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(jià)格低廉。其乳液的膠膜較脆，在實(shí)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(qiáng)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(huì)產(chǎn)生刺激反應(yīng)等，操作時(shí)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)度和最低成膜溫度的影響來確定最適宜的使用條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品及儀器

醋酸乙烯酯（VAc），工業(yè)級(jí)，塞拉尼斯（南京）化工有限公司；聚乙烯醇（PVA），工業(yè)級(jí)，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(jí)，沈陽浩博實(shí)業(yè)有限公司；過氧化氫，工業(yè)級(jí)，沈陽市民聯(lián)化工有限公司；酒石酸，工業(yè)級(jí)，杭州瑞晶生物科技有限公司；消泡劑，工業(yè)級(jí)，沈陽浩博實(shí)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(jì)，日本東機(jī)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(tái)式電熱恒溫干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；微機(jī)控制萬能試驗(yàn)機(jī)，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(shí)驗(yàn)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(jì)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(píng)價(jià)

黏度：采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)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(qiáng)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(yàn)溫度為23±2 ℃，40%～60%RH，卸壓后直接進(jìn)行干態(tài)剪切強(qiáng)度測試。濕態(tài)剪切強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)度開始隨TXIB的加入量的增加而增大，當(dāng)加入量為5%時(shí)達(dá)到干態(tài)剪切強(qiáng)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(shí)，使得聚合物膠膜的Tg值降低，內(nèi)聚力下降，剪切強(qiáng)度隨之下降。由濕態(tài)剪切強(qiáng)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(qiáng)度數(shù)值也變小。由RSD數(shù)值可說明，TXIB 對于濕態(tài)剪切強(qiáng)度的影響大于干態(tài)剪切強(qiáng)度的影響。基于上述，從實(shí)際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(shí)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。