丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺研究进展

来源 :粘接 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gxfcs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:综述了静电植绒胶、复合织物胶、纸塑复膜胶以及压敏胶用丙烯酸酯乳液的配方和工艺的研究进展,分析了目前所存在的一些问题,并对未来丙烯酸酯乳液胶粘剂的发展方向做了展望。
  关键词:丙烯酸酯乳液;胶粘剂;配方;工艺;进展
  中图分类号:TQ437 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2014)03-0041-06
  环丙烯酸及其酯类易和其他单体进行乳液共聚合,制备能满足各种性能要求的乳液胶粘剂。丙烯酸及其酯类的聚合物有优良的保色、耐光、耐氧化性、耐候性以及对紫外线的降解作用不敏感等优点[1],广泛运用于工、农业和日常生活的各个领域[2]。
  随着人们环保意识的不断提高,各国颁布了许多环保法规,促使胶粘剂朝着新型、环保和高性能方向发展。丙烯酸酯乳液胶粘剂虽然环保,但也存在耐水性差、粘接强度不高等问题。目前主要的改性方法包括聚合方法改性[3~6]、交联改性[7~14]、有机硅改性[15,16]、增粘树脂改性[17,18]、含氟改性[19,20]等。
  本文主要对丙烯酸酯乳液胶粘剂用于纺织的静电植绒胶和复合织物胶,纸塑覆膜胶以及压敏胶的配方和工艺进行了综述。
  1 纺织用丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺
  1.1 静电植绒用丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺
  静电植绒是利用带有电荷的物体在高压静电场中发生相斥或相吸的物理特性而实现的,具有独特装饰效果,且工艺简单、成本低、适应性强。近年来,我国科研工作者开发了多种静电植绒产品。如阎绍峰[21]等研究了静电植绒用丙烯酸酯乳液合成中单体、乳化剂、交联剂、引发剂的种类及用量对产品性能的影响,最终确定了较适宜的配方(表1)。聚合工艺采用纯单体滴加法,所合成的乳液带蓝色荧光,固含量为35%~45%,pH值为4~5,贮存期6个月。
  由丙烯酸酯乳液胶粘剂耐老化和耐气候性优良,应用广泛,但手感和湿牢度较差。王春梅[22]通过选择合适的单体、交联剂、聚合方法,研制了具有柔软手感和优良牢度的自交联静电植绒粘合剂RN。其软单体32%(以下均为占单体总量的质量分数),硬单体3%,自交联单体1%,丙烯酸2%;阴/非离子乳化剂(质量比为1∶1.5)4%;引发剂0.3%;反应温度80~82 ℃,反应时间1.5 h;搅拌速度为150 r/min。所制得的柔软型静电植绒粘合剂RN,经工厂试验手感比其他胶粘剂优越。林先核[23]采用纯单体滴加法,选用丙烯酸异辛酯(2 - EHA)作为软单体之一,也成功合成出性能符合静电植绒要求的植绒胶,用该胶生产的植绒布手感舒适、布料挺括、耐磨、耐擦洗。此外,为了使静电植绒胶在低温下能够正常使用,车广波[24]等人以丙烯酸类单体和环氧树脂为原料,OP和十二烷基硫酸钠为乳化剂,过硫酸钾为引发剂,N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)和甲基丙烯酸为交联剂合成了自交联型可低温固化的静电植绒胶。
  研究发现,静电植绒面料的甲醛含量总体较高,多数在100 mg/kg左右,有的甚至高达350 mg/kg[25]。许多丙烯酸酯乳液植绒胶的交联单体羟甲基丙烯酰胺和外交联剂甲醚化羟甲基三聚氰胺毒性较大,交联后仍会缓慢地释放甲醛。为此,马建明[26]等人用甲苯二异氰酸酯(TDI)和二乙醇胺(DEA)对丙烯酸羟乙酯(HEA)改性,制备出丙烯酸氨基甲酸酯改性单体并替代羟甲基丙烯酰胺进行丙烯酸酯乳液共聚,外交联剂改用叔多异氰酸酯(TPI),由此生成了一种新型无甲醛型聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液静电植绒胶。该产品手感柔软,耐干、湿磨牢度高,其他各项性能指标也都符合应用要求。合成采用种子预乳化、纯单体滴加工艺,配方列于表2。
  无甲醛静电植绒胶的改性避免了甲醛排放,但在制备改性单体丙烯酸氨基甲酸酯的过程中用到了毒性较大的甲苯二异氰酸酯(TDI)。为解决此问题,彭鹤验[27]等人通过半连续种子乳液聚合法,采用无羟甲基活性单体作为交联剂,成功研制出新型无甲醛静电植绒粘合剂。刘建平[28]用二甲基丙烯酸乙二醇(EGDM)替代N-羟甲基丙烯酰胺交联单体,纺织品中未检测出游离甲醛。合成静电植绒胶的最佳原料配比为 m(BA)∶m(MA)∶m(2-EHA)∶m(AA)∶m(EGDM)∶m(O -25/SDS)∶m(KPS/SM)=100∶40∶4∶8∶3∶(26/7)∶(1/1.0)。工艺采用种子预乳化半连续滴加法(其中BA为丙烯酸丁酯,MA为丙烯酸甲酯,2-EHA为2-乙基己基丙烯酸酯,AA 为丙烯酸,EGDM为二甲基丙烯酸乙二醇酯,O-25为平平加,SDS为十二烷基硫酸钠,KPS为过硫酸钾,SM为偏重亚硫酸钠)。
  1.2 复合织物用丙烯酸酯乳液胶粘剂配方和工艺
  张孟民[29]等采用预乳化半连续滴加工艺,合成了自交联无纺布用丙烯酸酯乳液,配方见表3。该乳液应用于无纺布生产,产品的弹性、耐洗性、机械性能均优良。
  在纺织行业中,丙烯酸酯乳液胶粘剂大量用作涂料印花胶。丙烯酸酯共聚物粘接强度高,成膜性好,能形成柔韧而富有弹性的薄膜。如果用量过多会导致手感发硬。另外,印制深色制品的湿摩擦牢度较差。为此,通过长期研究对丙烯酸酯涂料印花胶进行了改性,改性配方列于表4和表5。
  为了降低成本,黄可知[30]等人用丙烯酸酯-醋酸乙烯酯-淀粉接枝共聚的方法,合成出性能优良、价格便宜的乳液胶粘剂,配方列于表6。
  在该方法虽然降低了成本,但向体系中引入了甲醛(交联剂N-羟甲基丙烯酰胺在高温固化反应时也会生成甲醛),不利于人体健康,也不符合环保要求。目前国内在这一领域的研究方向主要是在环保且降低成本的前提下,发展低温交联型粘合剂。为了适应不同的市场需求和满足不同领域的应用要求,唐颐恒[31],魏立娜[32],沈翠慧[33],陈凯[34],白慧英[35]等人在单体、交联剂选择及合成方法与工艺上不断探索,合成出了低温固化丙烯酸酯类聚合物乳液胶粘剂的新产品。   2 纸塑复膜胶用丙烯酸酯乳液配方和工艺
  纸塑复合是利用胶粘剂把聚丙烯或聚酯薄膜与纸质印刷品复合在一起,从而使印刷品表面美观、光亮度高和富有立体感,并具有防潮、防污、防伪、耐折、耐磨等优点。丙烯酸酯乳液胶粘剂可用作纸塑复膜胶,但有初粘性差、干燥速度慢、耐水性差等问题,由此进行了大量的丙烯酸酯纸塑复膜胶研究改性工作。
  唐宏科[36]以丙烯酸酯为主要原料,通过半连续乳液聚合法合成了丙烯酸丁酯-酯酸乙烯酯-丙烯酸三元共聚乳液,并添加一定比例的乳化松香增粘树脂,制成了一种新型性能优良的纸塑复合胶粘剂。该胶配方为:丙烯酸酯乳液100质量份、乳化松香增粘树脂50质量份,pH值控制在6~7时,性能最为理想。同时还探讨了单体的组成、乳化剂种类及其用量、引发剂用量、以及聚合温度和时间对复膜胶性能的影响。
  强西怀[37]等用半连续加料工艺进行种子乳液聚合,制备了高性能的自交联型丙烯酸树脂纸塑复膜胶,单体投料量为VAC 46.5%、BA 46.5%、AA 3%、HPA 4%,复合乳化剂用量3%~5%,引发剂用量0.6%。实验还发现,加入20%松香乳液(相对于丙烯酸胶乳质量)不仅增大了胶粘剂的粘接强度,还降低了生产成本。
  黄璐[38]制备出固含量低但粘接性能优良的丙烯酸酯乳液纸塑复膜胶,弥补了传统复膜胶耐水性差和低温下初粘性差的不足。采用种子乳液聚合,结合半连续滴加的聚合工艺,制备出了汽车内饰材料用高固含量和室温自交联环保型水基丙烯酸酯乳液胶粘剂,具有干燥时间短、初粘性好、无毒不燃以及无环境污染等优点。
  杨斌[39]等以丙烯酸酯为原材料,通过“粒子设计”,采用递变进料聚合工艺合成了纸塑复膜用丙烯酸酯乳液胶粘剂。结果表明,递变进料工艺要优于常规的乳液聚合工艺。
  周风[40]等探讨了引发剂含量、软/硬单体配比和功能单体含量等对丙烯酸酯乳液胶粘剂性能的影响,并引入硅烷偶联剂(KH-570)进一步改善了该胶粘剂的粘接性能和耐水性。
  王坤[41]采用种子乳液聚合法合成一种交联型苯丙乳液,然后配以蜡乳液,再加入增粘树脂及其他助剂,开发出一种稳定性好、剥离强度高、耐水性好且耐高温的医用环保型水性纸塑复膜胶。
  3 压敏胶用丙烯酸酯乳液配方和工艺
  压敏胶在较小压力作用下,即能形成牢固的粘接[42]。标签用压敏胶粘剂的初粘性要求高,持粘性及180°剥离强度能满足使用要求即可。翟大昌[43]采用半连续预乳化工艺,选用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯为软单体,丙烯酸甲酯为硬单体,丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯为功能单体,所制备压敏胶粘剂的初粘性、持粘性和180°剥离强度均较好。
  陆冬燕[44]采用预乳化工艺,将歧化松香溶于丙烯酸酯单体中,制成预乳液后,通过核壳共聚制备出性能优良的松香基丙烯酸酯乳液聚合物。其中复合乳化剂(SDS/OP-10)的用量3%~4%、SDS/OP-10的质量比为1∶3、引发剂的用量0.4%、歧化松香用量为6%时,获得了综合性能优良的标签用压敏胶,尤其是初粘性得到了显著提高。
  传统医用压敏胶中的蛋白酶对少数人的皮肤有一定刺激产生过敏反应,而丙烯酸酯类压敏胶对皮肤的刺激性小、透气性好,对人体皮肤有良好的亲和性,因此在医疗领域应用广泛,如张明珠[45]等人采用纯单体滴加法合成出用于输液针头覆盖用的乳液型丙烯酸酯医用压敏胶。
  便利贴现已广泛应用于生活、办公等各个领域。便利贴用可再剥离型压敏胶要满足2个条件:一是在经历多次的粘贴和剥离后依然能保持良好的粘接性能;二是贴合后经历长时间或者承受重压后剥离强度不发生明显上升从而能够轻易与被粘物分离且不发生胶转移,相关专利[46~49]已有报道。胡佳[50]等以丙烯酸酯类单体为主料,在含有分散剂的水相中采用悬浮聚合的方法制备了粒径为10~100 mm粘性聚合物微球,并发现添加单体A是制备出稳定且单分散性好的微球压敏胶的重要因素,其制备配方列于表7。
  4 结语
  丙烯酸酯乳液胶粘剂因其特殊的性能优势广泛应用于纺织、纸塑覆膜、压敏胶等不同领域,针对具体应用的要求,大量的改性配方和工艺的探索工作一直在进行着。特种功能单体在配方中的应用,特种添加剂,复合乳液,和工艺的变化是未来丙烯酸酯乳液胶粘剂的发展方向。
  参考文献
  [1]王雪荣,焦剑,曲忠先,等.丙烯酸酯类乳液胶粘剂的研究进展[J].中国胶粘剂,2005(11):31-35.
  [2]彭敏.丙烯酸酯乳液胶粘剂的研究[D].广州:华东理工大学,2011.
  [3]Jin W K,Kyung D S.Monodisperse polymer particles synthesized by seeded polymerization techniques[J].Industrial & Engineering Chemistry,2008,14(1):1-9.
  [4]Shunchao G,Junya O,Eiichi M,et al.Preparation of multilayered gold–silica–polystyrene core–shell particles by seeded polymerization[J]. Journal of Colloid and Interface Science,2004,279(1):284-287.
  [5]Bafford R A,Tkaczuk P.Process for producting a stable aqueous pressure sensitive adhesive polymer emulsion:US,5461103[P].1995-10-24.
  [6]Richard A,Vince S,Lee W.Stable emulsion polymers and methods of preparing same:WO,004990[P].1991-04-18.   [7]Wu S B,Jorgensen J D,Skaja A D,et al.Effect of sulphonic and phosphonic acrylic monomers on the crosslinking of acrylic latexes with cycloaliphatic epoxide[J].Prog.Org.Coat.,1999,36:21-23.
  [8]Zhao Y D,Urban M W.Novel STY/Nba/GMA and STY/Nba/MAA core-shell latex blends:film formation, particle morphology,and cross-linking[J].Macromolecules, 2000,33(22):8426-8434.
  [9]Liu R,Winnik M A.Interdiffusion vs Cross-Linking Rates in Isobutoxyacrylamide-Containing Latex Coatings[J].Macromolecules,2001,34(21):7306-7314.
  [10]Geurts J M,German A L.Latexes with intrinsic crosslinking activity[J].Prog.Org.Coat.,1996,29(1):107-115.
  [11]Shimomura K.Ressure-sensitive adhesive composition and ressure-sensitive adhesive tape:JP,2001247832[P].2001-09-14.
  [12]Bakker P,Mestach D.Self cross-linking acrylic dispersions for the wood industry [J].Sulf.Coat. Intern.Part B:Coatings Transactions,2001,84(4):243-336.
  [13]Hiose M,Kadowaki F,Zhou J H.The structure and properties of core-shell type acrylic-polyurethanehybride aqueous emulsions[J].Prog.Org.Coat,1997,31(1-20):157-169.
  [14]Bernard M,Berman S.Removable acrylic emulsion pressure sensitive adhesive compositions comprising acrylic based emulsion polymers:US,5240989[P].1993-08-31.
  [15]Asami M,Takeda.Restrippable pressure-sensitive adhesive:JP,66197780[P].1985-10-07.
  [16]Murachi T.Molding mounting structure:JP,62295982[P].1987-12-23.
  [17]刘文芳,李树材.增粘树脂对丙烯酸酯乳液胶粘剂性能的影响[J].热固性树脂,2000,5(4):56-58.
  [18]王雪荣,焦剑,黄旭东,等.增粘树脂在丙烯酸酯乳液胶粘剂中的共聚改性研究[J].中国胶粘剂,2006,15(7):13-16.
  [19]张侃,冯华,等.氟乳液改性丙烯酸酯乳液的方法与胶膜性能[J].清华大学学报(自然科学版),2001,41(12):50-52.
  [20]严伟才,陈莉,陈苏,等.氟树脂/聚丙烯酸酯胶乳型互穿网络的合成[J].南京工业大学学报,2004,26(2):39-42.
  [21]阎绍峰.张成新.静电植绒胶粘剂的制备[J].化工之友,2001(3):37.
  [22]王春梅.柔软型聚丙烯酸酯类静电植绒粘合剂RN的研制[J].印染助剂,2002(6):33-35.
  [23]林先核.聚丙烯酸酯静电植绒胶的研制与应用[J].粘接,2002(2):24-25.
  [24]车广波,刘宏,刘春波,等.低温固化静电植绒胶的研制[J].中国胶粘剂,2005(13):18-20.
  [25]姜少华,姜芸,张鑫,等.静电植绒面料中甲醛产生的原因及解决措施[J].中国纤检,2004(9):18-19.
  [26]马建明,吴海坪.新型无甲醛静电植绒胶的研制[J].粘接,2003(1):18-21.
  [27]彭鹤验,续通,蔡再生.新型无甲醛静电植绒粘合剂的合成及应用[J].粘接,2010(2):47-49.
  [28]刘建平.服装用静电植绒胶的合成与应用[J].中国胶粘剂,2010(12):43-46.
  [29]张孟民,高拴平.自交联无纺布胶粘剂的研制[J].中国胶粘剂,2000(4):18-20.
  [30]黄可知,铁丽云,李曦,等.乙丙-淀粉接枝共聚乳液胶粘剂的研制[J].武汉理工大学学报,2001(6):24-26.
  [31]唐颐恒,陈水林.低温无甲醛涂料印花粘合剂的合成与应用[J].染整技术,2004(6):6-12.
  [32]魏立娜.低温自交联涂料印花粘合剂Z-100的合成及应用[D].石家庄:河北科技大学,2008.
  [33]沈翠慧,杨成龙,朱光林,等.环保型低温涂料印花粘合剂的研制和应用[J].中国胶粘剂,2008(3):18-23.
  [34]陈凯.纳米CaCO3对聚丙烯酸乳液胶粘剂性能的影响[J].浙江理工大学学报,2010(1):60-63.
  [35]白慧英,赵振河.新型低温型聚丙烯酸酯乳液的合成[J].粘接,2012(6):36-39.
  [36]唐宏科,郭斌,银鹏,等.新型纸塑复合胶粘剂的研制[J].化学与黏合,2002(3):130-133.
  [37]强西怀,乔永洛,詹锐锋.自交联型丙烯酸酯树脂纸塑复合胶的制备与性能[J].中国胶粘剂,2005(2):18-21.
  [38]黄璐.丙烯酸酯共聚乳液胶粘剂的研究与应用[D].合肥:合肥工业大学,2006.
  [44]陆冬燕,黄莉,谢晖.标签用松香基丙烯酸酯乳液压敏胶的研制[J].中国胶粘剂,2007(1):30-33.
  [45]张明珠,陈延林.医用丙烯酸酯乳液压敏胶的研制[J].中国胶粘剂,2003 (5):31-34.
  [46]Silver S.Acrylate Copolymer Micropheres:US,3691140[P].1972-09-12.
  [47]Bernd B.Process for the preparation of tacky polymeric microspheres:US,4786696[P].1988-11-22.
  [48]Prakash M,Smith Colin C.Adhesive microspheres prepared by suspension polymerization:EP,0710678 [P].1996-05-08.
  [49]Kajtna I,Kajtna B.Microsphere acrylic copolymer adhesive and process of manufacturing thereof:WO,2009041920 A1[P].2009-04-19.
其他文献
茫茫尘世,总有一些地方,去了就让人热泪盈眶。比如,中国的四大无人区,那些未知的诱惑充满了无穷的魅力。  2021年开年之后,怀揣着梦想与夙愿,我们一行11人用了21天的时间,在极寒的天气下,成功一次性自驾穿越了罗布泊、阿尔金山、羌塘、可可西里四大无人区!此番穿越,不仅揭开了无人区的神秘面纱,更给我们带来了一次心灵的悸动,一道顿悟的光芒,一脉沁人心脾的山涧清流,让我们在尘世的喧嚣中蓦然聆听到生命的真
期刊
环境与背景是画面中不可或缺的元素,它们的作用是展示主体所处的环境特点,从陪衬的角度补充和完善主题,更有甚者,则可以营造气氛,强化主题表现,诱发和辅助作品生成某种意境,以助作者抒发内心的情怀。但有时候仅靠前期拍摄尚无法获得十分理想的环境氛围,这时便可以通过后期的编辑调整,修改不足,加以完善与增强,以获得满意的画面效果。本期笔者试述两例,以飨读者。  例一、《春雨好时节》的拍摄与气氛营造  杜甫有诗曰
期刊
摘要:采用多聚磷酸/乙酸(PPA/AcA)改性处理聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维,采用接触角、X射线光电子能谱(XPS)、热失重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等手段对PBO纤维进行分析表征。结果表明,PPA/AcA成功包覆在PBO纤维表面,使其亲水性提高,纤维表层发生溶胀,粗糙度增加。  关键词:多聚磷酸;乙酸;HMPBO纤维;表面功能化  中图分类号:TQ430.4 文献标识码:A 文章编
期刊
前期拍摄  《冬夜小品》原图,拍摄于美国。在一场雪后的早晨,我带着索尼α7R Ⅲ相机、200~600mm长焦镜头。一栋别墅前院墙的门灯,下雪后的黑色线条吸引了我,随手用600mm长焦端拍下这一场景。  创作理念  《冬夜小品》线条虽然很好,但缺少反差、对比。我想到了将门头的灯点亮,再将墙面调成冷色调,与橙黄色的灯构成撞色的对比。为了增加层次,我选择了一个窗户。增加了冷暖对比,虚实对比,使作品的寓意
期刊
2014年3月18日-20日,汉高粘合剂事业部手持设备部参与在上海国际博览中心举办的2014中国国际平面显示器件、设备材料及配套件展览会,系统地展示了针对触摸屏及显示器领域的全套粘合剂、显示器清洁剂和设备解决方案。汉高粘合剂事业部大中华市场总监任都先生现场分享了汉高对于现今经济形势和粘合剂产品走向的独到观点。  关于市场宏观经济  问:以长期趋势来看,我国经济仍处于调整期,市场经济的波动势必会影响
期刊
1936年,由德国Ihagee(依哈格)厂工程师Karl Nüchterlein设计的Kine Exakta135单反上市,这是世界上第一款35mm单镜头反光相机。第二次世界大战结束后,当西德蔡司还在忙着完善旁轴和皮腔相机的时候,东德相机制造商潘太康(PENTACON)和爱克山泰(EXAKTA)已经将35mm单镜头反光照相机发展到了很高的水准,这为单反相机的发展奠定了很好的基础。  笔者第一次见到
期刊
期刊
室內拍摄人像,光源比较复杂。如果没开灯,只有通过窗户、门及走廊投入的自然光;如果开灯了,还会有各种不同光质的灯光。我把这种现场灯光和自然光,统称为室内现场光,以此区别于影棚拍摄人像或静物、产品时所使用的专业造型灯光。  室内现场光,因为它们的光源位置相对固定,投射方向、角度和照明强度也相对稳定(当然,室内自然光也会受到户外天气、时间或阳光投射的角度、方向和亮度的影响),且大多用于照明和营造室内氛围
期刊
蓝天白云  深邃的海洋  七彩的房子  丰富多彩的墙画......  以往每次提到“七彩渔村”,人们總会想到意大利的五渔村。可惜意大利太远了,在浙江就有一个中国版的“五渔村”——温岭市石塘镇的小箬村,它有着马卡龙般的梦幻色彩,美丽得像个童话,分分秒秒就能实现你的少女心。  小箬村位于浙江温岭石塘半岛西南部,这里是非常适合拍照的彩色童话小镇,也是观赏和拍摄落日的最佳地点之一。村子因山势而建,独立于周
期刊
这组桃花片子主要选择了侧逆光和长焦加大光圈的方式进行拍摄,为了突出桃花这个主体,后期在调整的时候,首先对照片的曝光和构图方式进行了处理,采用了16:9的画面呈现方式,调色方面主要利用色彩平衡命令分层调整,这种方法适合于调整很多类型的照片,读者应该重点掌握分层调整这种方式,并多加练习!  技术要点  色彩平衡的运用 Camera Raw插件的运用高反差保留命令的运用  操作步骤  Part 1 RA
期刊