丙烯酸酯乳液胶黏剂的合成及性能研究

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1、丙烯酸酯乳液胶粘剂的合成及其性能研究2009/4/13/10:46作者：李欣闻，刘玉涛，邰志新，任亮，韩业      【慧聪涂料网】（长春工业大学化学工程学院，吉林长春130012）    摘要：以丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）、丙烯腈（AN）和丙烯酸（AA）为单体，十二烷基硫酸钠（SDS）为乳化剂，过硫酸钾（KPS）为引发剂，通过半连续乳液聚合方法合成了丙烯酸酯乳液胶粘剂。研究了软硬单体配比、不同硬单体以及功能单体AA对胶粘剂性能的影响。研究结果表明，当m（BA）∶m（MMA）∶m（AN+St）=75∶15∶10[其中m（AN）∶m（St）=1∶3]、w（A

2、A）=2份时，制备的乳液胶粘剂具有较好的剪切强度、拉伸强度和耐水性。    关键词：丙烯酸酯；乳液；耐水性；胶粘剂    中图分类号：ＴＱ433.436文献标识码：Ａ文章编号：１００４－２８４９（２００8）09－0001-04    0前言    近年来，由于世界性能源和资源的紧缺，以及环境保护法和安全法的颁布，溶剂型胶粘剂的使用受到限制，乳液型胶粘剂则越来越受到人们的重视。与溶剂型胶粘剂相比，乳液型胶粘剂具有无溶剂释放、符合环保要求、成本低、不燃和使用安全等优点，因而倍受全球关注[1-4]。丙烯酸酯类乳液胶粘剂中因含有酯基、羧基和羟基等官能团，具有很强的极性，故对各种物质的粘接性能良好；

3、另外，该乳液具有良好的耐候性、耐热性、耐油性且原料来源广泛、易合成、基本无毒和无环境污染等特点，因而在涂料、胶粘剂、密封剂和织物等领域中应用广泛[5-9]。本文主要以丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）、丙烯腈（AN）和丙烯酸（AA）为原料，十二烷基硫酸钠（SDS）为乳化剂，过硫酸钾（KPS）为引发剂，通过半连续乳液聚合方法合成了丙烯酸酯乳液胶粘剂。研究了软硬单体配比、硬单体种类、功能单体AA和固化温度等因素对胶粘剂性能的影响。    1实验部分    1.1实验原料    丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸（AA）、丙烯腈（AN）、苯乙烯（St）

4、，化学纯（经减压蒸馏除去阻聚剂后使用），吉林石化公司；十二烷基硫酸钠（SDS），分析纯，西安化学试剂厂；过硫酸钾（KPS），分析纯，天津市光复精细化工研究所；氨水（25%～28%），分析纯，哈尔滨市东方化工厂。 1.2丙烯酸酯类乳液的合成    在装有电动搅拌器、冷凝管的三口烧瓶中加入一定量的蒸馏水，在N2保护下升温至65℃，加入一定量的SDS和部分混合单体，预乳化20min；升温至75℃加入引发剂KPS溶液，反应0.5～1h后开始滴加剩余单体；待剩余单体滴加完毕后补加少量的引发剂，继续反应3h使剩余单体反应完全；冷却，并用氨水调节pH值至7时即可。    1.3实验仪器    AGS-H

5、5KN型万能拉力机，日本岛津。    1.4性能测试    1.4.1剪切强度测定    按照ASTMD1002-01标准进行测定。将打磨处理过的不锈钢片置于23℃（室内）恒温24h，然后采用单搭接的形式制备若干对不锈钢试片；不锈钢片尺寸为（40±0.5）mm×（25±0.5）mm，搭接长度为（12.5±0.5）mm。    1.4.2拉伸强度测定    按照ASTMD897-01标准进行测定。将表面处理后的试棒置于23℃（室内）恒温24h，然后粘接试棒若干对；圆柱形试棒直径为（25±0.1）mm。    1.4.3吸水率测定    将乳液倒入模板中室温成膜，升温至60℃烘烤24h，取出胶

6、膜，备用。    将充分干燥的（1cm×1cm）胶膜（质量为W1）置于25℃水中，恒温48h后取出，用滤纸擦干表面水分并称重（W2），则吸水率＝（W2－W1）/W1。    2结果与讨论    2.1软硬单体配比对胶粘剂性能的影响    丙烯酸酯乳液胶粘剂中软单体（如BA、丙烯酸异辛酯等）的玻璃化温度（Tg）较低，赋予胶粘剂初粘性；硬单体（如MMA、AN和St等）的Tg较高，赋予胶粘剂内聚力。本文选择BA（软单体）和MMA（硬单体）组成不同的配比，对所合成的乳液进行相关性能的测定，其测试结果如图1所示。图1   由图1可知，软硬单体的配比变化对胶粘剂的剪切强度和拉伸强度影响显著。软单体BA

7、产生初粘性，但内聚强度不足，因此，当软单体含量较大时胶粘剂的剪切强度和拉伸强度并不高，并且共聚物成膜后会出现发粘、不干等现象；随着硬单体MMA用量的增加，胶粘剂的剪切强度和拉伸强度增加这是因为硬单体MMA的作用是与软单体共聚后产生较好内聚强度的共聚物，既可以提高胶粘剂的内聚力，又可以明显改善胶粘剂的耐水性和粘接强度；但是，当MMA比例过大时粘接强度反而下降，并且共聚物成膜后会出现膜太硬且易断裂等现象。当m（BA）∶m（M