CN104558320A - 一种聚醋酸乙烯酯乳液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVAc乳液，所述PVAc乳液由如下质量百分比的物质制成：VAc单体25～50％，分散介质30～50％，保护胶体≤10％，乳化剂1～5％，引发剂0.1～0.2％，pH调节剂0.1～0.2％，增塑剂5～40％；所述的保护胶体为聚乙烯醇；所述的乳化剂为非离子型乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚和阴离子乳化剂烷基酚醚硫酸铵盐的混合物；所述的分散介质为水；所述的增塑剂是由苯酐、己二酸和戊二醇、二甘醇进行酯化反应得到的分子量700-1000的聚酯增塑剂。本发明的PVAc制备成本低，粘结强度高，可用于玻璃纤维短切毡的黏结。

Description

一种聚醋酸乙烯酯乳液
(一)技术领域
本发明涉及一种聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液。
(二)背景技术
醋酸乙烯酯(VAc)是一种常用的自由基聚合单体，其分子中含有乙烯基，可进行聚合反应。其聚合产物PVAc可通过进一步反应，将其中乙酰基部分或全部水解，获得另一重要的聚合物，同时也是制备PVAc原料之—的聚乙烯醇(PVA)，这是一种环境友好、水溶、无毒、并且具有生物相容性的聚合物材料。
PVAc是一种水基热塑性聚合物，俗称白乳胶或乳白胶，具有无色透明、无臭、无味、无毒、高度环保的特点。作为乳液胶黏剂工业的重要原料，广泛应用于乳胶漆制造、木材加工、家具制造、建筑装修、纸品加工、织物处理、汽车内装饰、皮革加工等多个领域。
作为胶黏剂来说，PVAc乳液胶性能优异，也是目前使用量最大、历史最悠久的合成树脂乳液之一，仅次于酚醛树脂和脲醛树脂，特别适合纤维质材料和多孔性材料的表面黏合，是水基复合胶黏剂的重要基材。随着国民经济的快速发展，其用量还将大幅度的增加。
目前现有的制备PVAc乳液的方法中，大多采用与其他单体共聚，增加了成本，同时也使生产过程变得更复杂。如果只采用VAc一种单体进行聚合反应，往往在控制较低成本的情况下达不到较高的粘结强度。
中国专利文献CN102863571A公布了一种PVAc的制备方法，采用过氧化类引发剂制备色相好且无毒的低聚合度PVAc产品，但未提及粘结强度。
中国专利文献CN102757518A公布了一种PVAc快速乳液聚合方法，通过加入过硫酸盐水溶液和银氨溶液来缩短聚合反应时间，反应过程较为复杂且反应成本较高。
中国专利文献CN101891843A公布了一种超支化PVAc的制备方法，以VAc为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，与可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)试剂构成RAFT体系，制备超支化PVAc。该方法引入RAFT试剂，使得合成过程变得更加繁琐且使反应机理变得更加复杂。
中国专利文献CN100506861A公布了一种PVAc共聚乳液的合成方法，将VAc与酒石酸、双氧水和叔碳酸乙烯酯混合进行反应，反应所需原料较多且反应时间较长。
综上所述，目前缺乏一种低成本的、仅以VAc为单体制备得到高粘结强度的PVAc乳液的方法。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种制备成本低、粘结强度高的聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种PVAc乳液，其特征在于由如下质量百分比的物质制成：
本发明中，VAc单体的投料质量百分比优选为35～45％，更优选为35～40％。
所述的分散介质为水，便宜易得且无污染，分散介质的投料质量百分比优选为35～45％，更优选40～45％。
所述的保护胶体为聚乙烯醇(PVA)，是牌号为BP-20、BP-17、BP-05、BF-17、WR-14、KH-17中的两种以上的混合物，优选是牌号为BP-20、BP-17、BF-17中的两种以上的混合物，更优选BP-20、BP-17、BF-17三者的混合物。其中BF代表醇解度98％，WR代表醇解度为92％，BP代表醇解度86,％，KH代表醇解度78％，数字代表聚合度。本发明中，保护胶体的投料质量百分比优选为1～5％，更优选为2～3％。
所述的乳化剂为非离子型乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-10)和阴离子乳化剂烷基酚醚硫酸铵盐(如OC-46)的混合物，两者的混合质量比优选1：0.5～3。本发明中，乳化剂的投料质量百分比优选为1～3％，更优选为1～2％。
所述的引发剂为热分解引发剂(NH4)2S2O8。
所述的pH调节剂为NaHCO3。
所述的增塑剂为自制，是由苯酐、己二酸和戊二醇、二甘醇进行酯化反应得到的分子量700-1000的聚酯增塑剂，其中总醇(戊二醇+二甘醇)对总酸(苯酐+己二酸)的摩尔比在1.05～1.1：1，苯酐与己二酸的摩尔比在1～2：1，戊二醇与二甘醇的质量比1～3:1，在通氮气与搅拌的情况下，190～200℃反应10～15小时后得到酸值在30～45的聚酯增塑剂。本发明中，增塑剂的投料质量百分比优选为10～20％，更优选为14～20％。
进一步，所述PVAc乳液，其特征在于由如下质量百分比的物质制成：
更进一步，所述PVAc乳液，其特征在于由如下质量百分比的物质制成：
再更进一步，所述PVAc乳液，其特征在于由如下质量百分比的物质制成：
本发明所述的PVAc乳液采用乳液聚合方法制备，本发明具体推荐按照如下制备：在反应容器中加入保护胶体和水，升温至80-95℃使保护胶体完全溶解，然后降温至50-60℃，再加入乳化剂和pH调节剂使之完全溶解，然后加入少部分VAc单体，升温至65-75℃，将引发剂溶于H2O中，第一次移取15％～25％的引发剂溶液至反应烧瓶中，然后每10-20min加入一定量的引发剂，同时缓慢滴加剩余部分的VAc单体，控制VAc单体和引发剂溶液在3～5小时滴完，若引发剂有剩余，则将剩余的引发剂一次性加入反应瓶，升温至78～84℃保温1～3小时，然后降温至40～55℃加入增塑剂，搅拌1～2.5小时后即得PVAc乳液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的PVAc乳液制备成本低，粘结强度高，可用于玻璃纤维短切毡的黏结。
(四)具体实施方式：
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
增塑剂的制备：总醇(戊二醇+二甘醇)对总酸(苯酐+己二酸)的摩尔比在1.07：1，苯酐与己二酸的摩尔比在1.25：1，戊二醇与二甘醇的质量比2：1，在通氮气与搅拌的情况下，190-200℃反应12小时后得到酸值在40左右的聚酯增塑剂。
实施例1：
在三口烧瓶中投入3g BP-20、2g BP-17、1g BF-17 PVA和100g H2O，升温至90℃使PVA完全溶解，降温至60℃，加入1.5g乳化剂A(OP-10)和2.0g乳化剂B(OC-46)及0.3g NaHCO3，待完全溶解后加入15g VAc，升温至68℃。将0.4g(NH4)2S2O8溶于15g H2O中，第一次移取3g至反应烧瓶中，以后每隔15min滴加0.7g，同时用滴液漏斗量取80g VAc开始缓慢滴加，控制在4h左右滴完，然后将剩余的(NH4)2S2O8水溶液全部加入反应烧瓶中，升温至80℃保温1.5h。降温至50℃，加入36g增塑剂搅拌2h出料，即为PVAc乳液胶。
测量其固含量和粒径，然后配置成5％水溶液，用于玻璃纤维短切毡的黏结。
其测试结果如下：
固含量：58.24％
粒径：2.374nm
拉伸强力：256N
实施例2-5
各组分的投料量见表1，增塑剂的投料量和具体操作方法同实施例1，具体结果见表1：
表1
注：表中的水指的是与保护胶体一起加入的水，不包括后面用于溶解引发剂的水。

Claims (10)

1.一种PVAc乳液，其特征在于所述PVAc乳液由如下质量百分比的物质制成：
所述的保护胶体为聚乙烯醇；所述的乳化剂为非离子型乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚和阴离子乳化剂烷基酚醚硫酸铵盐的混合物；所述的分散介质为水；所述的增塑剂是由苯酐、己二酸和戊二醇、二甘醇进行酯化反应得到的分子量700-1000的聚酯增塑剂。
2.如权利要求1所述的PVAc乳液，其特征在于：所述PVAc乳液，由如下质量百分比的物质制成：
3.如权利要求1所述的PVAc乳液，其特征在于：所述PVAc乳液，由如下质量百分比的物质制成：
4.如权利要求1所述的PVAc乳液，其特征在于：所述PVAc乳液，其特征在于由如下质量百分比的物质制成：
5.如权利要求1～4之一所述的PVAc乳液，其特征在于：所述的聚乙烯醇是牌号为BP-20、BP-17、BP-05、BF-17、WR-14、KH-17中的两种以上的混合物。
6.如权利要求1～4之一所述的PVAc乳液，其特征在于：所述非离子型乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚和阴离子乳化剂烷基酚醚硫酸铵盐的混合质量比是1：0.5～3。
7.如权利要求6所述的PVAc乳液，其特征在于：所述的非离子型乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚为OP-10，所述阴离子乳化剂烷基酚醚硫酸铵盐为OC-46。
8.如权利要求1～4之一所述的PVAc乳液，其特征在于：所述的增塑剂的制备中，原料按照总醇对总酸的摩尔比在1.05-1.1：1、苯酐与己二酸的摩尔比在1-2：1、戊二醇与二甘醇的质量比1-3:1的比例投料，在通氮气与搅拌的情况下，190-200℃反应10-15小时后得到酸值在35-45的聚酯增塑剂。
9.如权利要求1～4之一所述的PVAc乳液，其特征在于：所述的引发剂为热分解引发剂(NH4)2S2O8，所述的pH调节剂为NaHCO3。
10.如权利要求1～4之一所述的PVAc乳液，其特征在于所述的PVAc乳液具体按照如下方法制备：在反应容器中加入保护胶体和水，升温至80-95℃使保护胶体完全溶解，然后降温至50-60℃，再加入乳化剂和pH调节剂使之完全溶解，然后加入少部分VAc单体，升温至65-75℃，将引发剂溶于H2O中，第一次移取15％～25％的引发剂溶液至反应容器中，然后每10-20min加入一定量的引发剂，同时缓慢滴加剩余部分的VAc单体，控制VAc单体和引发剂溶液在3～5小时滴完，若引发剂有剩余，则将剩余的引发剂一次性加入反应瓶，升温至78～84℃保温1～3小时，然后降温至40～55℃加入增塑剂，搅拌1～2.5小时后即得PVAc乳液。
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