用太多，否则聚乙烯醇缩醛的水溶性变差，另外，这种缩醛产物有随着其缩醛度的提高，在冷水中的溶解度变大，在热水中溶解度变小的明显特点。例如，按PVA∶CH₂O（36%）＝100∶40的比例合成的聚乙烯醇缩甲醛水溶液（～10%），在60℃以上出现乳光，70℃以上开始析出固体。而PVAc的乳液聚合温度在78～90℃。如采用这种聚乙烯醇的改性产物作保护胶体，在聚合过程中一旦保护胶体从液相析出，乳液颗粒将失去保护胶层，继而发生粒子间的凝聚导致聚合失败。所以，一般甲醛基的缩合为20%以下，丁醛基仅能缩合3～5%左右，即使这样除了改善了PVA的乳化性能外，对乳液性能的提高没有明显的功效。

本发明的任务是提供一种抗冻性、冻融稳定性及耐水性好，耐热性高的改性聚醋酸乙烯酯乳液。

这种乳液是由保护胶体62.4～67.8%（重量）、醋酸乙烯酯（VAc）27.5～32.1%（重量）及其他辅助材料所组成。

保护胶体由聚乙烯醇（PVA）7.82～8.74%（重量）、36%（浓度）的甲醛8.50～9.10%（重量）、31%（浓度）的盐酸0.34～0.55%（重量）、85%（浓度）的磷酸0.87～1.56%（重量）、10%（浓度）的氢氧化钠1.70～2.18%（重量）、尿素1.36～1.82%（重量）和平衡量的水所组成。

乳液中的其他辅助材料由乳化剂（OP-10）0.30～0.35%（重量）、引发剂10%（浓度）过硫酸铵0.54～0.63%（重量）、中和剂10%（浓度）碳酸氢钠0.90～1.05%（重量）、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）3.0～3.5%（重量）所组成。

本发明在利用甲醛与聚乙烯醇进行缩合来制造保护胶体时，采用磷酸作交联剂，从而获得一种高缩醛度的水溶液状的透明胶体。这种胶体由于在PVA分子链上大量引进极性基团，本身就具有优良的粘结性能、乳化性能及抗冻性能，並且在80～95℃之间不发生固体析出。更重要的是它在常温（≤40℃）条件下的失水过程是一个分子链之间的交联过程，因而它的失水膜不溶于沸水，具有水溶性不可逆的特征。因此，采用这种胶体作为合成PVAc乳液的保护胶体，可大大提高PVAc乳液的抗冻性、冻融稳定性及耐水性，同时一定程度上提高了聚醋酸乙烯酯的耐热性。从而从根本上解决了采用一般水溶性高分子作保护胶体时所存在的弱点。这种粘结剂可以按任意比例与PVAc乳液混合，並能长期保持稳定。后述的改性聚醋酸乙烯酯乳液，其干燥速度和粘结强度与纯PVAc乳液相比均无明显的差距。

本发明的乳液对动物性及植物性纤维材料（如木材、纸张、皮革、棉毛织物等）、水泥、陶瓷、石棉和泡沫塑料等具有良好的粘合性。也可广泛应用于书藉的无线装订、棉织物上浆、竹木家俱及其工艺品的粘合、无纺布的粘接、保温及吸声材料的组合，建筑物内外装饰材料的粘贴，也可用于配制建筑乳胶漆及铸造用型砂涂料、增强水泥的强度和弹性以及用作日光灯荧光粉的分散剂等。

实施例

步骤一：（保护胶体的制备）

1、在反应锅内加入配方量的水和PVA，在90℃以上保温搅拌0.5小时。

2、在反应锅内缓慢加入浓HCl和H₃PO₄，使反应物的PH＜3。

3、用0.5小时左右，趁热把配方量的甲醛滴加到反应锅内，然后在常压下保持80～85℃，搅拌反应2小时。

4、用10%NaOH溶液把反应物PH调节至4～5，然后加入尿素，在80～85℃条件下反应1小时。

5、再用10%NaOH把反应物的PH调节到8～8.5，冷却到40～60℃出料，贮存于塑料桶内，加盖密闭，备用。

技术指标：

外观：粘稠微黄透明状水溶性胶体

含固量：18.5～19.5%

PH值：8～8.5

粘度：＞4000厘泊

游离醛：≤1.5%

凝冻点：-4～-5℃

耐水性：常温（≤40℃）失水膜耐沸水1小时以上不发粘、不溶解。

步骤二（改性聚醋酸乙烯酯乳液的制备）

1、把保护胶体27.8～32.4份放入反应锅内，开启搅拌及回流冷凝器的冷却水。

2、再加入（OP-10）0.30～0.35份、VAc单体总量的15%及引发剂总量的40%，关闭料孔盖，搅拌升温，到60～66℃时出现回流，反应液渐呈乳白色，温度逐渐上升。

3、当温度升到80～82℃时，回流渐少，此时将剩余的VAc单体（占总量的85%）在～8小时内均匀滴加完毕，反应温度可控制在78～82℃。滴加单体时，每隔1小时补加一次引发剂，共补加8次，每次补加量为引发剂总量的5%。

4、当单体滴加完毕后，把剩余的引发剂（占总量的20%）全部加入，並升温至90～93℃搅拌反应半小时，然后冷却到50℃以下。

5、缓慢地加入10%NaHCO₃0.90～1.05份，搅拌均匀后再加入3.0～3.5份DBP搅拌40分钟。

6、另取30.0～40.0份保护胶体加入乳液中，搅拌20分钟即可出料。

技术指标：

外观：乳白色稠厚胶液

PH值：4～6

含固量：42～48%

粘度：＞4000厘泊

粒径：～1微米

凝冻点：-3～-4℃

冻融性：-10℃12小时～+23℃12小时为一循环，5个循环各项性能指标不变。

粘结木材的强度：～80kg/cm²

使用温度：0～40℃

Claims

1、一种用于动、植物性纤维材料，水泥、陶瓷、石棉、泡沫塑料、书藉无线装订、棉织物上浆、竹木家俱及其工艺品、无纺布、建筑物内外装饰材料等粘结的改性聚醋酸乙烯酯乳液，含有保护胶体、醋酸乙烯酯和其它辅助材料，其特征在于：(重量%)

保护胶体 62.4～67.8%

其成份为：聚乙烯醇 7.82～8.74%

(36%浓度)甲醛 8.50～9.10%

(31%浓度)盐酸 0.34～0.55%

(85%浓度)磷酸 0.87～1.56%

(10%浓度)氢氧化钠 1.70～2.18%

尿素 1.36～1.82%

水平衡量

醋酸乙烯酯 27.5～32.1

及其它辅助材料。

2、按权利要求1所述的乳液，其特征在于乳液中的其它辅助材料含有（重量%）：

乳化剂（OP-10） 0.30～0.35

（10%浓度）过硫酸铵 0.54～0.63

（10浓度）碳酸氢钠 0.90～1.05

邻苯二甲酸二丁酯 3.0～3.5