專利名稱：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、書藉的無線裝訂等。
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廢。若采用醇解度為88%(如國產(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酰基，使PVA分子帶有部分不對稱結(jié)構(gòu)和極性不同的基團，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脂，軟化點低，再加上制造過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致命弱點，限止了它的使用范圍，降低了它的使用價值。
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。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)物作保護膠體，在聚合過程中一旦保護膠體從液相析出，乳液顆粒將失去保護膠層，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，對乳液性能的提高沒有明顯的功效。
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行縮合來制造保護膠體時，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分子鏈上大量引進極性基團，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℃)條件下的失水過程是一個分子鏈之間的交聯(lián)過程，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膠體時所存在的弱點。這種粘結(jié)劑可以按任意比例與PVAc乳液混合，並能長期保持穩(wěn)定。后述的改性聚醋酸乙烯酯乳液，其干燥速度和粘結(jié)強度與純PVAc乳液相比均無明顯的差距。
本發(fā)明的乳液對動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)用于書藉的無線裝訂、棉織物上漿、竹木家俱及其工藝品的粘合、無紡布的粘接、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、增強水泥的強度和彈性以及用作日光燈熒光粉的分散劑等。
實施例步驟一(保護膠體的制備)
1、在反應(yīng)鍋內(nèi)加入配方量的水和PVA，在90℃以上保溫攪拌0.5小時。
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。
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。
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)指標外觀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-4～-5℃耐水性常溫(≤40℃)失水膜耐沸水1小時以上不發(fā)粘、不溶解。
步驟二(改性聚醋酸乙烯酯乳液的制備)1、把保護膠體27.8～32.4份放入反應(yīng)鍋內(nèi)，開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℃時出現(xiàn)回流，反應(yīng)液漸呈乳白色，溫度逐漸上升。
3、當溫度升到80～82℃時，回流漸少，此時將剩余的VAc單體(占總量的85%)在～8小時內(nèi)均勻滴加完畢，反應(yīng)溫度可控制在78～82℃。滴加單體時，每隔1小時補加一次引發(fā)劑，共補加8次，每次補加量為引發(fā)劑總量的5%。
4、當單體滴加完畢后，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，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份保護膠體加入乳液中，攪拌20分鐘即可出料。
技術(shù)指標外觀乳白色稠厚膠液PH值4～6含固量42～48%粘度＞4000厘泊粒徑～1微米凝凍點-3～-4℃凍融性-10℃12小時～+23℃12小時為一循環(huán)，5個循環(huán)各項性能指標不變。
粘結(jié)木材的強度～80kg/cm2使用溫度0～40℃
權(quán)利要求
1.一種用于動、植物性纖維材料，水泥、陶瓷、石棉、泡沫塑料、書藉無線裝訂、棉織物上漿、竹木家俱及其工藝品、無紡布、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，含有保護膠體、醋酸乙烯酯和其它輔助材料，其特征在于(重量%)保護膠體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)用于書籍的無線裝訂、棉織物上漿、竹木家具及其工藝品的粘合、無紡布的粘接、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、增強水泥的強度和彈性，以及用作日光燈熒光粉的分散劑等。
文檔編號C08L31/04GK1033066SQ87107890
公開日1989年5月24日 申請日期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 申請人:浙江工學院