随着生产和科学技术的迅速发展,对胶粘剂的品种、性能,应用领域的要求也越来越高。近年来乙烯-醋酸乙烯共聚物(VAE)乳液胶粘剂得到了广泛应用,它多用于纸张、木材、织物等的粘结,VAE乳液胶粘剂虽然性能优良,但仍然有不足之处,如粘接强度不够高,胶膜耐热性差,耐水性能差等,为了拓宽其应用范围,针对其不足,需要对现有的VAE乳液胶粘剂进行改性,进而改变胶粘剂的粘结性能,提高VAE胶粘剂的使用性能,使其在更广泛的范围内得到运用。
我国的VAE乳液工业在理论和应用研究方面较为滞后,而且产量少,品种单一,远远满足不了国内市场的需求,在某些方面限制了VAE乳液的应用。因而,VAE乳液改性的研究对开发新产品,促进VAE乳液生产具有重要意义。特别是合成室温交联型VAE乳液理论和应用的研究,将对扩大VAE乳液的生产和应用起到推动作用,具有重大的应用价值和经济价值。
1 实验部分
11 原材料
VAE乳液(707)(工业品);甲苯;1,4-二异氰酸酯(TDI)(化学纯);消泡剂(工业品);NaOH溶液(1M);高岭土;滑石粉;氧化锌(工业品);蒸馏水;pH试纸等。
1.2 实验方法
首先用TDI改性VAE乳液,即用NaOH对VAE乳液进行部分水解,然后再用TDI与水解后的VAE乳液进行交联反应,生成有部分交联产物的VAE乳液,作为胶黏剂的基料,在其中加入填料,高岭土和氧化锌等制得胶粘剂。
1.2.1 胶粘剂基料的制备 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管的四径瓶中加入质量为100g的VAE乳液,打开搅拌器,向冷凝管中通入冷水,将VAE加热到50℃,在搅拌下加入NaOH溶液16 7g,在恒温50℃进行部分水解反应,当pH值降至8以下时水解完成,停止加热,继续搅拌,10min后停止搅拌,这样就制得水解度为3%的VAE乳液,调节水解VAE乳液体系的温度为30℃,向VAE乳液中加入质量分数为0 5%的硅油,在搅拌下分5批向乳液中加入TDI,TDI5次加入的总质量为VAE乳液的质量的8%,在恒温30℃下交联反应进行2h后,停止加热和搅拌,出料,实验结束。
1.2.2 胶粘剂的制备 取交联后的乳液100份,加入10份高岭土、5份氧化锌、5份滑石粉,用砂磨机磨混均匀,制得以VAE与TDI交联产物为基料,高岭土和氧化锌为填料的胶粘剂。
2 结果与讨论
2.1 胶粘剂的配方
(1)水解物(质量份数)VAE乳液100份;
NaOH(1M)溶液16 7份。
(2)基料(质量份数)水解物100份;
TDI12 5份;硅油0 5份。
(3)胶粘剂(质量份数)基料100份;高岭土10份;氧化锌5份;滑石粉5份。
2. 2 性能测试

2.3 讨论
2.3.1 VAE水解程度对交联反应的影响 由于VAE乳液水解度增加时,乳胶粒表面的羟基数目随之增加,TDI与其反应的几率增加,交联转化率随之升高。但水解度过高乳液中有许多聚乙烯醇生成,会严重的影响了VAE乳液的黏结性能,另外当水解度过高时,TDI与VAE乳液过早进行交联反应,体系易结块,影响胶粘剂的黏结性能。实验表明,当水解度达到3%时,胶粒表面羟基数目已经很大,再加大水解度,反而造成表面羟基过分密集,空间位阻大反而影响体积较大的TDI对羟基的亲核加成的进行, 造成转化率的下降,所以VAE乳液水解度不宜过大。当VAE乳液水解度过低时,能和TDI反应的乳液少,制成的胶粘剂剥离强度、耐热性能、耐水性能等达不到要求。
2.3.2 反应温度对胶粘剂性能的影响 TDI与含有活性氢的物质具有很高的反应活性,在室温下就可以与羟基反应,在低于室温的条件下反应,不利于交联反应的进行,反应温度为30℃时生成的胶粘剂的粘结性能最好,且胶膜透明、硬度大。反应温度升高就会促进TDI与水反应的进行,影响胶粘剂的性能,交联反应在室温下就可以顺利完成。
2.3 .3 TDI的用量对胶粘剂性能的影响 当TDI用量少于8%时,胶粘剂的性能随TDI用量的增加而逐渐变好,当TDI的用量达到VAE乳液量的8%时胶粘剂的性能最好。此后再增加TDI的用量,乳液过早交联固化,结块,基料无法使用。在一定的水解度下EVA乳胶粒的表面羟基数目一定,过多的TDI用量不但无助于交联反应,反而是增加了TDI自聚及TDI与水的反应。
3 结论
(1)产品所用的原料全部立足于国内,价格便宜,改性方法可行,配方合理,工艺路线简单,比较适用于工业化生产。
(2)经改性后的VAE胶粘剂综合性能有了很大的提高,粘结性、耐热性、耐水性能较VAE胶粘剂要好,作为胶粘剂的基料,可用于木材、纸张、织物与塑料薄膜等的难以粘结物质的粘接。 |