丙烯酸酯乳液胶黏剂的研究进展

doi:10.3969/j.issn.1009-1815.2012.03.014

第30卷第3期2012年9月

胶体与聚合物

Chinese Journal of Colloid &polymer Vol.30No.3Sep.2012

丙烯酸酯聚合物具有独到的耐气候性及耐

老化性能，并且具有优良的抗氧化性以及防紫外线老化，其粘接强度高，耐水性好，因而有着广泛的应用。乳液胶黏剂可以兼顾水溶性和溶剂型胶黏剂的优势，并且在制备方面有着较强可控性，是胶黏剂的重要发展方向。聚丙烯酸酯类乳液胶黏剂具有价格便宜、毒害小、工艺性好、单体选择性广、其乳液黏度变化范围宽、流变性可控性强等诸多优点，广泛应用于木材加工、材料包装、织物整理、压敏胶、建筑用胶以及纸张制造等各行业[1]。本文对近年来丙烯酸酯乳液胶黏剂的研究与应用进展进行了总结。

1丙烯酸酯乳液的改性研究

聚丙烯酸酯是一类具有多种性能的、用途广泛的聚合物，其乳液一般是以丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯为主要单体，与甲基丙烯酸酯单体、苯乙烯、丙烯腈等共聚形成乳液。对聚合物的结构或聚合方法加以改进，可使得改性后的丙烯酸酯胶黏剂性能更加优异[2]。1.1有机硅改性

有机硅树脂具有优异的耐高低温性能和耐水性能，利用有机硅对聚丙烯酸酯类乳液胶粘剂改性成为近年来研究的热点。有机功能烷氧基硅烷作为粘合促进剂和交联剂，广泛用于胶粘剂、密封胶和涂料等领域。潘守伟等研究了一种专用于水性体系的有机硅烷Wz-A 在水乳型聚丙烯酸密封胶中的应用，这种水性硅烷可以在不改变产品稳定性的情况下显著提高密封胶的力学性能和粘接性能，Wz-A 的添加量在0.8%~1.6%较为合适[3]。温振华等通过乳液聚合法，用羟基硅油与硅烷偶联剂A-151和KH-570对丙烯酸酯进行化

学改性，借助硅烷偶联剂中的碳碳双键和硅氧烷结构将羟基硅油与丙烯酸酯连接起来，结果发现，通过KH-570改性后的丙烯酸酯乳液胶黏剂在各项性能上都有明显的提升[4]。由八甲基环四硅氧烷与端基为乙烯基的硅烷偶联剂开环聚合，制得了乙烯基改性有机硅乳液。在反应温度为80℃、催化剂为十二烷基苯磺酸、硅烷偶联剂为A-151时候，制得的核-壳乳液中乙烯基改性有机硅乳液单体转化率高、乳液稳定性好。将该乳液作为种子乳液用于聚丙烯酸酯乳液的改性，可以制得一种柔软性好、色牢度佳的涂料印花胶黏剂[5]。

1.2环氧改性

将丙烯酸酯与环氧树脂接枝共聚，在固化剂作用下使环氧基团发生交联，可以使体系最终形成以环氧树脂交联网络为骨架，丙烯酸树脂贯穿其中的互穿网络结构。这种改性后的聚丙烯酸酯乳液兼具环氧树脂强度高、粘附性好和丙烯酸酯耐候性优、柔韧性好等特点[6]。邓爱民等采用核-壳聚合技术，环氧树脂的质量分数为30%、共聚物玻璃化温度为243.15K 时，可以制得可固化性乳液压敏胶，固化后对铝合金的粘接强度可达10MPa ，调整环氧树脂的比例以及聚合物的玻璃化温度，可以改变压敏胶的性能[7]。将环氧树脂加入到聚合体系中，通过乳液聚合的方法制备出环氧树脂改性醋-丙乳液胶粘剂，胶粘剂的粘结强度、成膜性能、涂膜硬度和耐玷污性均得到了不

丙烯酸酯乳液胶黏剂的研究进展

蔡鑫

彭育胡萍孙争光*

（功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062）摘要：综述了聚丙烯酸酯乳液胶黏剂的改性研究及应用进展，展望了其发展前景。关键词：聚丙烯酸酯乳液；胶黏剂；改性；应用中图分类号：TQ433.436

文献标识码：A

文章编号：1009-1815(2012)03-0141-04

收稿日期：2012-02-25

基金项目：湖北省自然科学基金项目（2010CDB04704）；功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室基金项目作者通讯：孙争光(1973-),博士,副教授,主要从事聚合物乳液及有机硅材料的研究.E-mail:sunshine@

同程度的提高，产品作为胶黏剂使用可以产生良好的效果[8]。

1.3共混改性

交联、共聚改性后的丙烯酸酯胶黏剂有时存在耐候性较差、使用温度较低、稳定性差等缺点。周容等采用耐热性高的苯并噁嗪与丙烯酸酯共聚乳液共混，得到了性能优异的改性聚丙烯酸酯胶黏剂。苯并噁嗪在加热和催化剂的作用下，发生开环聚合，生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构，使固化后胶黏剂形成互穿的网络结构，得到的改性胶黏剂具有耐高温、尺寸稳定、阻燃、环境友好等特征。苯并噁嗪的使用提高了材料基板的耐热性，改性胶黏剂制成的基板能在350℃锡浴中10s内不分层不起泡[9]。

2聚合方法及工艺的研究

2.1无皂乳液聚合

在不适用乳化剂，制备得到的无皂乳液新型胶黏剂有着良好的性能。以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为主要原料，在不添加乳化剂的情况下，当两者单体之比为1:1，引发剂用量为0.24%，反应温度为80℃，反应8.0h后，所得乳液最稳定，单体转化率为81.84%，此无皂乳液对牛皮纸的粘接性比常规乳液好[10]。利用马来酸作为功能性单体，采用无皂乳液聚合的方法合成丙烯酸丁酯共聚乳液，可以制备出一种性能良好的新型胶黏剂，其乳液稳定性好、吸水性低、性能优异。通过实验发现乳液的粘接强度、稳定性和电解质稳定性都随马来酸的用量增加而提高，吸水性随丙烯酸丁酯用量的增加而降低[11]。李轩等以丙烯酸树脂乳液为主要单体、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、苯乙烯为共聚单体，硅溶胶和封端异氰酸酯为外加交联剂，采用无皂种子乳液聚合法制备了稳定且性能优异的丙烯酸树脂乳液粘合剂。封端异氰酸酯作为外加交联剂不但能够较好地保留其有效活性，提高板材性能和粘结强度，还可降低成本、减少粘合剂用量[12]。

2.2紫外光辐射

紫外光辐射代替常规加热方法进行聚合反应，胶黏剂有着固化速率快、固化温度低、无污染和体系易控制等优点。利用紫外光辐射，使光引发剂由激发态分子过度形成自由基，使不饱和有机物进行交联、聚合等化学反应[13~15]。刘红波等合成了含有丙烯酸酯双键和环氧基团的丙烯酸环氧单酯，不同的稀释剂对自由基光固化和自由基-阳离子混杂光固化的凝胶率、固化体积收缩率和黏接强度的有着不同程度的影响，通过紫外光辐射聚合的混杂固化胶黏剂具有凝胶率高、固化体积收缩率小、粘接强度高等特点[16]。

2.3核壳乳液

赵立英等以丙烯酸酯为主要原料，通过种子乳液聚合法合成核壳型水乳性纸塑复合胶粘剂。在乳化剂用量为单体量的6%，引发剂用量为单体量的1.0%，反应温度80℃，反应时间2.5~3h时候，乳液聚合得到的产物最佳，且当壳层的功能单体丙烯酸与丙烯酸羟乙酯的质量比为3:2的时候，制备的复膜胶粘接性能最好[17]。

3丙烯酸酯乳液胶黏剂的应用

3.1木制品胶黏剂

贺磊等以醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯酸为单体，采用半连续乳液聚合方法制备了木材工业用四元乳液胶黏剂，使乳液胶黏剂的胶合强度、耐水性及降低最低成膜温度得到了提高。加入功能单体改性的共聚乳液与未改性的均聚乳液相比，乳液胶黏剂的胶合强度、耐水性均有较大程度的改善[18]。

3.2包装工业

丙烯酸酯乳液胶黏剂具有使用方便、成本低廉、附着力强、耐候性好等优势，广泛应用于包装领域。叶丽芳等用氢化松香对丙烯酸酯乳液体系进行共聚改性，得到一种塑料用水性胶黏剂。当氢化松香的用量为5%时，得到共聚改性的丙烯酸酯乳液对PE、PET、PP具有良好的粘合性，持黏力由110min提高到294min，剥离强度由

2.8N/cm提高到约7.2N/cm左右[19]。

3.3织物印花

涂料印花是借助于胶黏剂将不具亲和性和反应性的颜料附着在纤维表面上形成所需图案，印花织物的手感，色彩鲜艳度，牢度很大程度上取决于胶黏剂的质量。目前，涂料印花用胶黏剂主要是丙烯酸酯类，其与织物粘接力强，具有良好的成膜性能，形成的膜透明、柔韧而富有弹性。因此，制备高性能聚丙烯酸酯胶黏剂是提高涂料印花质量的一个重要目标[20,21]。

3.4压敏胶

聚丙烯酸酯乳液型压敏胶是压敏胶中应用最广泛的一个品种，从20世纪80年代初发展至

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