TXIB對聚醋酸乙烯酯乳液膠黏劑性能的影響

李貴斌，王肖肖，張恭發(fā)，王旭東

（沈陽愛克浩博化工有限公司，遼寧 沈陽 110122）

聚醋酸乙烯酯乳液，無毒無害而且不易燃易爆，生產(chǎn)簡單，價格低廉。其乳液的膠膜較脆，在實際生產(chǎn)過程中加入一定量的增塑劑，能夠改善膠膜的硬度，提高其耐水性和黏接強度[1-2]。

增塑劑2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯，又稱TXIB，是一種色淺、環(huán)保且可以與很多樹脂有較好相容性的增塑劑，可以使乳液膠黏劑產(chǎn)品具有良好的耐寒性和耐水性，而且與皮膚接觸不會產(chǎn)生刺激反應(yīng)等，操作時無須特別注意[2]。市場上很多膠黏劑中添加諸如DBP 等鄰苯二甲酸類的增塑劑，這種增塑劑對于身體危害性很大，因此可以用環(huán)保增塑劑TXIB 代替一些有害的增塑劑。本實驗通過分析TXIB 在聚合反應(yīng)過程的加入方式對黏度影響，以及TXIB 用量對干濕剪切強度和最低成膜溫度的影響來確定最適宜的使用條件。

1 實驗部分

1.1 藥品及儀器

醋酸乙烯酯（VAc），工業(yè)級，塞拉尼斯（南京）化工有限公司；聚乙烯醇（PVA），工業(yè)級，安徽皖維高新材料股份有限公司；非離子型乳化劑（OP-10），工業(yè)級，沈陽浩博實業(yè)有限公司；過氧化氫，工業(yè)級，沈陽市民聯(lián)化工有限公司；酒石酸，工業(yè)級，杭州瑞晶生物科技有限公司；消泡劑，工業(yè)級，沈陽浩博實業(yè)有限公司；碳酸氫鈉，分析純，唐山三友化工股份有限公司純堿分公司。

TVB-10W/15 型旋轉(zhuǎn)黏度計，日本東機產(chǎn)業(yè)；AL204 型分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；WHL-25A 臺式電熱恒溫干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；微機控制萬能試驗機，濟(jì)南中創(chuàng)工業(yè)測試系統(tǒng)有限公司；最低成膜溫度儀，天津市其立科技有限公司。

1.2 實驗制備

1.2.1 聚醋酸乙烯酯乳液膠黏劑的制備

在裝有冷凝管、溫度計和攪拌器的四口燒瓶中加入200 g 去離子水，邊攪拌邊加入適量的PVA，水浴溫度升溫至90 ℃；待完全溶解冷卻至室溫，制成PVA 溶液。然后將OP-10、碳酸氫鈉、消泡劑和酒石酸加入到PVA 溶液中，水浴升溫至75 ℃，緩慢滴加引發(fā)劑過氧化氫和VAc 單體，開始聚合，聚合過程的溫度控制在78～85 ℃。單體滴加完畢后，水浴溫度至80 ℃，保溫1 h；然后冷卻至室溫，用100 目（0.15 mm）濾網(wǎng)過濾，制成聚醋酸乙烯酯乳液膠黏劑。

1.2.2 TXIB 在聚合反應(yīng)的加入方式

1）在聚合后添加TXIB：上述過程聚合完畢后添加一定比例的TXIB。

2）在聚合前添加TXIB：上述過程聚合開始前將一定比例的TXIB 直接加入連續(xù)水相中。

1.3 測試及性能評價

黏度：采用旋轉(zhuǎn)黏度計進(jìn)行測定（溫度25 ℃）。

最低成膜溫度MFT：采用最低成膜溫度儀測定。

黏接強度：按照聚乙烯乙酸酯乳液木工膠黏劑的化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/T2727—2010）來測定，將樣品涂抹在兩塊試片的交接面上，試片為樺木樣塊30 mm×25 mm×5 mm，膠接面積為25 mm×25 mm，涂膠量為100 g·m-2；將兩塊試片疊合，0.5～1.0 MPa的壓力下壓合24 h，試驗溫度為23±2 ℃，40%～60%RH，卸壓后直接進(jìn)行干態(tài)剪切強度測試。濕態(tài)剪切強度在卸壓后于30±1 ℃的水中浸泡3 h，再于23±2 ℃水中浸泡10 min 后立即測試。

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差=標(biāo)準(zhǔn)偏差/算數(shù)平均值×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 TXIB 在聚合反應(yīng)的加入方式

TXIB 在聚合反應(yīng)后和反應(yīng)前加入對黏度的影響如圖1 和圖2所示。

圖1 TXIB 在聚合反應(yīng)后加入對黏度的影響

圖2 TXIB 在聚合反應(yīng)前加入對黏度的影響

由圖1 和圖2 可知，TXIB 在聚合反應(yīng)后加入，黏度隨TXIB 加入量的增多而增大；TXIB 在聚合反應(yīng)前加入到連續(xù)相水中然后聚合，黏度隨TXIB 加入量的增多而減少。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因主要是在反應(yīng)后添加TXIB 能夠使其滲透到聚醋酸乙烯酯膠粒中，使膠粒膨脹，因而對聚醋酸乙烯酯乳液起到增稠作用，所以黏度增大。而在反應(yīng)前添加TXIB，還沒有滴加醋酸乙烯酯單體，因此沒有共聚乳液顆粒，對乳液接枝產(chǎn)生影響，所以黏度呈下降趨勢。從實際涂刷應(yīng)用和生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的便利性出發(fā)，選擇采用TXIB 在聚合反應(yīng)后加入較為適宜。

2.2 TXIB 加入量對黏接強度的影響

TXIB 加入量對黏接性能的影響見表1、圖3。

表1 TXIB 加入量對黏接性能的影響

圖3 TXIB 加入量對黏接性能的影響

由表1、圖3 可知，干態(tài)剪切強度開始隨TXIB的加入量的增加而增大，當(dāng)加入量為5%時達(dá)到干態(tài)剪切強度的最大值，說明TXIB 的用量的增加增大了聚醋酸乙烯酯乳液在木材樣塊表面的潤濕性，更容易滲透到基材進(jìn)行黏接。但隨著TXIB 用量的繼續(xù)增加，超過5%用量時，使得聚合物膠膜的Tg值降低，內(nèi)聚力下降，剪切強度隨之下降。由濕態(tài)剪切強度可知，隨TXIB 用量增加，乳液膠膜的耐水性變差，所以濕態(tài)剪切強度數(shù)值也變小。由RSD數(shù)值可說明，TXIB 對于濕態(tài)剪切強度的影響大于干態(tài)剪切強度的影響?；谏鲜觯瑥膶嶋H且保證最低成膜溫度條件下，TXIB 的加入量為2%～5%較為適宜。

2.3 TXIB 加入量對最低成膜溫度的影響

TXIB 加入量對最低成膜溫度的影響見表2。

表2 TXIB 加入量對最低成膜溫度的影響

由表2 可知，MFT 隨著TXIB 用量的增加是降低的，最低可以降到-2℃，說明在此溫度以上可以很好成膜，比同類產(chǎn)品（成膜溫度5 ℃以上）使用范圍加寬，適合北方室內(nèi)較低溫度環(huán)境條件下使用。出于實際成本考慮，TXIB 加入量為3.5%更為適宜。

3 結(jié)論

通過對增塑劑TXIB 的添加方式和比例的研究，確定了TXIB 對此乳液膠黏劑的最佳使用條件和性能：采用聚合后添加TXIB 的方式，TXIB 加入量為2%～5%，能在干燥和潮濕的環(huán)境下達(dá)到良好的黏接效果，且在此加入量范圍內(nèi)成膜溫度較低，適合于室內(nèi)低溫環(huán)境中使用。