CN102372885B - 一种高粘度聚醋酸乙烯乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液，其特征在于：所述乳液按包括醋酸乙烯单体、乳化剂和保护胶体原料制得；所述乳化剂为非离子乳化剂，所述保护胶体为聚乙烯醇。本发明高粘度聚醋酸乙烯乳液的粘度超过200000mpa·s，其与纤维素和填料混匀后，在木工装饰板材上涂敷，具有初粘性好、不起泡、不开裂、强度高等优点，在相框等装饰行业等乳液粘度要求高的行业应用效果显著。

Description

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子聚合物技术领域，尤其涉及一种聚醋酸乙烯乳液及其制备方法。

技术背景

聚醋酸乙烯乳液又叫白乳胶或乳白胶，它具有价格低廉、使用方便、无毒无污染、粘性好等优点，作为一种粘合剂已广泛应用于纸张加工、木材加工、建筑和涂料等行业。其主要生产原料为醋酸乙烯、水、引发剂、保护胶体、乳化剂、pH调节剂和增塑剂等。在一般的行业，普通粘度的乳白胶就能够满足使用要求，但在一些特殊行业，如相框等装饰行业，普通粘度的乳白胶则不能满足使用要求，现有技术通过外加溶剂或添加高亲水性树脂等方法提高普通乳白胶的粘度，但该类方法不但会影响乳白胶的环保性和使用性能，也会产生大量难以消除的气泡，从而影响乳白胶的外观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高粘度聚醋酸乙烯乳液，其乳液粘度高达200000mpa.s以上，同时具有初粘性好、干燥速度快、胶膜柔软、颜填料分散性能好等优点。

本发明的另一目的在于提供上述高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法，该制备方法简单、易于工业化生产。

本发明的目的是这样实现：

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液，其特征在于：所述乳液按包括醋酸乙烯单体、乳化剂和保护胶体等原料制得；所述乳化剂为非离子乳化剂，所述保护胶体为聚乙烯醇。

为了进一步提高制得的聚醋酸乙烯乳液粘度，上述非离子乳化剂优选为聚氧乙烯壬基酚醚、聚氧乙烯辛基酚醚、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯的一种或多种任意组合，其用量为醋酸乙烯单体重量的0.1％～4％；上述保护胶体为一种或多种醇解度为80％～95％，聚合度为300～3000的聚乙烯醇，所述保护胶体用量为醋酸乙烯单体重量的5％～25％，优选为10％～20％。

上述制备聚醋酸乙烯乳液的原料还包括有pH调节剂、引发剂、增塑剂和去离子水等，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或/和邻苯二甲酸二辛酯；所述pH调节剂为强碱弱酸盐；所述引发剂为热分解引发剂或氧化还原引发剂。

上述pH调节剂优选为碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠的一种或多种任意组合；上述热分解引发剂优选为过硫酸钾溶液或/和过硫酸铵溶液或/和过氧苯甲酰溶液，上述氧化还原引发剂优选为酒石酸-双氧水溶液或/和过硫酸盐-亚硫酸氢盐溶液。

上述引发剂优选为过硫酸铵或酒石酸-双氧水溶液。

上述制备聚醋酸乙烯乳液的原料中还可以包括增稠剂，所述增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、聚乙二醇、淀粉的一种或多种任意组合。

上述增稠剂的加入量为醋酸乙烯单体重量的0.5％～5％，优选加入1％～3％；上述增塑剂加入量为醋酸乙烯单体重量的1％～15％，优选加入4％～10％；上述引发剂的溶质用量为醋酸乙烯单体重量的0.1％～0.8％，优选为0.2％～0.6％；上述去离子水用量占醋酸乙烯单体重量的100％～140％；上述pH调节剂用量占乳液总重量的0.05％～0.3％，使得整个乳液体系的pH值调节为4～6。

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法，是将上述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解，再滴加引发剂，然后同时滴加引发剂和醋酸乙烯单体，单体滴加完后继续滴加剩余的引发剂，剩余引发剂滴加完后的反应体系在60℃～90℃下反应0.5～2小时，最后降温加入上述增塑剂制得本发明聚醋酸乙烯乳液。

为了使反应更完全，上述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解的时间为0.5～2小时，优选为1～1.5小时；上述加入醋酸乙烯单体之前滴加引发剂的量占引发剂总重量的20％～40％、优选25％～35％、更优选为30％，滴加温度为60℃～90℃、优选为70℃～85℃，滴加时间为5～10分钟、优选为5分钟；上述同时滴加引发剂和醋酸乙烯单体的反应温度为60℃～90℃、优选为70℃～85℃，反应时间为2～6小时，优选反应时间为3～5小时，滴加单体阶段加入的引发剂量为总引发剂重量的20％～40％，优选加入为25％～35％、更优选为35％；单体滴加完后滴加剩余引发剂的滴加时间为10～30分钟，优选为15分钟。

上述剩余引发剂滴加完后的反应体系在85±3℃下反应1小时，然后将反应体系降温至20～50℃、优选为40±3℃下加入上述增塑剂、出料制得本发明聚醋酸乙烯乳液。

更具体地说，上述高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法，按以下步骤制得：

1.将上述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解1～1.5小时，使保护胶体溶解完全；

2.在80±3℃下滴加占引发剂总重量30％的引发剂，滴加时间为5分钟；

3.在80±3℃下同时滴加入醋酸乙烯单体和占引发剂总重量35％的引发剂，反应时间3～5小时；

4.醋酸乙烯单体滴加完后滴加剩余的引发剂，滴加时间为15分钟；

5.再在85±3℃下反应1小时，后将温度降至40±3℃时加入上述增塑剂、出料制得。

本发明的有益效果如下：

本发明高粘度聚醋酸乙烯乳液的粘度超过200000mpa·s，其与纤维素和填料混匀后，在木工装饰板材上涂敷，具有初粘性好、不起泡、不开裂、强度高等优点，在相框等装饰行业等乳液粘度要求高的行业应用效果显著；本发明高粘度聚醋酸乙烯乳液制备方法采用醋酸乙烯单体全滴加工艺，即在达到反应温度后，不经过打底反应，直接滴加醋酸乙烯单体，该制备方法要求的条件不高、操作简便、易于工业化生产。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法如下：

在四口烧瓶中加入428.0g去离子水，在搅拌下加入25.0g PVA1788、50.0g PVA1792，2.1g乳化剂X-100，1.0g碳酸氢钠，2.0g聚乙二醇400(PEG-400)，升温到80℃。用65.0g去离子水和1.3g过硫酸钾配制引发剂。溶解1小时后，加入引发剂25.0g到反应瓶中，滴加醋酸乙烯酯单体420.0g和引发剂，反应约4小时。15分钟内加入剩余的10.0g引发剂，再在85℃下保温1小时，降温，等温度降到40℃后加入40.0g邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀后出料。在25℃下(LVGT粘度计4#转子1.5rpm)测得合成的聚醋酸乙烯乳液粘度为280000mpa·s。

实施例2

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法如下：

反应原料为：426.8g去离子水、40.0g PVA2488，10.0g聚乙烯吡咯烷酮、2.1g乳化剂X-100，1.0g碳酸氢钠，65.0g去离子水和1.3g过硫酸钾配制引发剂，醋酸乙烯酯单体420.0g，邻苯二甲酸二辛酯42.0g。反应过程同实施例1，合成的聚醋酸乙烯乳液粘度为220000mpa·s。

实施例3

一种高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法如下：

反应原料为：427.0g去离子水、25.0g PVA2488，25.0g PVA1788，3.0g吐温-60，1.7g司盘-60，1.0g碳酸氢钠，40.0g去离子水和1.0g酒石酸钠、40.0g去离子水和3.0g双氧水(双氧水质量浓度为27.5％)配制成氧化还原引发剂，醋酸乙烯酯单体420.0g，22.0g邻苯二甲酸二丁酯。反应过程同实施例1，合成的聚醋酸乙烯乳液粘度为250000mpa·s。

实施例4

一种制备高粘度聚醋酸乙烯乳液的反应原料如下：

乳化剂：聚氧乙烯辛基酚醚，用量为占醋酸乙烯单体重量的2％；

保护胶体：PVA 0388、PVA 1795、PVA 2092，用量分别占单体重量的5％；

pH调节剂：碳酸氢钠和醋酸钠，用量分别占乳液总重量的0.15％；

增稠剂：羟乙基纤维素和PEG-400，用量分别占单体重量的1.5％；

引发剂：过硫酸铵和去离子水，过硫酸铵在去离子水中的质量百分含量为6％，过硫酸铵用量为占单体重量的0.8％；

增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯，用量分别占单体重量的1.5％；

去离子水：总用量为占单体重量的100％。

将上述原料用于制备聚醋酸乙烯乳液的步骤如下：

1.将上述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解1小时，使保护胶体溶解完全；

2.在80±3℃下滴加占引发剂总重量30％的引发剂，滴加时间为5分钟；

3.在80±3℃下同时滴加入醋酸乙烯单体和占引发剂总重量35％的引发剂，反应时间4小时；

4.醋酸乙烯单体滴加完后滴加剩余的引发剂，滴加时间为30分钟；

5.再在85±3℃下反应1小时，后将温度降至40±3℃滴加入上述增塑剂、出料制得的聚醋酸乙烯乳液粘度为300000mpa·s。

实施例5～10：按以下原料制备，其它均与实施例4相同。制得的聚醋酸乙烯乳液粘度＞200000mpa·s。

实施例11～16：按以下工艺参数制备，其他均与实施例1相同。制得的聚醋酸乙烯乳液粘度＞200000mpa·s。

Claims (12)

1.一种高粘度聚醋酸乙烯乳液，其特征在于：所述乳液按包括醋酸乙烯单体、乳化剂和保护胶体原料制得；所述乳化剂为非离子乳化剂，所述保护胶体为聚乙烯醇；所述非离子乳化剂为失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧化乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯的一种或多种任意组合；所述保护胶体为一种或多种醇解度为80%~95%，聚合度为300~3000的聚乙烯醇；制备所述聚醋酸乙烯乳液的原料还包括有pH调节剂、引发剂、增塑剂和去离子水。

2.如权利要求1所述的乳液，其特征在于：所述非离子乳化剂的用量为醋酸乙烯单体重量的0.1%~4%；所述保护胶体用量为醋酸乙烯单体重量的5%~25%。

3.如权利要求1所述的乳液，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或/和邻苯二甲酸二辛酯；所述pH调节剂为强碱弱酸盐；所述引发剂为热分解引发剂或氧化还原引发剂。

4.如权利要求3所述的乳液，其特征在于：所述强碱弱酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠的一种或多种任意组合；所述热分解引发剂为过硫酸钾溶液或/和过硫酸铵溶液或/和过氧苯甲酰溶液，所述氧化还原引发剂优选为酒石酸-双氧水溶液或/和过硫酸盐-亚硫酸氢盐溶液。

5.如权利要求1或3所述的乳液，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵或酒石酸-双氧水溶液。

6.如权利要求1、3或4所述的乳液，其特征在于：制备所述聚醋酸乙烯乳液的原料中还可以包括增稠剂，所述增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、聚乙二醇、淀粉的一种或多种任意组合。

7.如权利要求6所述的乳液，其特征在于：所述保护胶体用量为醋酸乙烯单体重量的10%~20%，所述增稠剂的加入量为醋酸乙烯单体重量的0.5%~5%；所述增塑剂加入量为醋酸乙烯单体重量的1%~15%；所述引发剂的溶质用量为醋酸乙烯单体重量的0.1％~0.8％；所述去离子水用量占醋酸乙烯单体重量的100%~140%；所述pH调节剂用量占乳液总重量的0.05%~0.3%。

8.如权利要求7所述的乳液，其特征在于：所述增稠剂的加入量为醋酸乙烯单体重量的1%~3%；所述增塑剂加入量为醋酸乙烯单体重量的4％~10％；所述引发剂的溶质用量为醋酸乙烯单体重量的0.2％~0.6％；所述pH调节剂的加入量是使原料液体系的pH值为4~6。

9.如权利要求6~8任一项所述的高粘度聚醋酸乙烯乳液的制备方法，是将上述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解，再滴加引发剂，然后同时滴加引发剂和醋酸乙烯单体，单体滴加完后继续滴加剩余的引发剂，剩余引发剂滴加完后的反应体系在60℃~90℃下反应0.5~2小时，最后降温加入上述增塑剂制得聚醋酸乙烯乳液。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解的时间为0.5~2小时；加入所述醋酸乙烯单体之前滴加引发剂的量占引发剂总重量的20%~40%，滴加温度为60℃~90℃，滴加时间为5~10分钟；所述同时滴加引发剂和醋酸乙烯单体的反应温度为60℃~90℃，反应时间为2~6小时，滴加单体阶段加入的引发剂量为总引发剂重量的20%~40%；单体滴加完后滴加剩余引发剂的滴加时间为10~30分钟。

11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于：所述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解的时间为1~1.5小时；加入所述醋酸乙烯单体之前滴加引发剂的量占引发剂总重量的25%~35%、滴加温度为70℃~85℃、滴加时间为5分钟；所述同时滴加引发剂和醋酸乙烯单体的反应温度为70℃~85℃、反应时间为3~5小时、滴加单体阶段加入的引发剂量为总引发剂重量的25%~35%；单体滴加完后滴加剩余引发剂的滴加时间为30分钟；所述剩余引发剂滴加完后的反应体系在85±3℃下反应1小时，然后将反应体系降温至20℃~50℃加入所述增塑剂、出料制得聚醋酸乙烯乳液。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

a. 将所述乳化剂、保护胶体、pH调节剂、增稠剂和去离子水混合溶解1~1.5小时，使保护胶体溶解完全；

b. 在80±3℃下滴加占引发剂总重量30%的引发剂，滴加时间为5分钟；

c. 在80±3℃下同时滴加入醋酸乙烯单体和占引发剂总重量35%的引发剂，反应时间3~5小时；

d. 醋酸乙烯单体滴加完后滴加剩余的引发剂，滴加时间为30分钟；

e. 再在85±3℃下反应1小时，后将温度降至40±3℃滴加入上述增塑剂、出料制得。