丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺研究进展

范念念等

摘要：综述了静电植绒胶、复合织物胶、纸塑复膜胶以及压敏胶用丙烯酸酯乳液的配方和工艺的研究进展，分析了目前所存在的一些问题，并对未来丙烯酸酯乳液胶粘剂的发展方向做了展望。

关键词：丙烯酸酯乳液；胶粘剂；配方；工艺；进展

中图分类号：TQ437 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）03-0041-06

环丙烯酸及其酯类易和其他单体进行乳液共聚合，制备能满足各种性能要求的乳液胶粘剂。丙烯酸及其酯类的聚合物有优良的保色、耐光、耐氧化性、耐候性以及对紫外线的降解作用不敏感等优点[1]，广泛运用于工、农业和日常生活的各个领域[2]。

随着人们环保意识的不断提高，各国颁布了许多环保法规，促使胶粘剂朝着新型、环保和高性能方向发展。丙烯酸酯乳液胶粘剂虽然环保，但也存在耐水性差、粘接强度不高等问题。目前主要的改性方法包括聚合方法改性[3～6]、交联改性[7～14]、有机硅改性[15，16]、增粘树脂改性[17，18]、含氟改性[19，20]等。

本文主要对丙烯酸酯乳液胶粘剂用于纺织的静电植绒胶和复合织物胶，纸塑覆膜胶以及压敏胶的配方和工艺进行了综述。

1 纺织用丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺

1.1 静电植绒用丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺

静电植绒是利用带有电荷的物体在高压静电场中发生相斥或相吸的物理特性而实现的，具有独特装饰效果，且工艺简单、成本低、适应性强。近年来，我国科研工作者开发了多种静电植绒产品。如阎绍峰[21]等研究了静电植绒用丙烯酸酯乳液合成中单体、乳化剂、交联剂、引发剂的种类及用量对产品性能的影响，最终确定了较适宜的配方（表1）。聚合工艺采用纯单体滴加法，所合成的乳液带蓝色荧光，固含量为35%～45%，pH值为4～5，贮存期6个月。

由丙烯酸酯乳液胶粘剂耐老化和耐气候性优良，应用广泛，但手感和湿牢度较差。王春梅[22]通过选择合适的单体、交联剂、聚合方法，研制了具有柔软手感和优良牢度的自交联静电植绒粘合剂RN。其软单体32%（以下均为占单体总量的质量分数），硬单体3%，自交联单体1%，丙烯酸2%；阴/非离子乳化剂（质量比为1∶1.5）4%；引发剂0.3%；反应温度80～82 ℃，反应时间1.5 h；搅拌速度为150 r/min。所制得的柔软型静电植绒粘合剂RN，经工厂试验手感比其他胶粘剂优越。林先核[23]采用纯单体滴加法，选用丙烯酸异辛酯（2 - EHA）作为软单体之一，也成功合成出性能符合静电植绒要求的植绒胶，用该胶生产的植绒布手感舒适、布料挺括、耐磨、耐擦洗。此外，为了使静电植绒胶在低温下能够正常使用，车广波[24]等人以丙烯酸类单体和环氧树脂为原料，OP和十二烷基硫酸钠为乳化剂，过硫酸钾为引发剂，N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）和甲基丙烯酸为交联剂合成了自交联型可低温固化的静电植绒胶。

研究发现，静电植绒面料的甲醛含量总体较高，多数在100 mg/kg左右，有的甚至高达350 mg/kg[25]。许多丙烯酸酯乳液植绒胶的交联单体羟甲基丙烯酰胺和外交联剂甲醚化羟甲基三聚氰胺毒性较大，交联后仍会缓慢地释放甲醛。为此，马建明[26]等人用甲苯二异氰酸酯（TDI）和二乙醇胺（DEA）对丙烯酸羟乙酯（HEA）改性，制备出丙烯酸氨基甲酸酯改性单体并替代羟甲基丙烯酰胺进行丙烯酸酯乳液共聚，外交联剂改用叔多异氰酸酯（TPI），由此生成了一种新型无甲醛型聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液静电植绒胶。该产品手感柔软，耐干、湿磨牢度高，其他各项性能指标也都符合应用要求。合成采用种子预乳化、纯单体滴加工艺，配方列于表2。

无甲醛静电植绒胶的改性避免了甲醛排放，但在制备改性单体丙烯酸氨基甲酸酯的过程中用到了毒性较大的甲苯二异氰酸酯（TDI）。为解决此问题，彭鹤验[27]等人通过半连续种子乳液聚合法，采用无羟甲基活性单体作为交联剂，成功研制出新型无甲醛静电植绒粘合剂。刘建平[28]用二甲基丙烯酸乙二醇（EGDM）替代N-羟甲基丙烯酰胺交联单体，纺织品中未检测出游离甲醛。合成静电植绒胶的最佳原料配比为 m（BA）∶m（MA）∶m（2-EHA）∶m（AA）∶m（EGDM）∶m（O -25/SDS）∶m（KPS/SM）=100∶40∶4∶8∶3∶（26/7）∶（1/1.0）。工艺采用种子预乳化半连续滴加法（其中BA为丙烯酸丁酯，MA为丙烯酸甲酯，2-EHA为2-乙基己基丙烯酸酯，AA 为丙烯酸，EGDM为二甲基丙烯酸乙二醇酯，O-25为平平加，SDS为十二烷基硫酸钠，KPS为过硫酸钾，SM为偏重亚硫酸钠）。

1.2 复合织物用丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺

张孟民[29]等采用预乳化半连续滴加工艺，合成了自交联无纺布用丙烯酸酯乳液，配方见表3。该乳液应用于无纺布生产，产品的弹性、耐洗性、机械性能均优良。

在纺织行业中，丙烯酸酯乳液胶粘剂大量用作涂料印花胶。丙烯酸酯共聚物粘接强度高，成膜性好，能形成柔韧而富有弹性的薄膜。如果用量过多会导致手感发硬。另外，印制深色制品的湿摩擦牢度较差。为此，通过长期研究对丙烯酸酯涂料印花胶进行了改性，改性配方列于表4和表5。

为了降低成本，黄可知[30]等人用丙烯酸酯-醋酸乙烯酯-淀粉接枝共聚的方法，合成出性能优良、价格便宜的乳液胶粘剂，配方列于表6。

在该方法虽然降低了成本，但向体系中引入了甲醛（交联剂N-羟甲基丙烯酰胺在高温固化反应时也会生成甲醛），不利于人体健康，也不符合环保要求。目前国内在这一领域的研究方向主要是在环保且降低成本的前提下，发展低温交联型粘合剂。为了适应不同的市场需求和满足不同领域的应用要求，唐颐恒[31]，魏立娜[32]，沈翠慧[33]，陈凯[34]，白慧英[35]等人在单体、交联剂选择及合成方法与工艺上不断探索，合成出了低温固化丙烯酸酯类聚合物乳液胶粘剂的新产品。

2 纸塑复膜胶用丙烯酸酯乳液配方和工艺

纸塑复合是利用胶粘剂把聚丙烯或聚酯薄膜与纸质印刷品复合在一起，从而使印刷品表面美观、光亮度高和富有立体感，并具有防潮、防污、防伪、耐折、耐磨等优点。丙烯酸酯乳液胶粘剂可用作纸塑复膜胶，但有初粘性差、干燥速度慢、耐水性差等问题，由此进行了大量的丙烯酸酯纸塑复膜胶研究改性工作。

唐宏科[36]以丙烯酸酯为主要原料，通过半连续乳液聚合法合成了丙烯酸丁酯-酯酸乙烯酯-丙烯酸三元共聚乳液，并添加一定比例的乳化松香增粘树脂，制成了一种新型性能优良的纸塑复合胶粘剂。该胶配方为：丙烯酸酯乳液100质量份、乳化松香增粘树脂50质量份，pH值控制在6～7时，性能最为理想。同时还探讨了单体的组成、乳化剂种类及其用量、引发剂用量、以及聚合温度和时间对复膜胶性能的影响。

强西怀[37]等用半连续加料工艺进行种子乳液聚合，制备了高性能的自交联型丙烯酸树脂纸塑复膜胶，单体投料量为VAC 46.5%、BA 46.5%、AA 3%、HPA 4%，复合乳化剂用量3%～5%，引发剂用量0.6%。实验还发现，加入20%松香乳液（相对于丙烯酸胶乳质量）不仅增大了胶粘剂的粘接强度，还降低了生产成本。

黄璐[38]制备出固含量低但粘接性能优良的丙烯酸酯乳液纸塑复膜胶，弥补了传统复膜胶耐水性差和低温下初粘性差的不足。采用种子乳液聚合，结合半连续滴加的聚合工艺，制备出了汽车内饰材料用高固含量和室温自交联环保型水基丙烯酸酯乳液胶粘剂，具有干燥时间短、初粘性好、无毒不燃以及无环境污染等优点。

杨斌[39]等以丙烯酸酯为原材料，通过“粒子设计”，采用递变进料聚合工艺合成了纸塑复膜用丙烯酸酯乳液胶粘剂。结果表明，递变进料工艺要优于常规的乳液聚合工艺。

周风[40]等探讨了引发剂含量、软/硬单体配比和功能单体含量等对丙烯酸酯乳液胶粘剂性能的影响，并引入硅烷偶联剂（KH-570）进一步改善了该胶粘剂的粘接性能和耐水性。

王坤[41]采用种子乳液聚合法合成一种交联型苯丙乳液，然后配以蜡乳液，再加入增粘树脂及其他助剂，开发出一种稳定性好、剥离强度高、耐水性好且耐高温的医用环保型水性纸塑复膜胶。

3 压敏胶用丙烯酸酯乳液配方和工艺

压敏胶在较小压力作用下，即能形成牢固的粘接[42]。标签用压敏胶粘剂的初粘性要求高，持粘性及180°剥离强度能满足使用要求即可。翟大昌[43]采用半连续预乳化工艺，选用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯为软单体，丙烯酸甲酯为硬单体，丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯为功能单体，所制备压敏胶粘剂的初粘性、持粘性和180°剥离强度均较好。

陆冬燕[44]采用预乳化工艺，将歧化松香溶于丙烯酸酯单体中，制成预乳液后，通过核壳共聚制备出性能优良的松香基丙烯酸酯乳液聚合物。其中复合乳化剂（SDS/OP-10）的用量3%～4%、SDS/OP-10的质量比为1∶3、引发剂的用量0.4%、歧化松香用量为6%时，获得了综合性能优良的标签用压敏胶，尤其是初粘性得到了显著提高。

传统医用压敏胶中的蛋白酶对少数人的皮肤有一定刺激产生过敏反应，而丙烯酸酯类压敏胶对皮肤的刺激性小、透气性好，对人体皮肤有良好的亲和性，因此在医疗领域应用广泛，如张明珠[45]等人采用纯单体滴加法合成出用于输液针头覆盖用的乳液型丙烯酸酯医用压敏胶。

便利贴现已广泛应用于生活、办公等各个领域。便利贴用可再剥离型压敏胶要满足2个条件：一是在经历多次的粘贴和剥离后依然能保持良好的粘接性能；二是贴合后经历长时间或者承受重压后剥离强度不发生明显上升从而能够轻易与被粘物分离且不发生胶转移，相关专利[46～49]已有报道。胡佳[50]等以丙烯酸酯类单体为主料，在含有分散剂的水相中采用悬浮聚合的方法制备了粒径为10～100 mm粘性聚合物微球，并发现添加单体A是制备出稳定且单分散性好的微球压敏胶的重要因素，其制备配方列于表7。

4 结语

丙烯酸酯乳液胶粘剂因其特殊的性能优势广泛应用于纺织、纸塑覆膜、压敏胶等不同领域，针对具体应用的要求，大量的改性配方和工艺的探索工作一直在进行着。特种功能单体在配方中的应用，特种添加剂，复合乳液，和工艺的变化是未来丙烯酸酯乳液胶粘剂的发展方向。

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