環(huán)保型白乳膠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種環(huán)保型白乳膠，其包括：聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、過硫酸銨、陰離子乳化劑A-102、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑；玉米淀粉、透明粉、增塑劑、二甘醇二苯甲酸酯DEDB、防腐劑KSG-201、氫氧化鈉NaOH、和甲醇，各組分的配比為（按重量百分比）：聚乙烯醇PVA1.8%-2.5%、醋酸乙烯酯VAC23%-27%、丙烯酸AA0.3%-0.8%、丙烯酰胺AM0.8%-1.5%、二甘醇二苯甲酸酯DEDB2.5%-4%、玉米淀粉5%-7%、功能性填料3%-6%、復合乳化劑0.15%-0.3%、防腐劑?0.2%-0.3%、過硫酸銨0.1%-0.15%、水56%-58%、氫氧化鈉NaOH0.1%-0.2%、甲醇0.3%-0.5%；本發(fā)明的白乳膠附著力強、粘合強度高，生產(chǎn)成本低，而且環(huán)保性能好。
【專利說明】環(huán)保型白乳膠
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種粘合劑，尤其是一種環(huán)保型白乳膠。
【背景技術】
[0002]聚醋酸乙烯PVAC作為常用的水性膠粘劑，是目前最常用的膠粘劑，即使是在尋找方法降低生產(chǎn)成本，但是材料卻不是最佳的選擇；隨著人們健康理念的日益提高，國家對影響可持續(xù)發(fā)展的化工原料的使用監(jiān)督越來越嚴，像壬基酚類表面活性劑、鄰苯二甲酸二丁脂類增塑劑這些對人體和生物環(huán)境有危害的助劑將被禁止使用；這類產(chǎn)品不僅缺乏競爭力，而且市場使用受限，根本無法滿足出口歐美等國家對產(chǎn)品環(huán)保性能要求高的領域使用。與現(xiàn)有技術相比，新型白乳膠在原材料上使用價格相對比較低的玉米淀粉來做代替，使得產(chǎn)品的成本相對于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝配方低；不過對于環(huán)保要求本來說，現(xiàn)有的白乳膠成分含量具有對人體和生物環(huán)境有危害，不能達到人們對產(chǎn)品的要求。因此，在考慮到白乳膠的環(huán)保性和產(chǎn)品的推廣及前景；同時確保白乳膠的性能，降低成本，增加白乳膠的附著力和強度，使產(chǎn)品更加環(huán)保，符合市場發(fā)展的要求，響應國家的號召占據(jù)更多的國外市場。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種附著力強、粘合強度高，生產(chǎn)成本低，而且環(huán)保性能好的環(huán)保型白乳膠。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種環(huán)保型白乳膠，其特征在于，包括:聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、過硫酸銨、復合乳化劑、玉米淀粉、功能性填料、二甘醇二苯甲酸酯DEDB、防腐劑KSG-201、氫氧化鈉NaOH和甲醇，各組分的配比為(按重量百分比):
聚乙烯醇PVA 1.8%-2.5%
醋酸乙烯酯VAC 23%-27%
丙烯酸 AA 0.3%-0.8%
丙烯酰胺AM 0.8%-1.5%
二甘醇二苯甲酸酯DEDB 2.5%-4%
玉米淀粉5%-7%
功能性填料3%-6%
復合乳化劑0.15%-0.3%
防腐劑 KSG-201 0.2%-0.3%
過硫酸銨0.1%-0.15%
水 56%-58%
氫氧化鈉 NaOH 0.1%-0.2%
甲醇 0.3%-0.5%ο
[0005]其中，所述復合乳化劑包括烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑和烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑，它們的配比為1:4到1:5之間的任意比值。
[0006]其中，所述的功能性填料采用透明粉作為材料。
[0007]采用上述技術方案后，本發(fā)明通過使用環(huán)保型助劑，采用烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑和烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑作為復合乳化劑，同時以單體共聚的工藝來制造白乳膠，這樣可以使新型環(huán)保白乳膠具有符合現(xiàn)在人們消費理念的環(huán)保性，對身體無害，具有廣闊的市場前景，可以打開國外的市場；此外，還采用加入淀粉和透明粉，并以二甘醇二苯甲酸酯DEDB為增塑劑，使本發(fā)明的低溫穩(wěn)定性提高、內(nèi)聚強度高、附著力強、制造成本低和環(huán)保性能增加。
[0008]本發(fā)明白乳膠的制備方法包括如下步驟:
(1)在裝有回流冷凝器、溫度計和滴液漏斗的四口瓶中加入計量好的水；
(2)邊攪拌邊加入聚乙烯醇PVA;慢慢升溫至90°C保持30分鐘；
(3)然后等溫度降至75°C，加入復合乳化劑，1/3的引發(fā)劑并開始滴加VAC、AA、AM、甲醇混合共聚單體，期間反應溫度控制在75V~85°C之間，其中單體在四小時內(nèi)滴加完，中間補加引發(fā)劑過硫酸銨；
(4)滴完單體保溫一段時間，開始降溫加入玉米淀粉，控制糊化溫度；
(5)保溫半小時后加入功能性填料、二甘醇二苯甲酸酯DEDB；
(6)繼續(xù)降溫并加入1 0%Na0H調(diào)節(jié)PH值4~4.5，最后加入防腐劑攪拌即可。
[0009]米用上述生產(chǎn)方法,合理安排原料加入次序,結合多次試驗得出最佳的溫度時間，利用共聚反應即可得到環(huán)保型白乳膠，這樣才具有更強的粘合力、附著力；采用環(huán)保的、原料使得本發(fā)明具有適應人們健康理念的環(huán)保性，同時使用價格較低的材料作為原料，可以降低成本。
【具體實施方式】
[0010]下面結合具體實施例對本發(fā)明的環(huán)保型白乳膠進行具體說明:
實施例1
所用原料配方為:
聚乙烯醇PVA 2kg、醋酸乙烯酯VAC 25kg、丙烯酸AA 0.5kg、丙烯酰胺AM 0.8kg、過硫酸銨0.lkg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑0.lkg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑0.15kg、玉米淀粉6kg、透明粉5kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3kg、防腐劑KSG-20K廣東迪美公司的型號)0.25kg、氫氧化鈉NaOH 0.lkg、水56.5kg和甲醇0.5kg。
[0011]其生產(chǎn)方法為:
(I)在裝有回流冷凝器、溫度計和滴液漏斗的四口瓶中加入計量好的水；(2)邊攪拌邊加入聚乙烯醇PVA ;慢慢升溫至90°C保持30分鐘；(3)然后等溫度降至75°C，加入復合乳化劑，1/3的引發(fā)劑并開始滴加VAC、AA、AM、甲醇混合共聚單體，期間反應溫度控制在750C~85°C之間，其中單體在四小時內(nèi)滴加完，中間補加引發(fā)劑過硫酸銨；(4)滴完單體保溫一段時間，開始降溫加入玉米淀粉，控制糊化溫度；(5)保溫半小時后加入功能性填料、二甘醇二苯甲酸酯DEDB ； (6)繼續(xù)降溫并加入10%Na0H調(diào)節(jié)PH值4~4.5，最后加入防腐劑攪拌即可。[0012]性能測試。
[0013]1.乳膠固含量測定:在已恒重的玻璃器皿(MO)中加入一定量的乳膠并稱量(M1)，然后將盛有乳膠的玻璃器皿放入107±2°C的烘箱中烘2小時，稱重(M2)，則乳膠固含量=(M2 - MO) / (Ml - MO)。
[0014]2.乳膠固粘度測定:按照GB/T11175-2002標準，采用旋轉(zhuǎn)粘度計進行測定。
[0015]3.膠膜剪切強度測定:按照GB/T11175-2002標準，采用材料力學試驗進行測定。
[0016]4.乳膠低溫穩(wěn)定性測定:將試樣放置數(shù)顯調(diào)溫冰箱中，調(diào)節(jié)好溫度在2V - 5°C之間，放置一個月后，觀察其狀態(tài)穩(wěn)定。
[0017]5.乳膠貯存穩(wěn)定性測定:將試樣密封置于恒溫烘箱中，控制在55±1°C，放置21天觀察其狀態(tài)。
[0018]乳化劑對PVAC共聚反應的影響
在共聚反應中，乳化劑對共聚反應及產(chǎn)品的穩(wěn)定性影響十分重要。在以聚乙烯醇為保護膠體的共聚體系中，添加適量乳化劑，不僅有利于反應平穩(wěn)進行，也能提高產(chǎn)品長期貯存穩(wěn)定性。同時改善施工時乳膠對基材的潤濕和滲透，提高附著力。當A102與LCN比例為1:(4-5)時，W (相對單體總量)=0.5時，產(chǎn)品的綜合性能最佳。
[0019]引發(fā)劑對PVAC共聚反應的影響
在高分子合成過程中，引發(fā)劑的選擇和用量關系到合成的成敗，也影響聚合反應的進程和相對分子質(zhì)量。當引發(fā)劑量過少時，產(chǎn)生的活性中心數(shù)目少，聚合反應速率緩慢，轉(zhuǎn)化率低，回流大，體系不穩(wěn)定，且殘余單體高；當引發(fā)劑量過多是，體系中自由基數(shù)目增多，聚合反應速率加快，但是過多的反`應活性中心易導致聚合物的平均分子量降低，乳膠的流動性變差，膠膜強度降低。因此本試驗選擇W (引發(fā)劑)=0.4% (相對于單體總量)較適宜。當W (引發(fā)劑)< 0.2%時，反應速度太慢，轉(zhuǎn)化率低，聚合時間長，以致很難正常反應；當W (弓丨發(fā)劑)> 0.6%時，乳膠流動性變差，觸變性較大。
[0020]反應溫度對聚合反應的影響
當反應溫度過高時，體系不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生粗粒子。且易產(chǎn)生聚集性凝膠顆粒；當反應溫度過低時，則后期升溫回流大，反應不完全，殘余單體較多。這是由于反應溫度升高時，乳膠粒布朗運動加劇，乳膠粒間碰撞聚集幾率增加；另外，乳膠粒子的水化層漸趨薄弱，乳化劑穩(wěn)定性下降，故乳液聚合穩(wěn)定性降低。當反應溫度過低時，引發(fā)劑分解速率常數(shù)和鏈增長速率數(shù)降低，故聚合反應速率下降，殘余單體增多且回流速率增大。本試驗選擇反應溫度在780C _82°C之間較適宜。
[0021]對PVAC聚合反應的影響
在PVAC聚合體系中，加入AA單體，前期誘導時間會延長，且隨著AA量的增大，前期反應很難順利進行。由于AA屬強極性含羧基功能單體，它的加入會使膠膜的附著力和強度會顯著提高，且羧基大分子在水性體系中對乳膠的穩(wěn)定性提供保護，使其穩(wěn)定性明顯提高。由于AA的加入同時也會影響到膠膜的耐水性能，所以綜合考慮本實驗選擇在2%-3%范圍，產(chǎn)品綜合性能良好。
[0022]對PVAC聚合反應的影響
在PVAC共聚體系中，AM能明顯提高乳膠的附著力和拉斷強度。AM活性高于VAC’竟聚力也大于VAC，自聚傾向也較易發(fā)生。但兩者竟聚率之積小于1，故在反應過程中總體趨于共聚。由于AM帶有強極性基團，且有較大空間位阻，能夠破壞玉米淀粉糊化后大分子之間的氫鍵作用，削弱了玉米淀粉糊與水分子之間的締合作用。宏觀表現(xiàn)出產(chǎn)品的流變性良好，淀粉固有的觸變性被改變，從而使產(chǎn)品在2 V -5 V穩(wěn)定性得到明顯提高。隨著AM量的增大，共聚反應速率會有所降低，且它的自聚傾向也會增大，會影響到膠膜的耐水性，最佳用量為4%-5%。
[0023]玉米淀粉加入量及糊化溫度對乳膠性能的影響
玉米淀粉糊化后在乳膠中可以提高它的初粘力，但隨著量的加大，膠膜的脆性也隨著增大，強度會有所降低。綜合各項性能考慮，本試驗選擇80°C糊化淀粉，添加量控制在總固體量15%以內(nèi)，產(chǎn)品各指標達最佳。
[0024]透明粉對產(chǎn)品性能的影響
用作乳膠的填充料種類很多，有重鈣、滑石粉、高嶺土等等。重鈣、滑石粉加入會大大降低膠膜透明度，降低產(chǎn)品在使用過程中的通用性；且都屬堿性的填料，還會與羧酸交聯(lián)，使產(chǎn)品后增稠。高嶺土的加入對產(chǎn)品的強度提高較小，而且干膜發(fā)白，影響使用效果。本試驗使用的透明粉，主要成份是CaS04*2H20屬中性。在膠膜干燥后，羧基與少量的鈣離子產(chǎn)生交聯(lián)，膠膜強度會提高；且該填料的折射率較低，因而對膠膜的透明度影響較小。隨著功能性填料加入量的增大，膠膜的強度提高，但附著力會有所下降，綜合考慮添加量占固體總量12.5%以內(nèi)，綜合性能良好。
[0025]廣品綜合性能指標:
測試項目I測試結果 外觀_乳白色粘稠液體_
W (固含量％)_405_
I占度(25°C mpa.s)40000
PHfl4-5
低溫穩(wěn)定性(2 - 5°C放置30天)無異常
熱貯穩(wěn)定性(50 士 1°C放置21天)無異常_
拉伸剪切強度(Mpa干基)_8_
膠膜狀態(tài)_無色、半透明致致密均勻
貯存期I >12個月_
通過以上測試得出結論如下。
[0026]采用復合環(huán)保乳化劑、環(huán)保增塑劑、AA、AM改性共聚PVAC乳液膠粘劑，通過加入玉米淀粉和功能性填料，提高產(chǎn)品的粘接強度和附著力，降低生產(chǎn)成本。產(chǎn)品環(huán)保性能進一步提升，滿足了歐美等高端市場需求。在市場上具有較高的性價比優(yōu)勢。
[0027]2.最佳合成條件:W (引發(fā)劑)=0.4% (相對單體)；ff (AA) = 2%~4% (相對VAC用量)；ff (AM) = 2%~5% (相對VAC用量)復合乳化劑W=0.5%_1% (相對VAC用量)；W(DEDB) =10%-12% (相對VAC用量)；ff (PVA) = 8% (相對固體總量)；ff (玉米淀粉PVA)=15% (相對固體總量)；ff (透明粉)=12.5% (相對固體總量)。
[0028]通過控制玉米淀粉糊化溫度和調(diào)節(jié)產(chǎn)品PH值來調(diào)節(jié)產(chǎn)品粘度。以滿足不同要求的使用。
[0029]實施例2
所用原料配方為:
聚乙烯醇PVA 2kg、醋酸乙烯酯VAC 24kg、丙烯酸AA 0.6kg、丙烯酰胺AM lkg、過硫酸銨0.15kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑0.lkg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑0.15kg、玉米淀粉5.7kg、透明粉6kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3kg、防腐劑KSG-20K廣州迪美公司的型號)0.3kg、氫氧化鈉NaOH 0.lkg、水56.4kg和甲醇0.5kg。其生產(chǎn)方法同實施例1。
[0030]實施例3
所用原料配方為:
聚乙烯醇PVA 1.8kg、醋酸乙烯酯VAC 24kg、丙烯酸AA 0.5kg、丙烯酰胺AM 0.9kg、過硫酸銨0.lkg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑0.lkg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑0.2kg、玉米淀粉7kg、透明粉5kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3.2kg、防腐劑KSG-201 (廣州迪美公司)0.2kg、氫氧化鈉NaOH 0.lkg、水56.5kg和甲醇0.4kg。其生產(chǎn)方法同實施例1。
[0031]實施例4
所用原料配方為:
聚乙烯醇PVA 2kg、醋酸乙烯酯VAC 25kg、丙烯酸AA 0.4kg、丙烯酰胺AM 0.9kg、過硫酸銨0.15kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑0.lkg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑0.15kg、玉米淀粉7kg、透明粉4kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3kg、防腐劑 KSG-201 0.2kg、氫氧化鈉 NaOH 0.lkg、水 56.5kg 和甲醇 0.5kg。其生產(chǎn)方法同實施例1。
[0032]實施例5
所用原料配方為:` 聚乙烯醇PVA 1.8kg、醋酸乙烯酯VAC 25.5kg、丙烯酸AA 0.6kg、丙烯酰胺AM 0.8kg、過硫酸銨0.15kg、烷基聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸二鈉A-102陰離子乳化劑0.lkg、烷基聚氧乙烯醚LCN-287非離子乳化劑0.15kg、玉米淀粉5kg、透明粉6kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 2.5kg、防腐劑 KSG-201 0.2kg、氫氧化鈉 NaOH 0.lkg、水 56.6kg 和甲醇 0.5kg。其生產(chǎn)方法同實施例1。
[0033]實施例6
聚乙烯醇PVA 2 kg、醋酸乙烯酯VAC 25 kg、丙烯酸AA 0.5 kg、丙烯酰胺AM I kg、二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3 kg、玉米淀粉6 kg、功能性填料5 kg、復合乳化劑0.25kg、防腐劑 0.2 kg、過硫酸銨0.1 kg、水56.35 kg、氫氧化鈉NaOH 0.1 kg、甲醇0.5kg ο其生產(chǎn)方法同實施例1。
[0034]上述的DF-608為功能性交聯(lián)劑的一種。
[0035]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種環(huán)保型白乳膠，其特征在于，該白乳膠由聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、二甘醇二苯甲酸酯DEDB、玉米淀粉、功能性填料、復合乳化劑、防腐劑、過硫酸銨、水、氫氧化鈉NaOH和甲醇組成，各組分的配比為(按重量百分比): 聚乙烯醇PVA 1.8%-2.5% 醋酸乙烯酯VAC 23%-27%
丙烯酸 AA 0.3%-0.8% 丙烯酰胺AM 0.8%-1.5% 二甘醇二苯甲酸酯DEDB 2.5%-4% 玉米淀粉5%-7% 功能性填料3%-6% 復合乳化劑0.15%-0.3%
防腐劑0.2%-0.3% 過硫酸銨0.1%-0.15% 水 56%-58% 氫氧化鈉 NaOH 0.1%-0.2%
甲醇 0.3%-0.5%ο
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型白乳膠，其特征在于:由以下重量百分比的組分組成，聚乙烯醇PVA 2% 醋酸乙烯酯VAC 25% 丙烯酸AA 0.5% 丙烯酰胺AM 1% 二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3% 玉米淀粉6% 功能性填料5% 復合乳化劑0.25% 防腐劑 0.2% 過硫酸銨0.1% 水 56.35% 氫氧化鈉NaOH 0.1% 甲醇0.5%ο
3.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型白乳膠，其特征在于:由以下重量百分比的組分組成，聚乙烯醇PVA 2% 醋酸乙烯酯VAC 25% 丙烯酸AA 0.5% 丙烯酰胺AM 0.8% 二甘醇二苯甲酸酯DEDB 3% 玉米淀粉6% 功能性填料5% 復合乳化劑0.25%防腐劑0.25% 過硫酸銨0.1% 水 56.5% 氫氧化鈉NaOH 0.1% 甲醇0.5%ο
4.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型白乳膠，其特征在于:所述復合乳化劑由醇醚琥珀單酯鈉鹽A-102和烷基聚氧乙烯醚LCN-287組成，它們的配比為1:5~1:4之間的任意值。
5.根據(jù)權利要求1-4任意項所述的環(huán)保型白乳膠，其特征在于:所述的功能性填料為透明粉。
【文檔編號】C08F2/30GK103725229SQ201410004735
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】蔡成雄 申請人:廣州一江化工有限公司