乳液聚合工艺学_6_应用

耐晒黄等。
注：无机物耐候性好使用于户外，有机物易褪色 或变色不宜室外使用。
聚合物乳液涂料:成膜助剂
是一种中等沸点的水溶性助剂，既能溶于
聚合物也能溶于水中。 溶于聚合物的部分起到增塑剂的作用，溶 于水中的部分可减慢水份挥发的速度，提 高流动性。 常用：乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇、 丙二醇、己二醇、一缩乙二醇、二甲苯、 苄醇等。
自交联，在合成聚合物乳液时加入交联单体， 如N-羟甲基丙烯酰胺、（甲基）丙烯酸羟乙酯、 （甲基）丙烯酸羟丙酯等。 自交联的固化方式使大分子链上带上交联基团， 在粘结过程中进行交联反应
聚合物乳液粘合剂:填料
加入填料可提高粘合剂的硬度、导热系数、
耐热性、耐水性和耐溶剂性，可降低收缩 性和膨胀系数。 常用：白垩粉、高岭土、陶土、轻质碳酸 钙、钛白粉、石英粉、炭黑等。
再湿性粘合剂的概念——是在干态下无胶粘 性而着湿后有粘合性的一类粘合剂。 主要用于粘贴邮票、信封、标签、广告、 招贴、壁纸等，并大量地用来制造用于工 业包装和胶合板接缝的再湿性胶纸带。
再湿性粘合剂配方
（起增塑作用）
涂料的概念
把用于涂饰物体表面而能结成坚韧保 护膜的各种材料统称为涂料．
涂料的作用
能用碱来增稠的乳液多为含羧基分子链。 碱增稠机理： 在酸性或中性条件下，羧基以非离子—COOH的形式存 在，当加入碱时羧基变成羧酸盐，电离成负离子，由 于同号离子相斥，使分子链变伸展开来，使分子链间 空间阻碍作用增大，表现为粘度增大。
（3）溶剂增稠
有机溶剂：苯、甲苯、四氯化碳等 溶剂增稠机理 乳胶粒吸收溶剂后被溶胀变大，乳胶粒之间的 相互影响和相互阻碍作用增大，粘度增大。 溶剂还具有降低乳液最低成膜温度的作用；使 较硬的聚合物乳液可在较低的温度下加工、应 用；粘结层更加致密、耐水性提高。
聚合物乳液涂料:颜料
分为：体积颜料和着色颜料 体积颜料
轻质碳酸钙、磁土、滑石粉、云母粉、重 晶石粉、二氧化硅、硅藻土、硅钙粉、硅 酸铝粉、硫酸钡等。（高光泽涂料不宜使 用） 着色颜料（可分为有机和无机的）
无机着色颜料：铁红、铁黄、铁黑、铁棕、
氧化铬绿、钛镍黄等。
有机着色颜料：酞菁蓝、酞菁绿、酞菁红、
缺点
优势： 无燃烧、爆炸和中毒的危险，是绿色环保的产品； 具有良好的粘结和涂覆效果。 缺点： 水份挥发需要一定的时间。
（2） 聚合物的加工方式
常用的有：注射、挤出、压延、吹塑等。
挤出
注塑
压延
吹塑
合成聚合物乳液的应用
（3） 聚合物乳液的应用场合
粘合剂、涂料、浸渍剂、密封材料、水溶性油
可提高内聚力和粘合性。
2 热封接粘合剂
热封接粘合剂是干态不含溶剂的需要加热使用 的粘合剂。 （1）种类

醋酸乙烯酯的均聚物或共聚物、聚乙烯醇缩丁 醛树脂（PVB）等。
（2）用途
使用时将胶涂覆在基材（如铝箔等）表面并干燥，
然后加热和加压后粘合在被粘物上。 如：药品的包装、食品的包装、安全玻璃夹层粘合 剂等。
酯基的碳原子数越多则Tg越低，越软。 如：聚丙烯酸-2-乙基己酯的Tg=-72 ℃
作为粘合剂分子量一般为1~5万，分子量越高，
则粘结层的内聚力越大，粘结强度就越大。 2 功能单体的使用： 丙烯酸和甲基丙烯酸，可提高粘合剂的耐油 性、耐溶剂性和粘结强度，改善冻融稳定性及 对颜填料的润湿性，赋予碱增稠特性。
聚合物乳液涂料
组成
聚合物乳液（成膜物质） 颜料、填料、保护胶体、增塑剂、润湿剂、增
稠剂、流平剂、防冻剂、消泡剂、防锈剂、防 霉剂、防老剂等 经研磨或分散处理即可得到乳胶漆。
聚合物乳液涂料:聚合物乳液
最低成膜温度（MFT）必须低于使用温度。 降低乳液MFT的方法
（1）添加增塑剂 （2）聚合时引入内增塑单体，如：丙烯酸丁 酯，丙烯酸-2-乙基己酯等。
乳胶涂料
广泛应用于 建筑方面， 如内墙、外 墙涂料，金 属、塑料涂 层等
造纸用增强剂、浸 渍剂，印刷用油墨 固着剂，印刷品的 覆膜胶等
造纸和印刷
织物处理
经纱上浆剂，织物涂 料印花粘合剂，无纺 布、喷胶棉、地毯背 衬粘合剂、再生革胶 乳，织物抗静电、防 火、防水、防腐处理 等
合成聚合物乳液的应用
（1） 聚合物乳液在加工上具有的优势及
聚合物乳液的选择
极性，既聚合物乳液的极性尽量与被粘物的极 性接近； 粘度、乳胶粒直径及其分布（粘合剂向孔隙中 仅有一定程度的渗透，而大部分粘合剂滞留在 粘结面之间形成粘结层，可达到最好的粘结效 果） 最低成膜温度（MFT）是乳液的重要技术指标。 乳液的MFT必须低于使用温度。 粘结速度（乳液固含量及乳胶粒直径越大粘结 速度越高）
B 橡胶型与聚丙烯酸酯类压敏粘合剂的比较
橡胶型压敏性、粘合性及内聚力较好；聚丙烯酸 酯类则不佳； 聚丙烯酸酯类的耐候性和耐老化性能好；而橡胶 型则不佳。
C 对聚丙烯酸酯类粘合剂的改进
加入交联单体； 制造高分子量的聚合物； 加入烷基酚醛树脂； 引入醋酸乙烯酯、丙烯腈等共聚单体
（2）迟效粘合剂的粘结过程
当加热时固体增塑剂熔化，充分发挥其增塑
作用，使粘合剂软化变粘，易于施工。
当将其突然冷却到室温时，在过冷条件下增
塑剂结晶需要一定时间，故粘合剂不会马上 变硬，而是在一定时间间隔内逐渐硬化，并 达到最大粘结强度。
（3）迟效粘合剂的配方例子
配方中乳液的品种
4 再湿性粘合剂
聚合物乳液粘合剂：增粘剂
因聚合物乳液的粘性和耐久性较差所以必
须加入一些增粘剂，如萜烯树脂及其衍生 物、烷基酚醛树脂等。
乳液粘合剂的粘性随增粘剂的增加而增加，
在树脂用量为60~70%左右达到峰值，当再 增加时粘性迅速下降。
聚合物乳液粘合剂：增塑剂
一般为高沸点的有机物，用于降低聚合物
的Tg，降低最低成膜温度，提高加工性能。 用量控制在20份以内，主要是因为在此范 围内加入的增塑剂对粘合剂的强度影响不 大。
1 压敏粘合剂
压敏粘合剂的概念——无需溶剂或热量，只需 轻轻压下即可粘结的粘合剂。 附着的基材有 纸、棉布、金属箔及聚酯、聚氯乙烯、聚乙 烯簿膜等。 A 压敏粘合剂的制造 由弹性体和赋粘剂组成。
弹性体包括
天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡 胶、聚乙烯基醚、聚丙烯酸酯等。 赋粘剂 萜烯树脂、松香、酚醛树脂等。
保护作用
装饰作用
色彩标志
特殊作用
成膜物 质
助剂
涂料的 组成
颜料
溶剂
涂料的粘结力和内力聚
涂料的粘结力是指涂膜与基质间的合能力。 内聚力是向内的，粘结力是向外的力，具
有高度向内的力的物质就不在有更多的粘 结力。
涂料的固化机理
物理机理—干燥 涂料与空气中的氧反应固化 涂料的组分间的反应使其交联固化
颜填料/基料(颜基比）为3:1～1.5:1 分散剂和润湿剂用量为颜填料的0.2%～0.5% 增稠剂为乳液量的0.4%～1%，如纤维素类及聚
丙烯酸钠等 防冻剂为乳液量的3%～10%，常用乙二醇、乙二 醇丁醚等
2 半光和有光平壁涂料
提高光泽度的方法（1）降低乳胶粒的尺寸；
（2）降低颜填料的用量；提高研磨细度（3） 加入增塑剂和成膜剂；
用量在30份以内，太多则降低粘结强度
各种聚合物乳液粘合剂简介
聚醋酸乙烯酯及其共聚物乳液粘合剂 聚丙烯酸系聚合物乳液粘合剂 橡胶型乳液粘合剂 特种聚合物乳液粘合剂
聚醋酸乙烯酯及其共聚物乳液粘合 剂
该类粘合剂是最重要的粘合剂，常用聚乙烯醇为稳 定剂制造，固含量一般为50%左右，乳胶粒直径 一般为0.5~2µm。
其它的用途
大量用于压敏胶，胶带、标签、壁纸等； 织物贴合、织物印花、静电植绒、无纺布
粘结剂、涂布纸加工、地毯制造、纸与铝 箔粘结等。
橡胶型乳液粘合剂
氯丁胶乳粘合剂 丁腈胶乳粘合剂 丁苯胶乳粘合剂 丁吡胶乳粘合剂 天然胶乳粘合剂
特种聚合物乳液粘合剂
压敏粘合剂 热封接粘合剂 迟效粘合剂 再湿性粘合剂
ຫໍສະໝຸດ Baidu
墨、防水材料、增稠剂、改性添加剂、上浆剂、 抛光剂、絮凝剂等。
聚合物乳液粘合剂构成
聚合物 乳液
填料
硫化剂
增稠剂
固化剂 增塑剂
增粘剂
聚合物乳液粘合剂：聚合物乳液
聚合物乳液的性能是决定粘合剂性能的关键。 1 聚合物乳液的选择
A 极性，既聚合物乳液的极性尽量与被粘物的
极性接近； B 粘度、乳胶粒直径及其分布（粘合剂向孔隙 中仅有一定程度的渗透，而大部分粘合剂滞留 在粘结面之间形成粘结层，可达到最好的粘结 效果）
3 多彩涂料 多彩涂料为二相聚合物分散体系，由连
续相和分散相组成。目前使用最多的是 O/W型多彩涂料，聚合物乳液为连续相， 磁漆液滴为分散相。 当多彩涂料涂膜干燥后，磁漆液滴形成 形状不同、大小不一、色彩各异、边缘 清晰的色斑，镶嵌在涂膜中。
聚合物乳液粘合剂：固化剂及硫化 剂
能与乳液聚合物发生交联反应，用于提高粘合 剂的粘结强度、硬度、拉伸强度、耐水性、耐 溶剂性、耐久性、耐磨性等性能。 不同的乳液粘合剂用的固化剂及硫化剂不同。 主要是发生化学反应形成网状结构。
如：橡胶乳液粘合剂用硫或有机过氧化物作硫化 剂；含羧基聚合物乳液粘合剂常用三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、多异氰酸酯、乙酸锌、 氯化钙等作交联剂。
特点：粘结强度大，耐久性好，耐低温和高温、 粘结层坚而韧、无毒、无味、且成本低。 用途：木材加工、土木建筑、纸加工、包装及装 订等行业。
聚丙烯酸系聚合物乳液粘合剂
1 丙烯酸系列聚合物乳液的分子设计 丙烯酸酯 比较 甲基丙烯酸酯 均聚物Tg高，硬度大， 强度高 丙烯酸酯 丙烯酸甲酯 Tg=8 ℃ 甲基丙烯酸甲酯 Tg=105℃
丙烯腈，可增进粘合剂的粘结强度、硬度
和耐油性； 苯乙烯，提高粘合剂的硬度及耐水性，用 量太大则降低粘结强度。 分子链中引入羧基、羟基、N-羟基甲基、 氨基、酰胺基、环氧基等可制成交联型粘 合剂，提高粘结强度、耐油性、耐溶剂性、 抗蠕变性及耐热性。
例子
某公司生产的聚丙烯酸系聚合物乳液在打入北
方市场时发现该产品在冬天施工时无法成膜， 为了保住已获得的市场必须对该产品的配方进 行改进，已知原来的聚合配方组成是：甲基丙 烯酸酯、请用您学过的知识谈谈该如何改进该 乳液配方（可以换组成和改变各组成的配比）？
丙烯酸系聚合物粘合剂的优点
耐候性、耐老化性特别好，既耐紫外线老化，
又耐热老化，且具有优良的抗氧化性。 粘结强度高，耐水性好，比醋酸乙烯酯乳液粘 合剂弹性大，具有很大的断裂伸长。
3 迟效粘合剂
迟效粘合剂的概念——在室温下没有粘性，加 热时将处于胶粘状态，再突然将其冷却时胶粘 性不会马上消失，而是经过一段时间慢慢的硬 化而达到有效的粘合。 该类粘合剂的关键是使用了固体增塑剂。 使用时不需要脱模剂，不会发生粘连。
（1）迟效粘合剂主要组成
A 固体增塑剂 邻苯二甲酸二苯酯、邻苯二甲酸二环己酯、 邻苯二甲酸二甲基环己酯、邻苯二甲酸二 己酯、邻苯二甲酸二异己酯、苯三酸甘油 酯、均苯四酸季戊四醇酯、三苯甲酸三甲 基丙酯等。 B 聚合物乳液： 丙烯酸酯均聚物及共聚物、乙烯-醋酸乙 烯酯（EVA）、氯乙烯-偏二氯乙烯、乙烯 基吡咯烷酮-苯乙烯等。
聚合物乳液粘合剂：增稠剂
其作用是增加乳液的稠度、防淌流和防流挂。
增稠的方法：
增稠剂增稠 碱增稠 溶剂增稠
(1) 增稠剂增稠

水溶性的线型聚合物都可用作乳液粘合剂的增稠 剂，如：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、 聚丙烯酸盐、聚乙二醇、糊精、明胶、藻酸盐、阿 拉伯树胶等
(2) 碱增稠
谭必恩 教授 Bien.tan@mail.hust.edu.cn 电话：87558172 办公室：化学楼106室
乳液聚合工艺学
聚合物乳液应用领域
用于木材、包装、纸张、橡胶、塑料薄膜、 复合材料、压敏胶带等
建材胶粘剂、防 水密封剂、封面 胶、水泥增强添 加剂、地面材料 胶粘剂
乳液胶粘 剂 建筑方面 粘合剂
聚合物乳液涂料在土木建筑中的应用
内、外墙涂料 地面涂料 屋面涂料 底漆 腻子 许多具有各种功能的特种涂料
内墙涂料
根据600镜面反射率的大小可分为无光（反
射率小于10％)，半光(反射率30％～60％） 和有光（反射率60％～90％）平壁涂料。 1 无光平壁乳液内墙涂料