CN103725229A

CN103725229A - 环保型白乳胶

Info

Publication number: CN103725229A
Application number: CN201410004735.1A
Authority: CN
Inventors: 蔡成雄
Original assignee: GUANGZHOU YIJIANG CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU YIJIANG CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2014-04-16

Abstract

本发明公布了一种环保型白乳胶，其包括：聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、过硫酸铵、阴离子乳化剂A-102、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂；玉米淀粉、透明粉、增塑剂、二甘醇二苯甲酸酯DEDB、防腐剂KSG-201、氢氧化钠NaOH、和甲醇，各组分的配比为（按重量百分比）：聚乙烯醇PVA1.8%-2.5%、醋酸乙烯酯VAC23%-27%、丙烯酸AA0.3%-0.8%、丙烯酰胺AM0.8%-1.5%、二甘醇二苯甲酸酯DEDB2.5%-4%、玉米淀粉5%-7%、功能性填料3%-6%、复合乳化剂0.15%-0.3%、防腐剂 0.2%-0.3%、过硫酸铵0.1%-0.15%、水56%-58%、氢氧化钠NaOH0.1%-0.2%、甲醇0.3%-0.5%；本发明的白乳胶附着力强、粘合强度高，生产成本低，而且环保性能好。

Description

环保型白乳胶

技术领域

本发明涉及一种粘合剂，尤其是一种环保型白乳胶。

背景技术

聚醋酸乙烯PVAC作为常用的水性胶粘剂，是目前最常用的胶粘剂，即使是在寻找方法降低生产成本，但是材料却不是最佳的选择；随着人们健康理念的日益提高，国家对影响可持续发展的化工原料的使用监督越来越严，像壬基酚类表面活性剂、邻苯二甲酸二丁脂类增塑剂这些对人体和生物环境有危害的助剂将被禁止使用；这类产品不仅缺乏竞争力，而且市场使用受限，根本无法满足出口欧美等国家对产品环保性能要求高的领域使用。与现有技术相比，新型白乳胶在原材料上使用价格相对比较低的玉米淀粉来做代替，使得产品的成本相对于传统的生产工艺配方低；不过对于环保要求本来说，现有的白乳胶成分含量具有对人体和生物环境有危害，不能达到人们对产品的要求。因此，在考虑到白乳胶的环保性和产品的推广及前景；同时确保白乳胶的性能，降低成本，增加白乳胶的附着力和强度，使产品更加环保，符合市场发展的要求，响应国家的号召占据更多的国外市场。

发明内容

本发明的目的是提供一种附着力强、粘合强度高，生产成本低，而且环保性能好的环保型白乳胶。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种环保型白乳胶，其特征在于，包括：聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、过硫酸铵、复合乳化剂、玉米淀粉、功能性填料、二甘醇二苯甲酸酯DEDB、防腐剂KSG-201、氢氧化钠NaOH和甲醇，各组分的配比为（按重量百分比）：

聚乙烯醇PVA 1.8%-2.5%

醋酸乙烯酯VAC 23%-27%

丙烯酸AA 0.3%-0.8%

丙烯酰胺AM 0.8%-1.5%

二甘醇二苯甲酸酯DEDB 2.5%-4%

玉米淀粉 5%-7%

功能性填料 3%-6%

复合乳化剂 0.15%-0.3%

防腐剂KSG-201 0.2%-0.3%

过硫酸铵 0.1%-0.15%

水 56%-58%

氢氧化钠NaOH 0.1%-0.2%

甲醇0.3%-0.5%。

其中，所述复合乳化剂包括烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂和烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂，它们的配比为1:4到1:5之间的任意比值。

其中，所述的功能性填料采用透明粉作为材料。

采用上述技术方案后，本发明通过使用环保型助剂，采用烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂和烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂作为复合乳化剂，同时以单体共聚的工艺来制造白乳胶，这样可以使新型环保白乳胶具有符合现在人们消费理念的环保性，对身体无害，具有广阔的市场前景，可以打开国外的市场；此外，还采用加入淀粉和透明粉，并以二甘醇二苯甲酸酯DEDB为增塑剂，使本发明的低温稳定性提高、内聚强度高、附着力强、制造成本低和环保性能增加。

本发明白乳胶的制备方法包括如下步骤：

（1）在装有回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的四口瓶中加入计量好的水；

（2）边搅拌边加入聚乙烯醇PVA；慢慢升温至90℃保持30分钟；

（3）然后等温度降至75℃，加入复合乳化剂，1/3的引发剂并开始滴加VAC、AA、AM、甲醇混合共聚单体，期间反应温度控制在75℃~85℃之间，其中单体在四小时内滴加完，中间补加引发剂过硫酸铵；

（4）滴完单体保温一段时间，开始降温加入玉米淀粉，控制糊化温度；

（5）保温半小时后加入功能性填料、二甘醇二苯甲酸酯DEDB；

（6）继续降温并加入10%NaOH调节PH值4～4.5，最后加入防腐剂搅拌即可。

采用上述生产方法，合理安排原料加入次序，结合多次试验得出最佳的温度时间，利用共聚反应即可得到环保型白乳胶，这样才具有更强的粘合力、附着力；采用环保的、原料使得本发明具有适应人们健康理念的环保性，同时使用价格较低的材料作为原料，可以降低成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的环保型白乳胶进行具体说明：

实施例1

所用原料配方为：

聚乙烯醇PVA 2kg、醋酸乙烯酯VAC 25kg、丙烯酸AA 0.5kg、丙烯酰胺AM 0.8kg、过硫酸铵 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂 0.15kg、玉米淀粉 6kg、透明粉 5kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3kg、防腐剂KSG-201（广东迪美公司的型号） 0.25kg、氢氧化钠NaOH 0.1kg、水56.5kg和甲醇 0.5kg。

其生产方法为：

（1）在装有回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的四口瓶中加入计量好的水；（2）边搅拌边加入聚乙烯醇PVA；慢慢升温至90℃保持30分钟；（3）然后等温度降至75℃，加入复合乳化剂，1/3的引发剂并开始滴加VAC、AA、AM、甲醇混合共聚单体，期间反应温度控制在75℃~85℃之间，其中单体在四小时内滴加完，中间补加引发剂过硫酸铵；（4）滴完单体保温一段时间，开始降温加入玉米淀粉，控制糊化温度；（5）保温半小时后加入功能性填料、二甘醇二苯甲酸酯DEDB；（6）继续降温并加入10%NaOH调节PH值4～4.5，最后加入防腐剂搅拌即可。

性能测试。

1.乳胶固含量测定：在已恒重的玻璃器皿（M0）中加入一定量的乳胶并称量（M1），然后将盛有乳胶的玻璃器皿放入107±2℃的烘箱中烘2小时，称重（M2），则乳胶固含量=（ M2－M0）/（M1－M0）。

2. 乳胶固粘度测定：按照GB/T11175-2002标准，采用旋转粘度计进行测定。

3.胶膜剪切强度测定：按照GB/T11175-2002标准，采用材料力学试验进行测定。

4.乳胶低温稳定性测定：将试样放置数显调温冰箱中，调节好温度在2℃–5℃之间，放置一个月后，观察其状态稳定。

5.乳胶贮存稳定性测定：将试样密封置于恒温烘箱中，控制在55±1℃，放置21天观察其状态。

乳化剂对PVAC共聚反应的影响

在共聚反应中，乳化剂对共聚反应及产品的稳定性影响十分重要。在以聚乙烯醇为保护胶体的共聚体系中，添加适量乳化剂，不仅有利于反应平稳进行，也能提高产品长期贮存稳定性。同时改善施工时乳胶对基材的润湿和渗透，提高附着力。当A102与LCN比例为1：（4-5）时，W（相对单体总量）=0.5时，产品的综合性能最佳。

引发剂对PVAC共聚反应的影响

在高分子合成过程中，引发剂的选择和用量关系到合成的成败，也影响聚合反应的进程和相对分子质量。当引发剂量过少时，产生的活性中心数目少，聚合反应速率缓慢，转化率低，回流大，体系不稳定，且残余单体高；当引发剂量过多是，体系中自由基数目增多，聚合反应速率加快，但是过多的反应活性中心易导致聚合物的平均分子量降低，乳胶的流动性变差，胶膜强度降低。因此本试验选择W（引发剂）＝0.4%（相对于单体总量）较适宜。当W（引发剂）＜0.2%时，反应速度太慢，转化率低，聚合时间长，以致很难正常反应；当W（引发剂）＞0.6%时，乳胶流动性变差，触变性较大。

反应温度对聚合反应的影响

当反应温度过高时，体系不稳定，容易产生粗粒子。且易产生聚集性凝胶颗粒；当反应温度过低时，则后期升温回流大，反应不完全，残余单体较多。这是由于反应温度升高时，乳胶粒布朗运动加剧，乳胶粒间碰撞聚集几率增加；另外，乳胶粒子的水化层渐趋薄弱，乳化剂稳定性下降，故乳液聚合稳定性降低。当反应温度过低时，引发剂分解速率常数和链增长速率数降低，故聚合反应速率下降，残余单体增多且回流速率增大。本试验选择反应温度在78℃–82℃之间较适宜。

对PVAC聚合反应的影响

在PVAC聚合体系中，加入AA单体，前期诱导时间会延长，且随着AA量的增大，前期反应很难顺利进行。由于AA属强极性含羧基功能单体，它的加入会使胶膜的附着力和强度会显著提高，且羧基大分子在水性体系中对乳胶的稳定性提供保护，使其稳定性明显提高。由于AA的加入同时也会影响到胶膜的耐水性能，所以综合考虑本实验选择在2%-3%范围，产品综合性能良好。

对PVAC聚合反应的影响

在PVAC共聚体系中，AM能明显提高乳胶的附着力和拉断强度。AM活性高于VAC，竟聚力也大于VAC，自聚倾向也较易发生。但两者竟聚率之积小于1，故在反应过程中总体趋于共聚。由于AM带有强极性基团，且有较大空间位阻，能够破坏玉米淀粉糊化后大分子之间的氢键作用，削弱了玉米淀粉糊与水分子之间的缔合作用。宏观表现出产品的流变性良好，淀粉固有的触变性被改变，从而使产品在2℃-5℃稳定性得到明显提高。随着AM量的增大，共聚反应速率会有所降低，且它的自聚倾向也会增大，会影响到胶膜的耐水性，最佳用量为4%-5%。

玉米淀粉加入量及糊化温度对乳胶性能的影响

玉米淀粉糊化后在乳胶中可以提高它的初粘力，但随着量的加大，胶膜的脆性也随着增大，强度会有所降低。综合各项性能考虑，本试验选择80℃糊化淀粉，添加量控制在总固体量15%以内，产品各指标达最佳。

透明粉对产品性能的影响

用作乳胶的填充料种类很多，有重钙、滑石粉、高岭土等等。重钙、滑石粉加入会大大降低胶膜透明度，降低产品在使用过程中的通用性；且都属碱性的填料，还会与羧酸交联，使产品后增稠。高岭土的加入对产品的强度提高较小，而且干膜发白，影响使用效果。本试验使用的透明粉，主要成份是CaSO4·2H2O属中性。在胶膜干燥后，羧基与少量的钙离子产生交联，胶膜强度会提高；且该填料的折射率较低，因而对胶膜的透明度影响较小。随着功能性填料加入量的增大，胶膜的强度提高，但附着力会有所下降，综合考虑添加量占固体总量12.5%以内，综合性能良好。

产品综合性能指标：

测试项目	测试结果
		外观	乳白色粘稠液体
W（固含量%）	40.5
		粘度（25℃mpa.s）	40000
PH值	4-5
		低温稳定性(2﹣5℃放置30天)	无异常
热贮稳定性(50±1℃放置21天)	无异常
		拉伸剪切强度(Mpa 干基)	8
胶膜状态	无色、半透明致致密均匀
		贮存期	＞12个月

通过以上测试得出结论如下。

采用复合环保乳化剂、环保增塑剂、AA、AM改性共聚PVAC乳液胶粘剂，通过加入玉米淀粉和功能性填料，提高产品的粘接强度和附着力，降低生产成本。产品环保性能进一步提升，满足了欧美等高端市场需求。在市场上具有较高的性价比优势。

2.最佳合成条件：W（引发剂）＝0.4%（相对单体）；W（AA）＝2%～4%（相对VAC用量）；W（AM）＝2%～5%（相对VAC用量）复合乳化剂W=0.5%-1%（相对VAC用量）；W(DEDB)=10%-12%（相对VAC用量）；W（PVA）＝8%（相对固体总量）；W（玉米淀粉PVA）＝15%（相对固体总量）；W（透明粉）＝12.5%（相对固体总量）。

通过控制玉米淀粉糊化温度和调节产品PH值来调节产品粘度。以满足不同要求的使用。

实施例2

所用原料配方为：

聚乙烯醇PVA 2kg、醋酸乙烯酯VAC 24kg、丙烯酸AA 0.6kg、丙烯酰胺AM 1kg、过硫酸铵 0.15kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂 0.15kg、玉米淀粉 5.7kg、透明粉 6kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3kg、防腐剂 KSG-201（广州迪美公司的型号） 0.3kg、氢氧化钠NaOH 0.1kg、水56.4kg和甲醇 0.5kg。其生产方法同实施例1。

实施例3

所用原料配方为：

聚乙烯醇PVA 1.8kg、醋酸乙烯酯VAC 24kg、丙烯酸AA 0.5kg、丙烯酰胺AM 0.9kg、过硫酸铵 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂 0.2kg、玉米淀粉 7kg、透明粉 5kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3.2kg、防腐剂KSG-201（广州迪美公司）0.2kg、氢氧化钠NaOH 0.1kg、水56.5kg和甲醇 0.4kg。其生产方法同实施例1。

实施例4

所用原料配方为：

聚乙烯醇PVA 2kg、醋酸乙烯酯VAC 25kg、丙烯酸AA 0.4kg、丙烯酰胺AM 0.9kg、过硫酸铵 0.15kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂 0.15kg、玉米淀粉 7kg、透明粉 4kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3kg、防腐剂KSG-201 0.2kg、氢氧化钠NaOH 0.1kg、水56.5kg和甲醇 0.5kg。其生产方法同实施例1。

实施例5

所用原料配方为：

聚乙烯醇PVA 1.8kg、醋酸乙烯酯VAC 25.5kg、丙烯酸AA 0.6kg、丙烯酰胺AM 0.8kg、过硫酸铵 0.15kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸二钠A-102阴离子乳化剂 0.1kg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非离子乳化剂 0.15kg、玉米淀粉 5kg、透明粉6kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 2.5kg、防腐剂KSG-201 0.2kg、氢氧化钠NaOH 0.1kg、水56.6kg和甲醇 0.5kg。其生产方法同实施例1。

实施例6

聚乙烯醇PVA 2 kg、醋酸乙烯酯VAC 25 kg、丙烯酸AA 0.5 kg、丙烯酰胺AM 1 kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3 kg、玉米淀粉 6 kg、功能性填料 5 kg、复合乳化剂 0.25 kg、防腐剂 0.2 kg、过硫酸铵 0.1 kg、水 56.35 kg、氢氧化钠NaOH 0.1 kg、甲醇 0.5 kg。其生产方法同实施例1。

上述的DF-608为功能性交联剂的一种。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种环保型白乳胶，其特征在于，该白乳胶由聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、二甘醇二苯甲酸酯DEDB、玉米淀粉、功能性填料、复合乳化剂、防腐剂、过硫酸铵、水、氢氧化钠NaOH和甲醇组成，各组分的配比为（按重量百分比）：

聚乙烯醇PVA 1.8%-2.5%

醋酸乙烯酯VAC 23%-27%

丙烯酸AA 0.3%-0.8%

丙烯酰胺AM 0.8%-1.5%

二甘醇二苯甲酸酯DEDB 2.5%-4%

玉米淀粉 5%-7%

功能性填料 3%-6%

复合乳化剂 0.15%-0.3%

防腐剂 0.2%-0.3%

过硫酸铵 0.1%-0.15%

水 56%-58%

氢氧化钠NaOH 0.1%-0.2%

甲醇0.3%-0.5%。

2.根据权利要求1所述的环保型白乳胶，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成，聚乙烯醇PVA 2%

醋酸乙烯酯VAC 25%

丙烯酸AA 0.5%

丙烯酰胺AM 1%

二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3%

玉米淀粉 6%

功能性填料 5%

复合乳化剂 0.25%

防腐剂 0.2%

过硫酸铵 0.1%

水 56.35%

氢氧化钠NaOH 0.1%

甲醇 0.5%。

3.根据权利要求1所述的环保型白乳胶，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成，聚乙烯醇PVA 2%

醋酸乙烯酯VAC 25%

丙烯酸AA 0.5%

丙烯酰胺AM 0.8%

二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3%

玉米淀粉 6%

功能性填料 5%

复合乳化剂 0.25%

防腐剂 0.25%

过硫酸铵 0.1%

水 56.5%

氢氧化钠NaOH 0.1%

甲醇 0.5%。

4.根据权利要求1所述的环保型白乳胶，其特征在于：所述复合乳化剂由醇醚琥珀单酯钠盐A-102和烷基聚氧乙烯醚LCN-287组成，它们的配比为1:5~1:4之间的任意值。

5.根据权利要求1-4任意项所述的环保型白乳胶，其特征在于：所述的功能性填料为透明粉。