丙烯酰胺聚乙烯醇胶水

丙烯酰胺聚乙烯醇胶水资料

目前的丙烯酰胺胶水做法有两种：一种是丙烯酰胺共聚后与聚乙烯醇水溶液进行混合，另一种是丙烯酰胺和聚乙烯醇一起在引发剂下进行共聚。现在常用的是第二种的生产方法。

那么这里有个疑问，这两种方法有没有区别？聚乙烯醇和丙烯酰胺是否会发生反应？丙烯酰胺主要含有双键和酰氨基的两个官能团，能与各种活性单体反应。聚乙烯醇主要含有羟基一个官能团。可以进行缩醛化、酯化、醚化等反应。丙烯酰胺水溶液单独共聚，主要进行的是以双键为主的自由基聚合反应。

聚乙烯醇和丙烯酰胺之间能否反应，国内相关的文献报道比较少。唯一可参照的是淀粉和丙烯酰胺之间的接枝反应。在接枝反应中采用氧化还原体系以丙烯酰胺单体接枝改性大分子淀粉。但聚乙烯醇的分子量比较大，与丙烯酰胺的接枝反应速度远远低于丙烯酰胺单体之间的双键自由基共聚反应。通过降低聚乙烯醇的分子量，可以提高两者的反应速度。如聚乙烯醇高温溶解后，加入一定量的双氧水，降低聚乙烯醇的聚合度。但降低聚合度的话，胶水的粘接强度和稠度都会有所损失，所以这一方法不适合实际应用。

所以，可以得出结论：聚乙烯醇和丙烯酰胺之间可以进行接枝反应，但相对于丙烯酰胺单体之间的双键自由基共聚反应，基本上可以忽略不计。

从实际生产中我们也可以看出，共聚和复配，基本性能差不多。

唯一区别的是，丙烯酰胺与聚乙烯醇一起反应后，两者之间的混溶性比较好，不容易分层。

丙烯酰胺单体在氧化还原体系下发生自由基聚合反应，那我们通过操控聚合反应来达到我们所需要的聚合产物。那首先明确一点，我们需要什么样的聚合产物？

我个人认为，在建筑胶水里，我们通过反应来控制胶水的分子量、离子性和交联度。

分子量——分子量大小，分子量越大，稠度越高;

离子性——阴离子、阳离子、非离子和两性离子;

交联度——线型、星型、交联网络;

分子量是不是越大越好？胶水是不是越稠越好吗？当然不是，如果稠的胶水好用，那很简单，聚丙烯酰胺多加一点。事实上，我碰到很多客户反应，同样的原料，胶水做稠了反而不好批了。

我们的胶水是需要哪种离子型比较好。丙烯酰胺胶水最容易反应生成阴离子型，增稠效果比较好，但是对水泥有絮凝作用。非离子型增稠效果差一点，但对水泥的絮凝比较小一点。

线型的聚合物，粘接强度差，通过交联后成网络结构，强度提高，但交联过度，水溶性变差，胶水有点发白（浑浊）。

因此，我们先明确一下我们需要什么样的胶水：合理的分子量（稠度），非离子型，合理的交联度。

有了明确目标，我们就可以控制不同的反应参数来生产我们所期望的胶水。

丙烯酰胺是丙烯腈经催化水合、提浓、精制而成的重要聚合单体。

丙烯腈的水合主要有三种方法：丙烯腈硫酸水合法、丙烯腈铜催化水合法和丙烯腈生物酶催化水合法。

注意：铜催化法中残留的铜、铁离子，对丙烯酰胺的自由基反应有阻聚作用。

生物酶法相比铜催化法，丙烯酰胺的纯度高，无铜离子，由于常温生产，因而无低聚合物等杂质（推荐使用）。

丙烯酰胺简称AM，无色片状晶体，无味，无臭，熔点84.5，沸点125，易溶于水。

丙烯酰胺毒性很大，对中枢神经系统有危害，对眼睛，皮肤有强烈的刺激作用。

注意：聚乙烯醇加热溶解后，然后加入丙烯酰胺时产生的蒸汽毒性最大，最好戴上防护罩，切记要钱不要命，丙烯酰胺的危害是日积月累的。

丙烯酰胺在受热和见光时易发生自聚合反应，应将原料贮存在阴凉处。生产胶水时最好采用新鲜的原料，丙烯酰胺不要进太多的货，储存期不要超过2个月，否则丙烯酰胺会产生低聚合物（表现为结块，溶解性差等），会影响最后的胶水生产。

虽然生物法生产的丙烯酰胺纯度高，但为了便于丙烯酰胺的贮存和运输，往往会添加一些阻聚剂（如铜离子、酚类等）。

因此，我们在生产胶水时，可以添加乙二胺四乙酸（EDTA）来络合除去铜、铁离子，可以显著提高聚合物的转化率和分子量。

丙烯酰胺胶水反应不好控制，加入引发剂后，要时刻盯着反应釜（或制胶桶），等胶水变稠后（一般半小时左右），就马上加冷水进行稀释冷却，否则胶水做得太稠了搅不开而报废。

这里，我想讲讲丙烯酰胺单体浓度的问题，即单体和水的比例关系。

从丙烯酰胺（AM）聚合反应的动力学方程式可以看出，随着AM单体浓度的增加，聚合反应速率提高。

丙烯酰胺聚合反应是放热反应，随着反应的进行，温度会逐渐升高，温度的升高会加快反应的进行。

如果单体浓度太高，在粘稠液体中（尤其是静止不搅拌）容易造成局部的温度不均匀，因而造成胶水反应的不均匀。

丙烯酰胺胶水很重要的一个指标是聚合物的分子量。

一般情况下，随着单体浓度的升高，反应速度加快，体系粘度急剧增大，聚合热难以及时消散，因而造成聚合体系温度升高，同时聚合产物的分子量也逐渐增大。

前面提到的那些客户，正因为单体浓度太大，导致反应形成高粘度浓胶或凝胶，需要人为终止反应，否则胶水变成牛皮糖或果冻而报废。

但是聚合产物随着单体浓度的增高出现一个极大值，即单体浓度超过一定值后聚合物分子量反而降低。

那丙烯酰胺单体浓度多少才合适呢？根据我的经验：

如果是丙烯酰胺单体单独聚合，一般推荐单体：水在1：8——1：12之间；

如果是丙烯酰胺与聚乙烯醇共聚，一般推荐单体：水在1：10——1：15之间。

同时，可进行间隙搅拌（如每20分钟间隙搅拌1分钟），保持胶水的反应均匀性丙烯酰胺（AM）自由基聚合的引发方式主要有两类：

引发剂引发：包括单组分引发剂的热或光分解，双组分引发剂氧化还原引发。

物理化学引发：包括电子束辐射、紫外线、高能射线照射、电解引发、等离子体聚合等。

单组分引发剂，常见的有无机过氧化物（如过硫酸盐）、有机过氧化物（如过氧化二苯甲酰）、偶氮类（如偶氮二异丁腈）、金属络合物（如Ce、Mn)等。

在生产丙烯酰胺胶水时，我们常用的是氧化还原引发体系。

这里有几个问题：

1、单独用过硫酸铵和用过硫酸铵-亚硫酸氢钠有什么区别？

单独用过硫酸铵，是靠过硫酸铵的热分解引发，因此需要较高的聚合温度，而AM 聚合是强放热过程，高温下聚合不利于及时散热，容易引起爆聚，因此不容易制得高分子量产物。此时反应的活化能在140KJ/mol。

用过硫酸铵-亚硫酸氢钠，其反应的活化能为40KJ/mol左右，两者可以在较低的温度下即可引发反应，胶水反应速度快，对温度的依赖性比较小。

还有一点，过硫酸铵的热分解会产生氢离子，从而导致胶水反应溶液的PH值的降低，加入亚硫酸氢钠可以维持PH值的稳定。

2、过硫酸铵和过硫酸钾有什么区别？

过硫酸钾溶解度比较小，所以溶解速度比较慢，但其水溶液储存稳定性好，可存放一周。过硫酸铵极易溶于水，不能储存，一般采用直接加料。另外，过硫酸铵见光或受热极易分解，注意保存方法，最好购买刚出厂的产品。两者都可以使用。

3、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠有什么区别？

两者都可以使用。亚硫酸钠对酸的缓冲能力比亚硫酸氢钠强一点，所以同样情况下，亚硫酸钠加的量比硫酸氢钠少一点。

丙烯酰胺聚合反应中常用的引发体系为过硫酸铵-亚硫酸氢钠。

我原来碰到一个客户，胶水反应后半小时后，用冷水稀释冷却进行终止反应，做出来的胶水稠度很好，但是拉到油漆店里放了一段时间后，结果很稠的胶水变成清水，一点