ＶＡＥ乳液是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料聚合而成的乳液。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。常用松香树脂等增粘剂来提高ＶＡＥ乳液的初粘性,增加初始强度和湿强度。松香树脂能够提高胶膜的拉伸强度,其原因是松香分子中含有强极性的羧基,增加了ＶＡＥ分子间的内聚力。但因松香不溶于水,目前添加的方法主要有两种:一是将松香溶解于甲苯后直接加入乳液中;二是将松香加热熔化,在酪素 ＫＯＨ的作用下制得乳化松香,之后与ＶＡＥ乳液共混。这两种方法都能够明显地改善ＶＡＥ乳液的粘结性能,但会影响ＶＡＥ乳液的稳定性,造成絮凝,严重时甚至会有松香颗粒析出。本研究采用反相乳化法,将松香先溶解在甲苯中,在常温下得到了松香乳液,贮存稳定性良好。
1 实验部分
1.1 原材料
乙烯-醋酸乙烯乳液(ＶＡＥ乳液),工业品;松香树脂,工业品,市售;邻苯二甲酸二丁酯(ＤＢＰ),化学纯;聚乙烯醇(ＰＶＡ),工业品;表面活性剂:辛烷基酚聚氧乙烯醚(ＯＰ 10),工业品,十二烷基苯磺酸钠(ＸＤＸ),化学纯。
1.2 配方和工艺
胶粘剂的基本配方为:
ＶＡＥ乳液 40%～60%
松香 8%～12%
甲苯 4%～8%
ＰＶＡ 0.2%～1.5%
水 15%～25%
乳化剂 1%～2%
增塑剂 0.5%～1.5%
操作工艺为:
(1)将松香按比例溶解于甲苯溶剂中;
(2)将ＰＶＡ加热溶解于水中;
(3)在(1)所得的松香溶液中加入乳化剂和增塑剂,混匀。采用相转移乳化法使之在高速剪切力的作用下分散在水中。具体操作为:在高速搅拌(1200～4000ｒ/ｍｉｎ)条件下将增稠剂水溶液以10～200ｍＬ/ｍｉｎ的速度加入其中,观察到粘度先上升、后下降,颜色由黄变白,再继续搅拌20～40ｍｉｎ至粘度不再改变,得到Ｏ/Ｗ乳液。
(4)将(3)所得乳化液加入ＶＡＥ乳液中,分散均匀即可。
1.3 性能测试
按ＧＢ2794测试粘度(测试温度25℃)和固含量,按ＧＢ2790测剥离强度:材质为桦木三合板和ＰＶＣ薄膜,除去表面污物,两面直接一次涂胶,晾置片刻后合拢,室温接触压下放置24ｈ后测试。
胶粘剂基本性能
外观 乳白色粘稠液体
固含量(%) 47～48
粘度(Ｐａ•Ｓ) 6～10
剥离强度(Ｎ/ｃｍ) 16～18
室温储存三个月,各项性能都基本保持不变。该胶粘剂配制工艺简单,生产成本低,贮存稳定,具有粘接速度快、成膜温度低、粘接强度高、耐老化、耐高低温、耐酸碱、无毒等优点,以及适宜的施胶工艺性能。
2 实验结果与讨论
2.1 松香及其溶剂的影响
加入松香树脂溶液不仅可提高乳液的粘度和固化速度,而且能增加乳液对特殊表面(塑料等)的亲合力,提高粘接强度,尤其是湿强度。但松香若加得过多,胶粘剂初粘性太强,会给施工带来困难,所以一般有一个合适的范围:本实验中8%～12%较为合适。
本实验还研究了甲苯、乙醇、丙酮等不同溶剂溶解松香树脂对胶粘剂性能的影响。甲苯会升高胶粘剂粘度;而乙醇、丙酮的松香溶液因溶剂与水作用力强,容易发生松香的析出。因此,实验最终决定使用甲苯溶剂,并尽量提高松香的浓度,以减少甲苯的用量,一般溶液的质量浓度为65%左右。
2.2 增稠剂(ＰＶＡ)的影响
目前国内用户普遍愿意接受表观粘稠的胶粘剂,这是因为粘度大的胶液使用时可用水稀释,降低了成本,而且粘度可根据用户工艺要求用水调节。常用增稠剂有聚丙烯酸盐类、纤维素类、聚乙烯醇类等。但许多增稠剂的加入对胶液的稳定性或剥离强度影响较大。如使用纤维素类增稠剂时,胶液容易发生絮凝;使用聚丙烯酸盐类增稠剂时,容易使体系的剥离强度下降。本实验采用聚乙烯醇作为增稠剂(需预先溶于水),但ＰＶＡ用量不宜多,多则影响胶液的初粘性,本实验中不超过1%。
2.3 乳化剂的影响
本实验选用非离子型乳化剂ＯＰ 10,它能使松香甲苯溶液形成稳定的乳液。但它对ＶＡＥ乳液有增稠作用,因此存在一个适宜的使用范围:1%～1 5%。实验还考察了阴离子型表面活性剂ＸＤＸ(20%水溶液),使用ＸＤＸ的胶液初期分散性能良好,但储存几天后容易出现絮凝。本实验将两种乳化剂复合使用,效果良好。
3 结论
本实验将转相乳化法引人ＶＡＥ胶粘剂的生产中,并综合了非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂的优点,克服了非离子型乳化剂易使胶粘剂粘度升高、而阴离子型乳化剂易受电解质和ｐＨ值影响的缺点,很好地实现了增粘树脂在水性体系中的稳定分散。研制的ＰＶＣ胶粘剂贮存稳定,粘接性能良好,并在体系中形成了触变性结构,很好地协调了喷胶时要求粘度小,喷至底材上则要求粘度高(以免造成胶粘剂流淌而分布不均匀)的矛盾。该胶粘剂采用常压喷胶方式,施工性能优异,不流淌,施胶量小;粘结强度高,粘结效果好,粘结平整、均匀;制备方法工艺简单,成本低。 |
