聚乙酸乙烯酯

聚乙酸乙烯酯乳液的中温合成

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摘要：介绍了一种用氧化-还原体系引发醋酸乙烯酯中温合成的工艺。实验比较了氧化还原引发体系与单一的水溶性引发剂所合成的乳液的性能，探讨了最佳工艺条件，讨论了单体、乳化剂、引发剂、反应温度、聚乙烯醇对乳液粘度和固含量的影响，以及搅拌速度对聚合速率的影响。确定了适宜的用量，并且从实验中得到了由中温50℃合成的生产成本低而性能优良的聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂。

关键词：中温氧化-还原体系聚乙酸乙烯酯乳液

THE MIDDLE TEMPERATURE GATHERING ACETIC ACID THENE ESTER EMULSION IS COMPOSED

（Changzhou Institute of Technology Engineering Department of

Chemical Engineering 213164）

ABSTRACT

The system having introduced that one kind uses oxide- to restore initiates the handicraft that the temperature composes in acetic acid ethene ester. Parallel experiment oxide deoxidation initiates system and unitary water-solubility initiates two kind type emulsion function of agent, have discussed the best technological conditions, viscosity and the effect strengthening contents having discussed that the monomer , the emulsifier, initiate the agent , the reaction temperature and poval to emulsion, in having ascertained proper dosages, and having got a reason from experiment middle 50℃ warm composite cost of production is low but the function is good gather acetic acid ethene ester emulsion adhesive.

Keywords：middle temperature oxide-deoxidation system gathers acetic acid ethene ester emulsion

第一章绪论

1.1前言

聚乙酸乙烯酯(PVAc) 乳液俗称白乳胶, 1929年问世, 1937年进行工业生产。自1980年以来, 我国聚乙酸乙烯酯乳液工业发展迅速, 近年销售量仅次于脲醛树脂,居第二位。聚乙酸乙烯酯乳液广泛应用于木材加工、家具组装、建筑装潢、织物粘接、印刷装订等领域中多孔性材料的粘接等。我国聚醋酸乙烯乳液生产厂家很多, 但主要生产厂家大多依托醋酸乙烯/聚乙烯醇生产企业。

1.2 聚乙酸乙烯酯乳液的发展趋势及现状

我国聚醋酸乙烯乳液产量约20万t, 消费醋酸乙烯9万t, 占醋酸乙烯总消费量的9.1%。早期的PVAc乳液类产品受合成原料单体及合成工艺路线的限制存在很多缺点，比如放置易沉淀(乳液粒度较大),在使用过程中易结皮,耐水性差。PVAc 类产品从其诞生到现在，价格低一直是其他类成膜剂所不及的。随着国民经济的增长，应用领域的拓宽，聚醋酸乙烯型乳液胶黏剂的性能、用途已经无法满足市场需求。因此需针对其缺点做进一步的改进。

1.3 合成原理

聚乙酸乙烯酯乳液是由聚醋乙酸乙烯酯经自由基聚合而成的高分子化合物，通常采用分散聚合和乳液聚合的方法[4]，本研究采用乳液聚合的方法，乳液聚合是用在用水或其他液体作介质的乳液中，按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的的乳胶粒，在其中进行自身加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法，其聚合过程根据反应机理可分为四个阶段：分散阶段、乳胶粒生成阶段乳胶粒成长阶段、聚合反应完成阶段。其聚合反应如下：

第二章实验部分

2.1 主要试剂与仪器

2.2 合成步骤

(1)按配方将聚乙烯醇、蒸馏水加入到装有回流冷凝管的250ml四口烧瓶中，开动搅拌，加热升温到80℃，使聚乙烯醇完全溶解。

(2)降温至50℃，依次加入1g十二烷基磺酸钠、OP-10、1/2的引发剂、1/3的单体。反应30min后滴加另一半引发剂和另2/3的单体。控制滴加速度在30-40滴/min，滴加时控制反应温度不变。

(3)单体滴加完后，继续反应0.5h，再加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌20min 后降温。

2.3 产品的质量指标

表1 聚乙酸乙烯酯乳液的质量指标

用旋转粘度计测定产品的运动粘度：粘度=刻度读数×转筒因子×10-3单位：Pa·s

固含量=（固体质量/乳液质量）×100%

第三章结果与讨论

3.1 聚乙烯醇对粘度的影响

采用全部醇解的PVA1799 和部分醇解的PVA1788 进行实验[5],结果用PVA1788 制备的乳液粘度为3.8 Pa·s ,用PVA1799 制备的乳液粘度为3.0 Pa ·s , 这主要是PVA1788中—CH (O2COCH3)—的叔氢产生接枝的效果。另外聚乙烯醇的制造方法不同,残存的醋酸根在分子内的分布不同,合成出的聚醋酸乙烯酯乳液的粘度也不同,本实验选用PVA1788。

3.2 引发剂对乳液粘度、固含量和粒度的影响

引发剂的用量对聚合起着至关重要的作用,单体的用量应该是单体用量的0.2%-0.7%。引发剂的用量对聚乙酸乙酯乳液的粘度和固含量也有很大影响。实验结果如表2 所示。

表2 引发剂用量与乳液粘度、固含量的关系

由表可知，当引发剂用量为单体总量的0. 6 %时,粘度和固含量最佳，分别为4. 2 Pa·s和36% 。

其规律是在一定聚合温度下,当引发剂浓度很低时,随着引发剂量的增加,粘度、固含量增大,当引发剂继续增加时,乳液粘度反而下降,固含量基本不变。原因是,当单体量不变而引发剂用量增加,引发剂分解的自由基多,使活性中心增多，从而使反应生成大分子的聚合物,乳液粘度、固含量增加;而引发剂用量过大,分解自由基过多,引发速度过快,聚合物分子链短,相对分子量小,乳液粘度低。

实验初期引发剂采用的是过硫酸铵，聚合温度是70℃，而中温聚合的温度是50℃，所以用过硫酸铵作引发剂且聚合温度是50℃，聚合出的产品的粘度和固含量大大下降，并且产品有分层现象。所以采用的引发剂必须适用在50℃聚合，所以引发剂由原来的单一的过硫酸铵改为可以在50℃聚合的氧化还原引发体系。本实验采用的是过硫酸钾-甲醛和次硫酸钠。由原来的过硫酸铵该为过硫酸钾，其原因是以过硫酸铵-甲醛和次硫酸钠聚合出的产品粒度较粗，而过硫酸钾聚合的产品粒度较细，且聚合出产品的粘度和固含量可以达到70℃时的粘度和固含量，所以本实验采用的引发剂是过硫酸钾-甲醛和次硫酸钠。

3.3 乳化剂用量对乳液粘度的影响

在其它条件均不改变的情况下,改变乳化剂在其它条件均不改变的情况下, 改变乳化剂用量，乳化剂用量过少,乳液稳定性差,易破乳。乳液粘度随乳化剂用量的增加而增大,当乳化剂用量为单体总量的0. 15 %时,粘度最大,乳化剂用量超过最佳值时,乳液颗粒增多,粒径变小,粘度下降[5]。

3.4 反应温度对乳液粘度、固含量的影响

实验采用的是中温合成，即合成温度为50℃，所以温度的改变将对聚乙酸乙烯酯乳液的粘度、固含量的影响很大，结果如表3所示。