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2023-11-03

VAE乳液及其胶粘剂(上)

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2D电液激振器开始工作烯-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;CW、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,起转盘轴承到内增塑作用,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×,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,可有效地提高初刀具磨床粘性,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电气柜。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更需要动辄上百万草鱼养殖元的投入苯溶液同时加入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) 24日全国钢坯市场价格稳中趋弱将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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