环保丙烯酸酯水性压敏胶的制备和性能研究.docx

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环保丙烯酸酯水性压敏胶的制备和性能研究

院系：

纺织学院

班级：

环治1531

姓名：

周甜

1引言

....................................................................1

2实验部分

....................................................................1

2.1实验目的

....................................................................2

2.2试剂及仪器

....................................................................2

2.3丙烯酸酯水性压敏胶的制备

....................................................................2

2.4性能测试

....................................................................4

2.5测试结果与对比

....................................................................5

2.6分析

....................................................................6

3总结

....................................................................7

参考文献

....................................................................8

图1：

实验配料

....................................................................3

图2：

测试结果

....................................................................5

环保丙烯酸酯水性压敏胶的制备和性能研究

摘要：

丙烯酸酯水性压敏胶是胶黏剂中的一种重要种类，它以环保、无毒、成本较低、不易挥发、性能稳定等优点，充分满足了市场需求，本文主要论述了以Co-436为乳化剂，丁酯（BA）、醋酸乙烯（VAC）、丙烯酸（AA）为共聚单体，磷酸氢二钠（Na2）为缓冲剂，过硫酸铵（APS）为引发剂，采用乳化的实验工艺，制得了性能较好的丙烯酸酯水溶性压敏胶，通过各因素分析了对丙烯酸酯水溶性压敏胶性能的影响。

关键词：

丙烯酸酯、水溶性、压敏胶、工艺、性能

1引言

压敏胶是一种对压力有敏感的胶，它的种类分为橡胶型和树脂型两种，它是由原胶、增粘树脂、固化剂组成。

而环保水性压敏胶与传统胶相比，环保无毒，涂布性能非常好，并且有很饱满的光泽度和透明度，不易变黄和分层，且不易挥发，储存时间可以很久，它也可以用在一些食品包装带上及小孩玩具上，绿色环保且安全，并且它生产投资少，性能也非常稳定，无论温度高至60℃还是低至-18℃它都能120小时不开胶也不起泡。

它的市场也是非常广阔的，无论是木材行业还是建筑行业或汽车工业等都必须用到这些压敏胶黏剂。

例如木材行业，以前用到的胶黏剂里是含有甲醛的，这对人们的生活也是有很大的影响，而现在研制的胶黏剂是环保无公害的，对人们的生活也是非常有意义的；例如建筑行业，现在的人们都追求绿色环保的高品质家居生活，家庭装修也都采用了无甲醛、无环境污染的白乳胶，像那些对人类健康有害的胶黏剂势必会被这些环保无毒的胶黏剂所替代；例如汽车行业，用到胶黏剂的地方也是很多的，但它们对胶黏剂的要求是很高的，胶黏剂的质量、性能和安全性必须是很好的。

而我今天论述的丙烯酸酯水性压敏胶就属于胶黏剂中的一个种类，主要涉及的黏制品的基材为PET、PP、铝箔。

丙烯酸酯压敏胶是由主要单体、官能单体和交联剂共同聚合而成的。

主要单体分为功能性单体、软单体、硬单体，主要调节压敏胶的软硬程度，使其达到产品的一定性能；而官能单体和交联剂就是使压敏胶有一定的交联作用，改善它的分子结构，增强它的粘接性能。

2实验部分

2.1实验目的

获得性能较好的压敏胶（剥离强度高、持粘好）。

2.2试剂、仪器及容器

试剂：

1.乳化剂：

Co-436；2.单体：

丁酯（BA）、醋酸乙烯（VAC）、丙烯酸（AA）；3.缓冲剂：

磷酸氢二钠（Na2）；4.引发剂：

过硫酸铵（APS）；5.分子质量调节剂：

十二硫醇（R12SH）。

仪器：

JA5003B电子天平（上海天美天平仪器有限公司）；YP2001N电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；JB系列搅拌机调速器、JB300-D型强力电动搅拌机（上海标本模型厂）；数显智能型恒温水浴锅（上海波络实验设备有限公司）；101A-2型电热鼓风干燥箱（上海实验仪器有限公司）；YG020B型电子单纱强力机（常州第二纺织机械有限公司）；CZY-G型初粘性测试仪器；NDJ-I型旋转式粘度计（上海衡平仪器仪表厂）。

容器：

十二个四口烧瓶、六个分液漏斗、六个150毫升的烧杯、六个500毫升的烧杯、一个100毫升的烧杯、两个胶头滴管、玻璃棒、六个温度计、六个冷凝管。

2.3丙烯酸酯水性压敏胶的制备

2.3.1实验配料

实验序号

试剂

a（空白实验）

①Co-436

H2O

110g

②BA

VAC

320g

18g

320g

18g

325g

18g

312g

27g

320g

18g

320g

18g

Na2（缓冲剂）

APS（引发剂）

0.5g

H2O

120g

APS（引发剂）

H2O

R12SH

2d/4d

氨水

加

不加

2.3.2实验步骤

1、预乳化

把a中的①用烧杯称量后加入四口烧瓶里，用搅拌机搅拌均匀，然后②用烧杯称量后搅拌均匀倒入分液漏斗里，使其均匀滴加入四口烧瓶中，在四口烧瓶中充分搅拌。

在40分钟至60分钟内滴完，并保持它的机械稳定性。

滴加完后，取下分液漏斗，取17g乳液备用，再加入十二硫醇2滴，充分搅拌15分钟后取68g乳液备用，最后加入十二硫醇4滴，充分搅拌15分钟后，停止搅拌备用。

2、乳化反应

把磷酸氢二钠称量后加入反应的四口烧瓶里，搅拌均匀，加热慢升温至80℃~82℃，再加入过硫酸铵，待溶解后滴加入17g预乳液，20分钟内滴完，再加入过硫酸铵引发剂溶液12滴，同时滴加68g预乳液，50分钟内滴完，余下部分乳液在180分钟内滴完，每间隔10分钟补加一次过硫酸铵引发剂溶液6滴。

全部预乳液滴完后把剩余引发剂溶液一次性加入，升温至85℃保温2小时后冷却，冷却到60℃加入氨水来增粘并调节其PH值达到6，然后继续冷却，冷却至45℃以下过滤出料。

b、c、d、e、f按照上述步骤同样操作，但最后f冷却完后不加氨水，降温至45摄氏度后直接出料。

2.4性能测试

2.4.1PH值测定

将少量水胶均匀涂抹于PH值试纸上，对比PH值对照表，得出PH值。

2.4.2粘度测定

将水性压敏胶倒入烧杯中，并用旋转式粘度计2号转子测试其粘度。

2.4.3固含量测定

取1克左右乳液，将其均匀倒入折叠好的锡箔纸中，然后放入110度烘箱内烘1小时，过后拿出冷却，并称重算出固含量。

2.4.4初粘性测定

将做好的六瓶水性压敏胶分别涂于PET上，然后放入烘箱烘五分钟，然后将他们裁成条状，并放于测试初粘的尺寸板下，用斜面滚球的方法，先用酒精擦拭小钢球与斜面轨道，然后让斜面上的小钢球滚下与PET上的压敏胶接触，小钢球停下的位置就是此压敏胶的初粘。

2.4.5持粘性测定

将六个小样条状PET贴于三个不同的小钢板上，然后将他们垂直挂在测试持粘的架子上，下面分别挂上同样重量的砝码。

一定时间过去后，如若小样发生位移，并掉落，那这掉落的时间便代表他们的持粘时长。

2.4.6剥离强度测定

将小样固定在拉力机上，靠机器外力将它剥离，看它能承受的最大力为多少，机器上显示的平俊峰数据便是压敏胶被剥离时的最大承受力，10分钟测一次，2小时后再测一次，两次的数据是不同的。

2.5测试结果与对比

实验序号

性能

a（空白）

初粘

0.5厘米

1厘米

1.5厘米

1厘米

1.5厘米

1厘米

10分钟剥离强度

21.9牛顿

18.7牛顿

12.1牛顿

15.3牛顿

9.7牛顿

20.4牛顿

2小时剥离强度

23.1牛顿

21.3牛顿

10.7牛顿

18.3牛顿

10.6牛顿

21.3牛顿

持粘

1天5小时20分钟

19小时18分钟

1小时

9小时48分钟

14小时32分钟

21小时46分钟

粘度

400cp

325cp

275cp

150cp

375cp

80cp

固含量

57.30%

57.74%

59.63%

58.73%

57.58%

55.43%

PH值

由上述测试结果得知：

a号丙烯酸酯水性压敏胶效果最好，它的剥离强度和持粘时长是最高的。

2.6分析

2.6.1主要因素

由b与a的实验结果可知，当乳化剂含量为3g时，剥离强度与持粘最好，性能最佳。

当乳化剂过量时，未参与反应的乳化剂会存在于原胶中，随时间变化而渗出，于胶带表面形成一层膜，影响该胶的剥离强度与持粘，使其性能变差。

由c与a的实验结果可知，当参与反应的交联剂丙烯酸含量减少时，原胶体系中的高分子链的交联程度会降低，导致分子间作用力减小，从而使得原胶的剥离强度和持粘时长会降低，无法达到产品所要求的性能。

由d与a的实验结果可知，当参与反应的单体醋酸乙烯含量增加，由于醋酸乙烯的剥离化温度较低，从而会使原胶中的共聚物的剥离化温度降低，所以当原胶被烘干后，会使得原胶很软，粘度降低，从而导致所制原胶的剥离强度与持粘时长降低。

由e与a的实验结果可知，当加入分子质量调节剂十二硫醇时，会使原胶中的高分子获得合适的分子量分布，使原胶中的分子结构更加牢固，粘度增加，从而使原胶的剥离强度和持粘时长达到产品所要求的性能，而不加十二硫醇，原胶中的分子量没有得到合适的分布，所以会导致剥离强度和持粘时长降低。

由f与a的实验结果可知，氨水作为PH值调节剂及稳定剂，有助于调节原胶体系中的氢离子浓度，影响了乳化剂中的亲水基团的乳化作用，使乳胶粒子可以更稳定的分散，而不加氨水的原胶体系中，氢离子浓度过高，使乳胶粒子无法稳定的分散，使得所制原胶体系不稳定，分子结构不牢固，粘度不大，所以它的剥离强度和持粘时长较低。

2.6.2其他因素

①反应条件的影响

刚开始预乳化时的搅拌速度、反应的时间和反映的温度都对实验过程有很大的影响。

预乳化时，一定要保证乳液的机械稳定性，调整它的搅拌速度，使乳液能均匀分散并充分反应，不然瓶壁会出现较多凝胶。

而在开始乳化时，反应的温度也很重要，在合适的温度下，引发剂才会受热分解与乳液发生反应，起到引发作用，而反应时间是指在一定时间内完成乳化反应，这样才能达到产品所要求的性能，就比如一样产品，它还在保质期中那就是还有用的，一旦超过保质期时间，那就没用了，所以在规定时间内完成一种产品是非常重要的，只有这样的产品做出来才是极好的。

②引发剂用量的影响

实验时每10分钟滴加的引发剂一定是固定的滴数，除了刚开始17g乳液滴完加入12滴以外，其他都是固定6滴，如若引发剂加多，便会影响实验反应速率，发生爆聚，对实验结果产生影响。

③涂布量的影响

涂布量不但会影响压敏胶的剥离强度的大小，也会破坏原胶中的分子结构。

如果涂布量大的话，那原胶的剥离强度也会大，且它的分子结构也会很容易地被破坏，因此也会影响压敏胶的性能。

④不同基材的影响

在测试剥离强度时，压敏胶制品的基材也不一样，有PET、PP、铝箔等。

它们也会发生形变，它们的厚度和软硬度对剥离强度的大小也有很大的影响。

当基材比较薄，比如PET、PP时，压敏胶涂在上面发生的形变非常小，所以对剥离强度的大小没什么太大的影响，但一旦基材变厚，比如铝箔，当压敏胶涂在上面，发生的形变就会变大，从而使剥离强度的大小也会有较大的变化，所以一般厚的基材比薄的基材对压敏胶的剥离强度的影响更大些。

3总结

随着市场需求的增大，人们对压敏胶的需要越来越大，而丙烯酸酯水溶性压敏胶凭借它的环保、无毒、成本较低的优势，在压敏胶的领域大规模发展并广泛应用着。

丙烯酸酯水溶性压敏胶是以水为溶剂，单体发生聚合反应形成聚合物，稳定分散在水中。

由于丙烯酸酯水溶性压敏胶的溶剂为水，所以在涂布过程中是非常安全的，不会伤及身体，也不会对大气环境造成影响，而且它的成本及价格也非常便宜，采购便利。

但是，它的品种过于单一，具有局限性。

例如双面胶只能涂于双面，纸质压敏胶带只能涂于纸质上，铝箔胶带只能涂于铝箔上，而且它的性能还未能达到万能胶的性能，只是为了它的便利性。

希望在不久的将来，能实现它万能的性能，并让它朝着万能化方向发展。

4参考文献

【1】李淑娟、刘祥萱、王煊军.丙烯酸酯微乳液的聚合研究【期刊论文】-中国胶黏剂2006（05）

【2】陶子斌.丙烯酸生产与应用技术

【3】孙宪志、孙东洲、祝铁军.丙烯酸酯乳液压敏胶的研制【期刊论文】-化学与粘合2004（01）

【4】张露露、刘其城.水溶性压敏胶的合成【期刊论文】-湖北化工2000（02）

【5】王施亮、王立、王苇.压敏胶黏剂组成、结构及性能的研究发展【期刊论文】-功能高分子学报2004（04）

【6】杨建军、吴庆云、张建安.高性能丙烯酸乳液压敏胶的研制【期刊论文】-精细石油化工进展2002（10）

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