TXIB对聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂性能的影响

李贵斌，王肖肖，张恭发，王旭东

（沈阳爱克浩博化工有限公司，辽宁 沈阳 110122）

聚醋酸乙烯酯乳液，无毒无害而且不易燃易爆，生产简单，价格低廉。其乳液的胶膜较脆，在实际生产过程中加入一定量的增塑剂，能够改善胶膜的硬度，提高其耐水性和黏接强度[1-2]。

增塑剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯，又称TXIB，是一种色浅、环保且可以与很多树脂有较好相容性的增塑剂，可以使乳液胶黏剂产品具有良好的耐寒性和耐水性，而且与皮肤接触不会产生刺激反应等，操作时无须特别注意[2]。市场上很多胶黏剂中添加诸如DBP 等邻苯二甲酸类的增塑剂，这种增塑剂对于身体危害性很大，因此可以用环保增塑剂TXIB 代替一些有害的增塑剂。本实验通过分析TXIB 在聚合反应过程的加入方式对黏度影响，以及TXIB 用量对干湿剪切强度和最低成膜温度的影响来确定最适宜的使用条件。

1 实验部分

1.1 药品及仪器

醋酸乙烯酯（VAc），工业级，塞拉尼斯（南京）化工有限公司；聚乙烯醇（PVA），工业级，安徽皖维高新材料股份有限公司；非离子型乳化剂（OP-10），工业级，沈阳浩博实业有限公司；过氧化氢，工业级，沈阳市民联化工有限公司；酒石酸，工业级，杭州瑞晶生物科技有限公司；消泡剂，工业级，沈阳浩博实业有限公司；碳酸氢钠，分析纯，唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司。

TVB-10W/15 型旋转黏度计，日本东机产业；AL204 型分析天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；WHL-25A 台式电热恒温干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；微机控制万能试验机，济南中创工业测试系统有限公司；最低成膜温度仪，天津市其立科技有限公司。

1.2 实验制备

1.2.1 聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂的制备

在装有冷凝管、温度计和搅拌器的四口烧瓶中加入200 g 去离子水，边搅拌边加入适量的PVA，水浴温度升温至90 ℃；待完全溶解冷却至室温，制成PVA 溶液。然后将OP-10、碳酸氢钠、消泡剂和酒石酸加入到PVA 溶液中，水浴升温至75 ℃，缓慢滴加引发剂过氧化氢和VAc 单体，开始聚合，聚合过程的温度控制在78～85 ℃。单体滴加完毕后，水浴温度至80 ℃，保温1 h；然后冷却至室温，用100 目（0.15 mm）滤网过滤，制成聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂。

1.2.2 TXIB 在聚合反应的加入方式

1）在聚合后添加TXIB：上述过程聚合完毕后添加一定比例的TXIB。

2）在聚合前添加TXIB：上述过程聚合开始前将一定比例的TXIB 直接加入连续水相中。

1.3 测试及性能评价

黏度：采用旋转黏度计进行测定（温度25 ℃）。

最低成膜温度MFT：采用最低成膜温度仪测定。

黏接强度：按照聚乙烯乙酸酯乳液木工胶黏剂的化工行业标准（HG/T2727—2010）来测定，将样品涂抹在两块试片的交接面上，试片为桦木样块30 mm×25 mm×5 mm，胶接面积为25 mm×25 mm，涂胶量为100 g·m-2；将两块试片叠合，0.5～1.0 MPa的压力下压合24 h，试验温度为23±2 ℃，40%～60%RH，卸压后直接进行干态剪切强度测试。湿态剪切强度在卸压后于30±1 ℃的水中浸泡3 h，再于23±2 ℃水中浸泡10 min 后立即测试。

相对标准偏差=标准偏差/算数平均值×100%。

2 结果与讨论

2.1 TXIB 在聚合反应的加入方式

TXIB 在聚合反应后和反应前加入对黏度的影响如图1 和图2所示。

图1 TXIB 在聚合反应后加入对黏度的影响

图2 TXIB 在聚合反应前加入对黏度的影响

由图1 和图2 可知，TXIB 在聚合反应后加入，黏度随TXIB 加入量的增多而增大；TXIB 在聚合反应前加入到连续相水中然后聚合，黏度随TXIB 加入量的增多而减少。发生这种现象的原因主要是在反应后添加TXIB 能够使其渗透到聚醋酸乙烯酯胶粒中，使胶粒膨胀，因而对聚醋酸乙烯酯乳液起到增稠作用，所以黏度增大。而在反应前添加TXIB，还没有滴加醋酸乙烯酯单体，因此没有共聚乳液颗粒，对乳液接枝产生影响，所以黏度呈下降趋势。从实际涂刷应用和生产多品种产品的便利性出发，选择采用TXIB 在聚合反应后加入较为适宜。

2.2 TXIB 加入量对黏接强度的影响

TXIB 加入量对黏接性能的影响见表1、图3。

表1 TXIB 加入量对黏接性能的影响

图3 TXIB 加入量对黏接性能的影响

由表1、图3 可知，干态剪切强度开始随TXIB的加入量的增加而增大，当加入量为5%时达到干态剪切强度的最大值，说明TXIB 的用量的增加增大了聚醋酸乙烯酯乳液在木材样块表面的润湿性，更容易渗透到基材进行黏接。但随着TXIB 用量的继续增加，超过5%用量时，使得聚合物胶膜的Tg值降低，内聚力下降，剪切强度随之下降。由湿态剪切强度可知，随TXIB 用量增加，乳液胶膜的耐水性变差，所以湿态剪切强度数值也变小。由RSD数值可说明，TXIB 对于湿态剪切强度的影响大于干态剪切强度的影响。基于上述，从实际且保证最低成膜温度条件下，TXIB 的加入量为2%～5%较为适宜。

2.3 TXIB 加入量对最低成膜温度的影响

TXIB 加入量对最低成膜温度的影响见表2。

表2 TXIB 加入量对最低成膜温度的影响

由表2 可知，MFT 随着TXIB 用量的增加是降低的，最低可以降到-2℃，说明在此温度以上可以很好成膜，比同类产品（成膜温度5 ℃以上）使用范围加宽，适合北方室内较低温度环境条件下使用。出于实际成本考虑，TXIB 加入量为3.5%更为适宜。

3 结论

通过对增塑剂TXIB 的添加方式和比例的研究，确定了TXIB 对此乳液胶黏剂的最佳使用条件和性能：采用聚合后添加TXIB 的方式，TXIB 加入量为2%～5%，能在干燥和潮湿的环境下达到良好的黏接效果，且在此加入量范围内成膜温度较低，适合于室内低温环境中使用。