專(zhuān)利名稱(chēng)：改性聚醋酸乙烯酯乳液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種水溶性粘結(jié)劑，特別適用于動(dòng)物性及植物性纖維材料(如木材、紙張、皮革、棉毛織物等)、水泥、陶瓷、竹木家俱及其工藝品、書(shū)藉的無(wú)線(xiàn)裝訂等。
本發(fā)明作出之前，在醋酸乙烯酯(VAC)的乳液聚合中，聚乙烯醇(PVA)兼具保護(hù)膠體和乳化劑的雙重作用。在用量一定的前提下，PVA的聚合度對(duì)聚醋酸乙烯酯(PVAC)乳液的粘度有很大的影響，聚合度較高，則乳液的粘度較大。一般均采用聚合度為1700的PVA。醇解度為99.5%的聚乙烯醇(如國(guó)產(chǎn)的規(guī)格為17～99的PVA)，由于分子結(jié)構(gòu)中的乙?；?CH3COO-)已基本上被羥基(-OH)所取代。因此，PVA分子鏈的結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，結(jié)晶性較大，其水溶液(含固量5～10%)在5～10℃就很容易形成膠凍，並且越濃越易凍結(jié)。在這樣的PVA水溶液中合成的PVAC乳液抗凍性和凍融穩(wěn)定性都很差，即乳液一經(jīng)冰凍后很易破乳而報(bào)廢。若采用醇解度為88%(如國(guó)產(chǎn)的規(guī)格為17-88的PVA)的聚乙烯醇，由于其分子鏈上保留了一部分乙?；?，使PVA分子帶有部分不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和極性不同的基團(tuán)，一定程度上破壞了分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，因此結(jié)晶性較小，乳化效果也較17-99的PVA好一些，做成的乳液其凍融穩(wěn)定性、抗凍性都略有提高，但失水膜的耐水性變得更差了。在傳統(tǒng)的合成工藝中，通常是兩種規(guī)格的聚乙烯醇各采用一半，但是不能從根本上改善乳液的性能。
聚醋酸乙烯酯是熱塑性樹(shù)脂，軟化點(diǎn)低，再加上制造過(guò)程中采用了耐水性很差的PVA，因此乳液有耐熱性差和耐水性差的兩個(gè)致命弱點(diǎn)，限止了它的使用范圍，降低了它的使用價(jià)值。
若令PVA與甲醛或丁醛縮合，以提高分子結(jié)構(gòu)的不規(guī)整性，改善PVA的乳化性能及提高PVAC乳液的抗凍性和耐水性。但甲醛或丁醛的用量不能使用太多，否則聚乙烯醇縮醛的水溶性變差，另外，這種縮醛產(chǎn)物有隨著其縮醛度的提高，在冷水中的溶解度變大，在熱水中溶解度變小的明顯特點(diǎn)。例如，按PVA∶CH2O(36%)＝100∶40的比例合成的聚乙烯醇縮甲醛水溶液(～10%)，在60℃以上出現(xiàn)乳光，70℃以上開(kāi)始析出固體。而PVAc的乳液聚合溫度在78～90℃。如采用這種聚乙烯醇的改性產(chǎn)物作保護(hù)膠體，在聚合過(guò)程中一旦保護(hù)膠體從液相析出，乳液顆粒將失去保護(hù)膠層，繼而發(fā)生粒子間的凝聚導(dǎo)致聚合失敗。所以，一般甲醛基的縮合為20%以下，丁醛基僅能縮合3～5%左右，即使這樣除了改善了PVA的乳化性能外，對(duì)乳液性能的提高沒(méi)有明顯的功效。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種抗凍性、凍融穩(wěn)定性及耐水性好，耐熱性高的改性聚醋酸乙烯酯乳液。
這種乳液是由保護(hù)膠體62.4～67.8%(重量)、醋酸乙烯酯(VAc)27.5～32.1%(重量)及其他輔助材料所組成。
保護(hù)膠體由聚乙烯醇(PVA)7.82～8.74%(重量)、36%(濃度)的甲醛8.50～9.10%(重量)、31%(濃度)的鹽酸0.34～0.55%(重量)、85%(濃度)的磷酸0.87～1.56%(重量)、10%(濃度)的氫氧化鈉1.70～2.18%(重量)、尿素1.36～1.82%(重量)和平衡量的水所組成。
乳液中的其他輔助材料由乳化劑(OP-10)0.30～0.35%(重量)、引發(fā)劑10%(濃度)過(guò)硫酸銨0.54～0.63%(重量)、中和劑10%(濃度)碳酸氫鈉0.90～1.05%(重量)、增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)3.0～3.5%(重量)所組成。
本發(fā)明在利用甲醛與聚乙烯醇進(jìn)行縮合來(lái)制造保護(hù)膠體時(shí)，采用磷酸作交聯(lián)劑，從而獲得一種高縮醛度的水溶液狀的透明膠體。這種膠體由于在PVA分子鏈上大量引進(jìn)極性基團(tuán)，本身就具有優(yōu)良的粘結(jié)性能、乳化性能及抗凍性能，並且在80～95℃之間不發(fā)生固體析出。更重要的是它在常溫(≤40℃)條件下的失水過(guò)程是一個(gè)分子鏈之間的交聯(lián)過(guò)程，因而它的失水膜不溶于沸水，具有水溶性不可逆的特征。因此，采用這種膠體作為合成PVAc乳液的保護(hù)膠體，可大大提高PVAc乳液的抗凍性、凍融穩(wěn)定性及耐水性，同時(shí)一定程度上提高了聚醋酸乙烯酯的耐熱性。從而從根本上解決了采用一般水溶性高分子作保護(hù)膠體時(shí)所存在的弱點(diǎn)。這種粘結(jié)劑可以按任意比例與PVAc乳液混合，並能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。后述的改性聚醋酸乙烯酯乳液，其干燥速度和粘結(jié)強(qiáng)度與純PVAc乳液相比均無(wú)明顯的差距。
本發(fā)明的乳液對(duì)動(dòng)物性及植物性纖維材料(如木材、紙張、皮革、棉毛織物等)、水泥、陶瓷、石棉和泡沫塑料等具有良好的粘合性。也可廣泛應(yīng)用于書(shū)藉的無(wú)線(xiàn)裝訂、棉織物上漿、竹木家俱及其工藝品的粘合、無(wú)紡布的粘接、保溫及吸聲材料的組合，建筑物內(nèi)外裝飾材料的粘貼，也可用于配制建筑乳膠漆及鑄造用型砂涂料、增強(qiáng)水泥的強(qiáng)度和彈性以及用作日光燈熒光粉的分散劑等。
實(shí)施例步驟一(保護(hù)膠體的制備)
1、在反應(yīng)鍋內(nèi)加入配方量的水和PVA，在90℃以上保溫?cái)嚢?.5小時(shí)。
2、在反應(yīng)鍋內(nèi)緩慢加入濃HCl和H3PO4，使反應(yīng)物的PH＜3。
3、用0.5小時(shí)左右，趁熱把配方量的甲醛滴加到反應(yīng)鍋內(nèi)，然后在常壓下保持80～85℃，攪拌反應(yīng)2小時(shí)。
4、用10%NaOH溶液把反應(yīng)物PH調(diào)節(jié)至4～5，然后加入尿素，在80～85℃條件下反應(yīng)1小時(shí)。
5、再用10%NaOH把反應(yīng)物的PH調(diào)節(jié)到8～8.5，冷卻到40～60℃出料，貯存于塑料桶內(nèi)，加蓋密閉，備用。
技術(shù)指標(biāo)外觀(guān)粘稠微黃透明狀水溶性膠體含固量18.5～19.5%PH值8～8.5粘度＞4000厘泊游離醛≤1.5%凝凍點(diǎn)-4～-5℃耐水性常溫(≤40℃)失水膜耐沸水1小時(shí)以上不發(fā)粘、不溶解。
步驟二(改性聚醋酸乙烯酯乳液的制備)1、把保護(hù)膠體27.8～32.4份放入反應(yīng)鍋內(nèi)，開(kāi)啟攪拌及回流冷凝器的冷卻水。
2、再加入(OP-10)0.30～0.35份、VAc單體總量的15%及引發(fā)劑總量的40%，關(guān)閉料孔蓋，攪拌升溫，到60～66℃時(shí)出現(xiàn)回流，反應(yīng)液漸呈乳白色，溫度逐漸上升。
3、當(dāng)溫度升到80～82℃時(shí)，回流漸少，此時(shí)將剩余的VAc單體(占總量的85%)在～8小時(shí)內(nèi)均勻滴加完畢，反應(yīng)溫度可控制在78～82℃。滴加單體時(shí)，每隔1小時(shí)補(bǔ)加一次引發(fā)劑，共補(bǔ)加8次，每次補(bǔ)加量為引發(fā)劑總量的5%。
4、當(dāng)單體滴加完畢后，把剩余的引發(fā)劑(占總量的20%)全部加入，並升溫至90～93℃攪拌反應(yīng)半小時(shí)，然后冷卻到50℃以下。
5、緩慢地加入10%NaHCO30.90～1.05份，攪拌均勻后再加入3.0～3.5份DBP攪拌40分鐘。
6、另取30.0～40.0份保護(hù)膠體加入乳液中，攪拌20分鐘即可出料。
技術(shù)指標(biāo)外觀(guān)乳白色稠厚膠液PH值4～6含固量42～48%粘度＞4000厘泊粒徑～1微米凝凍點(diǎn)-3～-4℃凍融性-10℃12小時(shí)～+23℃12小時(shí)為一循環(huán)，5個(gè)循環(huán)各項(xiàng)性能指標(biāo)不變。
粘結(jié)木材的強(qiáng)度～80kg/cm2使用溫度0～40℃
權(quán)利要求
1.一種用于動(dòng)、植物性纖維材料，水泥、陶瓷、石棉、泡沫塑料、書(shū)藉無(wú)線(xiàn)裝訂、棉織物上漿、竹木家俱及其工藝品、無(wú)紡布、建筑物內(nèi)外裝飾材料等粘結(jié)的改性聚醋酸乙烯酯乳液，含有保護(hù)膠體、醋酸乙烯酯和其它輔助材料，其特征在于(重量%)保護(hù)膠體62.4～67.8%其成份為聚乙烯醇 7.82～8.74%(36%濃度)甲醛 8.50～9.10%(31%濃度)鹽酸 0.34～0.55%(85%濃度)磷酸 0.87～1.56%(10%濃度)氫氧化鈉 1.70～2.18%尿素 1.36～1.82%水 平衡量醋酸乙烯酯27.5～32.1及其它輔助材料。
2.按權(quán)利要求1所述的乳液，其特征在于乳液中的其它輔助材料含有(重量%)乳化劑(OP-10) 0.30～0.35(10%濃度)過(guò)硫酸銨 0.54～0.63(10濃度)碳酸氫鈉 0.90～1.05鄰苯二甲酸二丁酯 3.0～3.全文摘要
本發(fā)明為一種水性粘結(jié)劑，主要由VAc、DBP、PVA、甲醛、尿素、磷酸等所組成。特別適用于動(dòng)物性及植物性纖維材料(如木材、紙張、皮革、棉毛織物等)、水泥、陶瓷、石棉和泡沫塑料等，具有良好的粘合性和耐水性。也可廣泛應(yīng)用于書(shū)籍的無(wú)線(xiàn)裝訂、棉織物上漿、竹木家具及其工藝品的粘合、無(wú)紡布的粘接、保溫及吸聲材料的組合、建筑物內(nèi)外裝飾材料的粘貼、配制建筑乳膠漆、鑄造用型砂涂料、增強(qiáng)水泥的強(qiáng)度和彈性，以及用作日光燈熒光粉的分散劑等。
文檔編號(hào)C08L31/04GK1033066SQ87107890
公開(kāi)日1989年5月24日 申請(qǐng)日期1987年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月13日
發(fā)明者鄭佳寶 申請(qǐng)人:浙江工學(xué)院