高黏度低固含量聚醋酸乙烯酯乳液的研制

汤明玉

（顺德区巴德富实业有限公司，广东 佛山 528322）

高黏度低固含量聚醋酸乙烯酯乳液的研制

汤明玉

（顺德区巴德富实业有限公司，广东 佛山 528322）

为了研制出一种高黏度、低固含量的改性聚醋酸乙烯酯乳液，采用醋酸乙烯酯与部分功能性单体共聚的办法，研制出一种30%固含量、涂刷性能好、储存稳定、并且具有较高黏度的改性聚醋酸乙烯酯乳液。结果表明，采用10质量份的PVA2488做保护胶体，在80～85℃进行接枝反应，APS用量为0.5质量份，改性单体mA、mB的用量分别为3.5质量份和1.5质量份时，所生产出的高黏度聚醋酸乙烯酯乳液有较好的综合性能。

醋酸乙烯酯；改性；纸张胶黏剂

前 言

聚醋酸乙烯酯乳液俗称白乳胶，以其使用方便、价格低廉、安全无毒、无环境污染等一系列优点，广泛应用于纸张、木材等的粘接。作为纸张胶黏剂，聚醋酸乙烯酯乳液可以单独使用，但因为使用工艺要求的差异、设备的不同、粘接材质的多样性、成本压力等因素，聚醋酸乙烯酯乳液更多情况下是作为胶黏剂的主要材料和其它材料混配使用。在这种情况下，为降低配胶的复杂性，很多情况下需要一种固含量相对不高，但黏度相对较高的聚醋酸乙烯酯乳液。

按照传统的聚合工艺和配方，当醋酸乙烯酯占单体比例大于90%、固含量小于35%，合成出的聚醋酸乙烯酯乳液黏度一般在20000mPa·s以下。本文采用醋酸乙烯酯与部分功能单体共聚的办法，通过合成工艺的优化、各种助剂的选择、功能单体的筛选，研制出一种固含量在30%左右，黏度在50000mPa·s以上的改性聚醋酸乙烯酯乳液，该乳液用于配制各类纸张胶黏剂，具有成本低廉、粘接力大、与各种胶黏剂助剂配伍性好等特点。

1 实验部分

1.1 仪器

水浴锅，温控仪，电动搅拌机，搅拌器，四口烧瓶，温度计，蛇形冷凝器，滴液漏斗，蠕动泵，电子天平，旋转黏度计等。

1.2 主要原料及用量

表1 主要原料及用量Table 1 The main raw material and amount

1.3 聚合过程

在带有搅拌器、回流冷凝器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水，搅拌状态下慢慢加入PVA2488，升温到90℃以上使PVA2488完全溶解，加入乳化剂等小料，搅拌均匀后滴入一定比例的预乳化液，保温反应一段时间后，再按一定的程序加入余下的预乳化液，保温一段时间后降温，加入后处理料和尾料，过滤出料。

1.4 乳液质量指标

项目 指标 项目 指标外观 乳白细腻无颗粒 pH值 4～5固含量/% 30±1 残留单体 ≤1.0黏度/mPa·s 50000～80000 储存期/月 6～12

2 结果与讨论

2.1 聚合工艺的影响

对于以PVA为保护胶体的醋酸乙烯酯乳液聚合体系，除烯类单体的均聚和共聚反应外，烯类单体对PVA的接枝反应对聚合产物的性能影响最为突出。随着接枝程度的增加，聚合物的相对分子质量、黏度会相应增加，粘接强度、耐水性、干燥速度等性能会得到明显的改善。我们通过对接枝温度的改变，在配方完全相同的情况下，所得的接枝温度－黏度关系如图1所示。综合生产成本、产品流变性等因素，接枝温度确定为80～85℃最为合适。

图1 接枝温度－黏度关系图Fig.1 The relationship between grafting temperature and viscosity

2.2 聚乙烯醇种类和用量的影响

聚乙烯醇在醋酸乙烯酯的乳液聚合体系中，起到保护胶体的作用，我们通过改变聚乙烯醇的种类和用量，得到聚乙烯醇种类－黏度关系图见图2，以及PVA2488用量－黏度关系图见图3。

从图2可以看出，在用量相同的情况下，以PVA2299为保护胶体时乳液的黏度最低，以PVA1788为保护胶体时黏度居中，以PVA2488为保护胶体时黏度最高；从图3可以看出，随着PVA2488占单体比例的增加体系黏度将升高。这主要是因为PVA2299很难发生接枝反应，而对能发生接枝的PVA2488而言，随其用量的增加，接枝物的比例增加从而导致体系黏度的升高。综合成本、乳液涂刷性能因素，PVA2488的用量为10质量份比较适中。

图2 PVA种类－黏度关系图Fig.2 The relationship between PVA type and viscosity

图3 PVA2488用量－黏度关系图Fig.3 The relationship between PVA2488 amount and viscosity

2.3 引发剂用量的影响

乳液聚合过程中常见的热引发剂有过硫酸铵、过硫酸钾等，本论文采用的引发剂为过硫酸铵。在保持材料用量不变、工艺条件不变、引发剂的加入程序不变的的条件下，通过改变引发剂用量，我们得到如表2所示数据：

表2 APS用量对产品性能的影响Table 2 The effect of amount of APS on the property of emulsion

从表2可以看出，APS用量对产品的黏度、固含量、涂刷性能和储存稳定性影响明显。当APS用量低于0.4质量份之后，单体的转化率降低，导致产品固含量偏低，储存期发生分层；当APS用量高于0.65质量份之后，产品外观开始变的不够细腻，涂刷性能降低，储存期容易发生凝胶、成团的问题。综合各项性能，APS用量为0.5质量份比较合适。

2.4 功能单体的影响

本论文选用了2种功能性单体和醋酸乙烯酯单体进行共聚，详细数据如表3所示：

表3 功能性单体种类和用量对产品性能的影响Table 3 The effect of type and amount of functional monomer on the property of emulsion

从表3可以看出，功能单体mA、mB对提高产品的黏度效果显著，尤其是功能单体mB，在加入量很少的情况下便可大幅提高产品的黏度指标。同时我们可以看出，在对产品的黏度贡献方面，单独使用功能单体mA、mB的效果远不如配合使用，这主要是因为两种功能单体之间也会发生一定反应的缘故。综合产品的涂刷性能、储存稳定性指标，功能单体mA、mB的用量分别为3.5质量份和1.5质量份比较理想。

3 结论

1）综合生产成本和产品涂刷性能，生产30%固含量、高黏度聚醋酸乙烯酯乳液，在80～85℃接枝效果最好；

2）选用PVA2488，并且其用量为10质量份时，能生产出具有黏度高，涂刷性能好，储存稳定的聚醋酸乙烯酯乳液；

3）选用APS为聚合的热引发剂，APS用量为0.5质量份时，所生产出的高黏度聚醋酸乙烯酯乳液有较好的转化率、涂刷性能；

4）采用具有协同作用的功能单体mA、mB作为改性单体，mA、mB的用量分别为3.5质量份和1.5质量份时，所生产出的高黏度聚醋酸乙烯酯乳液有较好的综合性能。

［1］曹同玉，刘庆普，胡金生.聚合物乳液合成原理性能及应用［M］.北京：化学工业出版社,2002：2.

［2］李陵岚，叶楚平，张正华.包装用黏合剂及粘接技术［M］.北京：化学工业出版社,2005：6.

［3］吕时铎，储富祥.高固含乳液的制备方法［J］.粘合剂，1989，3：13～15.

［4］高炜斌，苏涛，李敏.乳液聚合中单体醋酸乙烯酯与保护胶体聚乙烯醇的接枝反应研究［J］.中国胶粘剂，2005，7：1～5.

［5］林先核，潘智远.交联型高黏度醋-丙共聚油画布胶的研制［J］.中国胶粘剂，2003，4：42～45.

［6］刘金树.新型毛毯定型胶的研制［J］.毛纺科技，2010，9：10～13.

Synthesis of High-viscosity and Low-solid-content Polyvinyl Acetate Emulsion

TANG Ming-yu
（Shunde Batf Industry Co.Ltd.,Foshan 528322,China）

In order to synthesis a kind of PVAc emulsion with high viscosity,30%solid content,good painting performance and storage stability,the PVAc emulsion is modified by copolymerization of vinyl acetate and functional monomer.The research shows that when the protective colloid PVA2488 amount is 10 portion,the grafting temperature is 80～85℃,the amount of mA is 3.5 portion,and the amount of mB is 1.5 portion,the synthesized PVAc has better comprehensive properties.

PVAc;modification;paper adhesive

TQ 433.433

A

1001-0017（2011）06-0022-03

2011-05-10

汤明玉(1977-)，男，江苏盱眙人，硕士，从事于水性胶黏剂的研究与开发工作。