氢化丙烯酸松香改性丙烯酸酯乳液的制备与表征

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丙烯酸酯乳液压敏胶具有使用安全、无毒环保和耐候性好的优点,一般可以通过调节软硬单体配比来改善乳液压敏胶的粘接性能,但为了提高其对非极性、低表面能基材的粘接性,则需要加入增粘树脂进行增粘改性。在石油树脂、萜烯树脂、松香树脂等常用的增粘树脂中,松香树脂的极性最高,与丙烯酸酯的相容性最好,因此常用松香树脂对丙烯酸酯体系进行增粘。本文以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为共聚单体,丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为功能单体,以过硫酸钾(KPS)为引发剂,烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)和/或十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,正戊醇(n-PTL)为助乳化剂,以氢化丙烯酸松香(HAR)为增粘树脂,并将其溶解在单体中,分别采用核壳乳液聚合工艺和微乳液聚合工艺制备了HAR改性丙烯酸酯乳液,并研究了两种乳液聚合方法所得丙烯酸酯压敏胶带的粘接性能和耐热性。(1)在核壳乳液聚合中,研究了核单体用量、核壳乳化剂配比、链转移剂用量和HAR用量对单体转化率、凝聚率、以及乳胶膜交联度和吸水率的影响,并采用激光纳米粒度仪(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差式扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)进行了表征。结果表明,当KPS、DNS-86和核单体用量分别为0.5wt%,2wt%和35wt%,核壳乳化剂配比为2:1,链转移剂用量为0.2wt%,HAR用量为6wt%时,可得到转化率高达98.4%,凝聚率仅为0.22%,固含量为50%,的HAR改性核壳丙烯酸酯乳液。其中由于HAR可以起到链转移剂和阻聚剂的作用,降低了乳液聚合速率、乳胶膜交联度和溶胶分子量。另外,DSC表明HAR与丙烯酸酯相容性良好,HAR改性丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度(T_g)明显升高。(2)在微乳液聚合中,研究了乳化剂与助乳化剂配比对微乳液区域,乳化剂配比及用量、助乳化剂类型、单体滴加方式和时间对微乳液聚合及乳液性能的影响,并采用DLS和GPC进行表征。结果表明,当SDS/n-PTL=2时,微乳液区域最大;当乳化剂DNS-86/SDS=3:1,且用量为5wt%,单体滴加时间为5h,采用预乳化半连续滴加方式时,可得到转化率高达99.3%、凝聚率为0.03%、粒径为44.2nm,稳定性好,固含量为30%的丙烯酸酯微乳液。同时,研究了HAR用量对乳液性能的影响,结果表明,HAR的加入使乳胶粒粒径变大,分布变宽且乳液外观明显变浑浊。(3)研究了HAR用量对两种聚合工艺所得乳液压敏胶粘接性能和耐热性的影响,表明HAR的加入可以提高压敏胶的初粘力和剥离强度,但会降低持粘力和耐热性,当采用1wt%的有机硅交联剂9301进行交联后,可在不明显降低初粘力和剥离强度的同时,提高持粘力和耐热性。微乳液聚合所得乳液压敏胶比核壳乳液聚合所得压敏胶有更好的耐热性和持粘力,但初粘性稍差。
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