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增粘树脂与丙烯酸酯共存下的乳液聚合行为
研究开发 丙烯酸化工与应用 ACRYLICS 第20卷 第 2期 2007年 6月
增粘树脂与丙烯酸酯共存下的乳液聚合行为
夏宇正 鄢薇 石淑先 焦书科 (北京化工大学生物环境材料研究室)
摘要 将丙烯酸单体与多种增粘树脂混合乳化进行半连续乳液共聚合,研究了其乳液 聚合反应行为,得到与塑料粘结力高且储存稳定性高丙烯酸酯共聚物乳液。研究结 果表明:同样反应条件下,无萜烯树脂参与的乳液聚合则易破乳,并用IR和DSC分 析证明萜烯树脂在聚合中起到稳定剂的作用。得到了单体转化率达到 99%以上、稳 定性很好的环保型 丙烯酸酯乳液。 关键词 萜烯树脂 丙烯酸酯 乳液聚合 稳定作用
刖 吾
丙烯酸酯共聚物乳液因其成本低、环 保、制备工艺简单等特点而广泛用于涂料及 粘合剂领域。但其在塑一塑、纸一塑快速粘 结方面仍存在初粘低、干燥速度慢等问题, 为此目前多采用在丙烯酸乳液粘合 中加 入增粘树脂的方法进行解决,这样可改善塑 料与胶膜之间的润湿性,进而提高其剥离力 和J决于速度以及初粘力。但因增粘树脂多 为固体或晶体,与丙烯酸乳液很难相溶,必 须用有机溶剂(如甲苯)溶解增粘树脂,然后 再混入丙烯酸乳液中,这样制得丙烯酸酯乳 液纸塑胶粘剂,不仅储存不稳定,而且对人 体有伤害,因此开发环保型丙烯酸酯纸塑粘 合剂已成为印刷行业首要解决的问题,这类 环保型粘合剂必然成为市场的主流。本文 采用将增粘树脂溶解在丙烯酸单体使其参 加乳液聚合的方法,合成了环保型丙烯酸酯 类乳液,并考察了其最佳反应条件,研究其 稳定性的影响因素。
一 、实验部分
1.原料 丙烯 酸丁酯 (BA)、甲基丙烯酸 甲酯 (MMA)、醋酸乙烯(VAc)、丙烯酸(AA),均 为聚合级;聚乙烯醇(PⅥ 088)、萜烯树脂、 歧化松香均为工业级;去离子水;复合乳化 剂、引发剂、还原剂、缓冲剂,均为化学纯。 2.丙烯酸乳液的合成 在不断搅拌的三口烧瓶中分别加入去 离子水、乳化剂、以及溶有增粘树脂的丙烯 酸单体,预乳化 1 h。 在搅拌下向三口烧瓶中加入适量的去 离子水和聚乙烯醇溶液,升温到 73~74℃, 加入缓冲溶液、垫底预乳化液、垫底引发剂, 升温到83~85℃,当瓶内温度不再升高并 稳定后,开始滴加弓l发剂和剩余的预乳化 液,滴加时间控制在 3~3.5 h,滴加温度控 制在 68~73℃,滴加完毕后,升温至 90℃, 保温 1 h;降温 67~68℃后滴加剩余引发 剂,并在 63~65 oC保温 1 h;降温至40℃以
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12 丙 烯 酸 化 工 与 应 用 第 20卷
下,过滤,出料,用氨水调节 PH值。 3.性能测试 (1)单体转化率的测定 转化率按下式计算:
c: ×100% L W M 其中,GS为试样质量,g;GL为乳液质量,g;w 为聚合体系中除单体外不挥发组分的质量 分数;WM为聚合体系中单体的质量分数;mo 为聚合后,絮凝物的总质量,g;m1为聚合体 系中单体的总质量,g;m2为聚合体系的总质 量,g。
rM : . 二 ×100%W 7o ——一 ^ m 2 (2)乳液聚合稳定性的测定 合成结束后,乳液清出反应器,用 200 目铜网滤出全部凝聚物,洗净,烘干后称重, 以下列公式计算聚合稳定性 Cur%:
r Cur% = ×100%
其中: 『_—一凝聚物的重量 GM——加入的总单体重量 (3)平均粒径的测定 用分光光度计法测定。 (4)红外 采用 NICOLET一210型红外光谱仪对 乳胶膜于室温扫描 (5)DSC采用德国 N SCH公司的 DSC204F测试仪 (6)粘度的测定 使用 NDJ一7旋转粘度计,按 GB/r一 2974—1995方法测定在 25±1℃时的粘度。 二、结果与讨论 一 ;口不一J p.J p匕
1.乳化剂对聚合体系的影响 乳化剂种类及其用量在乳液聚合过程
中至关重要。本文采用 十二烷基硫酸钠 (SI)s)与非离子乳化剂辛基酚聚氧乙烯醚 (oP一10)进行复配使用,具有一定的协同作 用,两者性能得到互补。表 1是不同乳化剂 对聚合速率和转化率及聚合稳定性的影响 结果。 表 1 乳化剂种类对乳液稳定性和转化率的影响
单体转 絮凝物 聚合稳 乳化剂种类以及质量比 化率(%) (卅%) 定性 0P一10 98.0o 差,分层 SDS:OP一10:1:2 99.98 1.6 —散 :0P一10:1:2 96.58 0.30o 较好 OP一10:SDS:1:2.25 99.0o 0.46O 较好 MS一1: 一10=2:1 很差,分层
注 :所采用的乳 化剂总量相同 由表 1可知,所采用复配乳化剂而且两 者质量比为1:2.25时,单体转化率高,且聚 合稳定性较好。这是因为阴离子型乳化剂 与非离子型乳化剂复配使用
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