共聚改性聚醋酸乙烯酯乳液的制备
第20卷 第4期Vol.20 No.4木材工业
CHINAWOODINDUSTRY2006年7月July2006
应用技术
共聚改性聚醋酸乙烯酯乳液的制备
杨建洲,徐亮,刘川
(陕西科技大学化学与化工学院,陕西咸阳712081)
摘要: 用丙烯酸丁酯(BA)对白乳胶进行共聚改性,,,合成出一种价格合理、性能优良的木材用胶黏剂—聚醋酸乙烯酯乳液(),及对其应用性能测试,结果表明,其粘接、防冻、耐水性能良好关键词: 改性白乳胶;黏度;;中图分类号: :100128654(2006)0420044203
PreparationofPolyvinylAcetateEmulsionModifiedthroughCopolymerization
YANGJian2zhou,XULiang,LiuChuan
(CollegeofChemistry&ChemicalEngineering,ShaanxiUniversityofscience&Technology,xianyang712081,Shanxi,China)
Abstract: Inthispaper,whiteemulsionwasmodifiedbybutylacrylate,andtheconditionsforsynthesizinganewwoodadhesive2PVAcweredetermined1Theperformances,includingviscosity,solidcontent,mechanicalstability,andpHweretested1Theperformanceforapplication,suchaswinterresistance,freezethawstability,andwaterresistanceweretestedandcomparedwiththatofthecommonlyusedwhiteemulsion1Theresultsshowedthenewwoodadhesive2PVAchadgoodperformanceandnopollution1
Keywords: modifiedwhiteemulsion;viscosity;solidcontent;winterresistance;waterresistance
聚醋酸乙烯酯乳液(PVAc,俗称白乳胶),具有生产工艺简单、价格低廉、综合性能良好等特点,已被广泛用于木材加工、建筑装潢等领域[1]。但传统的白乳胶存在耐水性、抗冻性差等缺点,在湿热条件下,其胶合强度会大幅度下降,成膜的抗蠕变性能变差,在长时间静载荷作用下胶层会产生滑动[223]。笔者采用半连续法,用丙烯酸丁酯对聚醋酸乙烯酯乳液进行共聚改性,并对聚合方法进行改性和优化,缩短了反应时间,提高了白乳胶的耐水性、抗冻性,且综合性能良好。1 试验方法111 试剂
醋酸乙烯(VAc),化学纯,上海化学试剂公司;聚乙烯醇(PVA),化学纯,天津市天大化工实验厂;丙
收稿日期:2005207221; 修改稿:2005208229
),男,陕西科技大学化学与化工学院教授。作者简介:杨建州(1946—
烯酸丁酯(BA),化学纯,天津市巴斯夫化工有限公
司;过硫酸钾(K2S2O8),化学纯,西安化学试剂厂;乳化剂OP210,分析纯,上海助剂厂。112 步骤
按配比要求将蒸馏水、聚乙烯醇加入到三口烧瓶中,搅拌均匀并升温到85℃,使其完全溶解,降温至70℃,加入OP210乳化剂、VAc单体和BA的混合液,乳化30min后,进行剩余混合液、引发剂滴加,滴加速度视物料回馏情况而定,3h内滴加完毕。将乳液升温到80℃,保温30min,使单体反应彻底,降温70℃,调节pH值(碳酸氢钠),加入增塑剂,搅拌10min,冷却至室温,得到带兰光白色黏稠乳液。113 性能的测试
1)乳液性能:固体含量、黏度、机械稳定性[425]2)防冻性[1]
①冻融稳定性:乳液于(-10±2)℃下冷冻16h,然后在(30±5)℃的水浴中将冷冻后的乳液融化1h,观察破乳情况;
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214 引发剂对PVAc乳液的影响
2006年7月
②抗冻性:乳液在(-5±2)℃下冷冻48h后,取出观察冻结情况。
3)耐水性:参照日本农林省特殊合板标准(日本农林水产省告示第1099号,1997年)中的二类板标准进行[6]。
4)胶合强度:参照GB/T1765721999《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》进行。2 结果与讨论211 乳液性能指标
引发剂(K2S2O8)是聚合反应的触媒,能促进活性基团的形成。用量过少,反应不完全;用量过多接枝反应较易进行,但引发速度过快,反应剧烈,使乳液
黏度增大(见表2)。
表2 引发剂与PVAc黏度、固体含量的关系Tab12 Relationbetweentheinitiatorandthe
PVAcviscositycontent
ω(K2S2O/%
0114018110
黏度/)
[**************]1
固体含量/%
[***********]15
外观 白色乳液,表面光泽、聚物,较稠
固体含量30黏度pH值
6～7Pa・s
在一定聚合温度下,随着引发剂量的增加,黏度、固体含量增大,当引发剂质量分数为018%时,黏度最大,为6130Pa・s,固体含量3316%;当引发剂质量分数继续增加时,乳液黏度反而下降,而固体含量基本不变。
215 乳化剂对PVAc乳液的影响
≈735～40min
机械稳定性冻融稳定性抗冻性耐水性
稳定不冻结很好
根据测试结果可看出,加入丙烯酸丁酯单体共聚改性后得到的PVAc乳液,其抗冻性、耐水性都较好,且各方面性能均稳定。212 加料方式的选择
乳化剂OP210质量分数对乳液的影响见表3。
表3 OP210对PVAc黏度的关系
Tab13 RelationbetweentheOP210andtheviscosity
性能反应影响黏度/(Pa・s)
1143
采用半连续法加料方式,比间歇法形成的乳液黏度高得多,这是因为前者在乳液聚合体系中,单体成饥饿状态,且乳胶粒内部聚合物浓度比间歇乳液聚合的大,故自由基链向聚合物链转移的机率大,反应更容易进行,使乳液的黏度增大。213 PVA对乳液黏度的影响
PVA作为保护胶体,有很好的成膜性,对乳液黏
不稳定1198
ω(OP210)/%[1**********]7稳定稳定稳定[1**********]6
4129
稳定
3172
在其他条件均不改变的情况下,OP210质量分数过小,乳液稳定性差,易破乳;乳液黏度则随OP210质量分数的增加而增大,当OP210的质量分数为2186%时,黏度最大;OP210质量分数超过最佳值时,
乳液颗粒粒径变大,黏度反而下降。一般OP210的质量分数以2%～3%为宜。216 BA对PVAc乳液的影响
在其他条件不变的情况下,BA的质量分数对PVAc乳液的固体含量、黏度、机械稳定性能、贮存稳
度影响很大,随着PVA用量的增加黏度不断增大[1]。本研究采用PVA质量分数为116%。此外PVA的类型对黏度也有影响,见表1。
表1 PVA醇解度与乳液黏度的关系
Tab11 RelationbetweenthePVAalcoholysis
rateandtheviscosity
PVA型号
179999864
179595985
1792921024
1788881214
定性、冻融稳定性、抗冻性的影响如表4所示。
表4 单体组成比BA与PVAc性能的关系
Tab14 Relationbetweenthereactantratioofmonomer
andthePVAcperformance
ω(BA)/%
固体含量/%
[***********]173316
醇解度/%乳液黏度/(mPa・s)
黏度/
(Pa・s)
[***********]956130
机械稳定
性能/min
[1**********]0
冻融稳定性不稳定不稳定不稳定不稳定稳定稳定
抗冻性凝胶凝胶凝胶不凝胶不凝胶不凝胶
表1反映出PVAc乳液的黏度随着醇解度的减小而增大。这是因为PVA21788中含有乙酸酯基团,容易产生接枝。因PVA的合成方法不同,使残存的醋酸根在分子内的分布状态也不同,从而形成PVAc乳液黏度也不相同。
[1**********]
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由表4可看出,随着BA质量分数的增加,乳液的性能都增强。BA的玻璃化温度为-55℃,BA的
加入,降低了乳液的玻璃化温度,从而降低了最低成膜温度、提高了共聚产物的塑性和产品的性能。217 反应温度对PVAc性能的影响
在反应物配比、加料方式及其他条件不变的情况下,反应温度对PVAc乳液的黏度、固体含量的影响很大。
表5 反应温度与PVAc黏度、固体含量的关系Tab15 Relationbetweenthereactivetemperature
andtheviscosity,solid反应温度/℃
6065707580
表6 几种白乳胶应用性能对比
Tab16 Acomparisonwithappliedperformance
ofseveralwhiteemulsions
检测性能冻融稳定性防冻性耐水性
胶合强度/MPa
未改性白乳胶不稳定冻结全部剥离114
市售白乳胶稳定不冻结不剥离412
改性白乳胶稳定不冻结不剥离611
由表6可以看出,性、3 结论
1)适当的软单体和官能单体按一定比例进行共
/)
[**************]4/[***********]4
从表5可以看出反应温度对PVAc黏度和固体含量的关系:随着温度的升高,都呈上升趋势,且到75℃时达到最大,其原因是该聚合反应为放热反应;但反应温度达到80℃时,超过VAc单体的沸点(72℃)会使回馏量增加,消耗能量,使得参加聚合的单体量减小,并且回流还使得反应体系的温度降低,所以其黏度和固体含量会有一定程度的降低。而在低温时反应速度慢,反应不完全,乳液黏度低,固体含量也不高。因此,反应适合在75℃左右进行。218 乳液的应用性能测试比较
聚,可获得性能优良的PVAc乳液。
2)提高反应温度可减少聚合反应时间。
3)当反应温度为75℃,乳化剂质量分数2186%、引发剂的质量分数016%、BA的质量分数35%,使用PVA21788,采用半连续法加料时得到性能优良的PVAc乳液。
参考文献:
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制[J]1中国胶粘剂,2004,13(1):33235
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防冻性、冻融稳定性、耐水性测试。采用杨木单板,规格为60mm×25mm×2mm;胶合工艺为:涂胶量300g/m2(双面);热压温度135℃;热压时间30s/mm;压力018～110MPa。耐水性能和表面胶合强
究[J]1化学建材,2003(5):332361
[6] 张求慧,吴瑞萱,韦静,等.聚乙酸乙烯酯乳液胶的改性[J]1木材
工业,2001,15(1):26227,301
度均按GB/T1765721999测定,结果见表6。
(责任编辑 鲍加芬)
会展资讯
EUMABOIS展会日程更新
欧洲木工机械制造商理事会(EUMABOIS)近日公布,在其2006年度支持并参与主办的展会日程中,将新增加2006年10月25—28日,在芬兰Lahti举办的“WOODWORKING2006”展会。
芬兰的木材工业发达,不仅在原木、锯材等加工领域拥有先进的技术,而且非常注重木材的二次加工利用和高附加值产品开发,尤其是建筑用实木制品的加工技术。
在其2004年度的展会上,共有20个国家的213位展商参展,包括芬兰本土及来自波罗的海、俄罗斯
和北欧国家的专业人士逾1万到会参观。
展会名称
LIGNUMEXPOWOODPROCESSINGW62WORKINGWITHWOODFIMAP
WOODWORKINGVIETNAMWOODWOODEX
本刊讯
地点(国家与城市)
斯洛伐克,Nitra乌克兰,Kiev英国,Birmingham葡萄牙,Porto芬兰,Lahti
越南,HoChiMinhCity俄罗斯,Moscow时间9月26—29日10月2—6日10月8—11日10月11—14日10月25—28日10月19—22日12月5—8日
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