环保丙烯酸酯水性压敏胶的制备和性能研究材料学专业.docx

环保丙烯酸酯水性压敏胶的制备和性能研究 目录 1 引言 ....................................................................1 2 实验部分 ....................................................................1 2.1 实验目的 ....................................................................2 2.2试剂及仪器 ....................................................................2 2.3丙烯酸酯水性压敏胶的制备 ....................................................................2 2.4性能测试 ....................................................................4 2.5测试结果与对比 ....................................................................5 2.6分析 ....................................................................6 3总结 ....................................................................7 参考文献 ....................................................................8 图1：实验配料 ....................................................................3 图2：测试结果 ....................................................................5 环保丙烯酸酯水性压敏胶的制备和性能研究 摘要：丙烯酸酯水性压敏胶是胶黏剂中的一种重要种类，它以环保、无毒、成本较低、不易挥发、性能稳定等优点，充分满足了市场需求，本文主要论述了以Co-436为乳化剂，丁酯（BA）、醋酸乙烯（VAC）、丙烯酸（AA）为共聚单体，磷酸氢二钠（Na2）为缓冲剂，过硫酸铵（APS）为引发剂，采用乳化的实验工艺，制得了性能较好的丙烯酸酯水溶性压敏胶，通过各因素分析了对丙烯酸酯水溶性压敏胶性能的影响。 关键词：丙烯酸酯、水溶性、压敏胶、工艺、性能 1 引言 压敏胶是一种对压力有敏感的胶，它的种类分为橡胶型和树脂型两种，它是由原胶、增粘树脂、固化剂组成。而环保水性压敏胶与传统胶相比，环保无毒，涂布性能非常好，并且有很饱满的光泽度和透明度，不易变黄和分层，且不易挥发，储存时间可以很久，它也可以用在一些食品包装带上及小孩玩具上，绿色环保且安全，并且它生产投资少，性能也非常稳定，无论温度高至60℃还是低至-18℃它都能120小时不开胶也不起泡。它的市场也是非常广阔的，无论是木材行业还是建筑行业或汽车工业等都必须用到这些压敏胶黏剂。例如木材行业，以前用到的胶黏剂里是含有甲醛的，这对人们的生活也是有很大的影响，而现在研制的胶黏剂是环保无公害的，对人们的生活也是非常有意义的；例如建筑行业，现在的人们都追求绿色环保的高品质家居生活，家庭装修也都采用了无甲醛、无环境污染的白乳胶，像那些对人类健康有害的胶黏剂势必会被这些环保无毒的胶黏剂所替代；例如汽车行业，用到胶黏剂的地方也是很多的，但它们对胶黏剂的要求是很高的，胶黏剂的质量、性能和安全性必须是很好的。 而我今天论述的丙烯酸酯水性压敏胶就属于胶黏剂中的一个种类，主要涉及的黏制品的基材为PET、PP、铝箔。丙烯酸酯压敏胶是由主要单体、官能单体和交联剂共同聚合而成的。主要单体分为功能性单体、软单体、硬单体，主要调节压敏胶的软硬程度，使其达到产品的一定性能；而官能单体和交联剂就是使压敏胶有一定的交联作用，改善它的分子结构，增强它的粘接性能。 2 实验部分 2.1实验目的 获得性能较好的压敏胶（剥离强度高、持粘好）。 2.2试剂、仪器及容器 试剂：1.乳化剂：Co-436；2.单体：丁酯（BA）、醋酸乙烯（VAC）、丙烯酸（AA）；3.缓冲剂：磷酸氢二钠（Na2）；4.引发剂：过硫酸铵（APS）；5.分子质量调节剂：十二硫醇（R12SH）。 仪器：JA5003B电子天平（上海天美天平仪器有限公司）；YP2001N电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；JB系列搅拌机调速器、JB300-D型强力电动搅拌机（上海标本模型厂）；数显智能型恒温水浴锅（上海波络实验设备有限公司）；101A-2型电热鼓风干燥箱（上海实验仪器有限公司）；YG020B型电子单纱强力机（常州第二纺织机械有限公司）；CZY-G型初粘性测试仪器；NDJ-I型旋转式粘度计（上海衡平仪器仪表厂）。 容器：十二个四口烧瓶、六个分液漏斗、六个150毫升的烧杯、六个500毫升的烧杯、一个100毫升的烧杯、两个胶头滴管、玻璃棒、六个温度计、六个冷凝管。 2.3丙烯酸酯水性压敏胶的制备 2.3.1实验配料 实验序号 试剂 a(空白实验) b c d e f ① Co-436 H2O 3g 110g 4g 110g 3g 110g 3g 110g 3g 110g 3g 110g ② BA VAC AA 320g 18g 6g 320g 18g 6g 325g 18g 3g 312g 27g 6g 320g 18g 6g 320g 18g 6g Na2（缓冲剂） 1g 1g 1g 1g 1g 1g APS（引发剂） 0.5g 0.5g 0.5g 0.5g 0.5g 0.5g H2O 120g 120g 120g 120g 120g 120g APS（引发剂） 1g 1g 1g 1g 1g 1g H2O 5g 5g 5g 5g 5g 5g R12SH 2d/4d 2d/4d 2d/4d 2d/4d - 2d/4d 氨水 加 加 加 加 加 不加 2.3.2实验步骤 一、 预乳化 把a中的①用烧杯称量后加入四口烧瓶里，用搅拌机搅拌均匀，然后②用烧杯称量后搅拌均匀倒入分液漏斗里，使其均匀滴加入四口烧瓶中，在四口烧瓶中充分搅拌。在40分钟至60分钟内滴完，并保持它的机械稳定性。滴加完后，取下分液漏斗，取17g乳液备用，再加入十二硫醇2滴，充分搅拌15分钟后取68g乳液备用，最后加入十二硫醇4滴，充分搅拌15分钟后，停止搅拌备用。 二、 乳化反应 把磷酸氢二钠称量后加入反应的四口烧瓶里，搅拌均匀，加热慢升温至80℃~82℃，再加入过硫酸铵，待溶解后滴加入17g预乳液，20分钟内滴完，再加入过硫酸铵引发剂溶液12滴，同时滴加68g预乳液，50分钟内滴完，余下部分乳液在180分钟内滴完，每间隔10分钟补加一次过硫酸铵引发剂溶液6滴。全部预乳液滴完后把剩余引发剂溶液一次性加入，升温至85℃保温2小时后冷却，冷却到60℃加入氨水来增粘并调节其PH值达到6，然后继续冷却，冷却至45℃以下过滤出料。 b、c、d、e、f按照上述步骤同样操作，但最后f冷却完后不加氨水，降温至45摄氏度后直接出料。 2.4性能测试 2.4.1 PH值测定 将少量水胶均匀涂抹于PH值试纸上，对比PH值对照表，得出PH值。 2.4.2 粘度测定 将水性压敏胶倒入烧杯中，并用旋转式粘度计2号转子测试其粘度。 2.4.3 固含量测定 取1克左右乳液，将其均匀倒入折叠好的锡箔纸中，然后放入110度烘箱内烘1小时，过后拿出冷却，并称重算出固含量。 2.4.4 初粘性测定 将做好的六瓶水性压敏胶分别涂于PET上，然后放入烘箱烘五分钟，然后将他们裁成条状，并放于测试初粘的尺寸板下，用斜面滚球的方法，先用酒精擦拭小钢球与斜面轨道，然后让斜面上的小钢球滚下与PET上的压敏胶接触，小钢球停下的位置就是此压敏胶的初粘。 2.4.5 持粘性测定 将六个小样条状PET贴于三个不同的小钢板上，然后将他们垂直挂在测试持粘的架子上，下面分别挂上同样重量的砝码。一定时间过去后，如若小样发生位移，并掉落，那这掉落的时间便代表他们的持粘时长。 2.4.6 剥离强度测定 将小样固定在拉力机上，靠机器外力将它剥离，看它能承受的最大力为多少，机器上显示的平俊峰数据便是压敏胶被剥离时的最大承受力，10分钟测一次，2小时后再测一次，两次的数据是不同的。 2.5测试结果与对比 实验序号 性能 a（空白） b c d e f 初粘 0.5厘米 1厘米 1.5厘米 1厘米 1.5厘米 1厘米 10分钟剥离强度 21.9牛顿 18.7牛顿 12.1牛顿 15.3牛顿 9.7牛顿 20.4牛顿 2小时剥离强度 23.1牛顿 21.3牛顿 10.7牛顿 18.3牛顿 10.6牛顿 21.3牛顿 持粘 1天5小时20分钟 19小时18分钟 1小时 9小时48分钟 14小时32分钟 21小时46分钟 粘度 400cp 325cp 275cp 150cp 375cp 80cp 固含量 57.30% 57.74% 59.63% 58.73% 57.58% 55.43% PH值 6 6 6 6 6 4 由上述测试结果得知：a号丙烯酸酯水性压敏胶效果最好，它的剥离强度和持粘时长是最高的。 2.6分析 2.6.1主要因素 由b与a的实验结果可知，当乳化剂含量为3g时，剥离强度与持粘最好，性能最佳。当乳化剂过量时，未参与反应的乳化剂会存在于原胶中，随时间变化而渗出，于胶带表面形成一层膜，影响该胶的剥离强度与持粘，使其性能变差。 由c与a的实验结果可知，当参与反应的交联剂丙烯酸含量减少时，原胶体系中的高分子链的交联程度会降低，导致分子间作用力减小，从而使得原胶的剥离强度和持粘时长会降低，无法达到产品所要求的性能。 由d与a的实验结果可知，当参与反应的单体醋酸乙烯含量增加，由于醋酸乙烯的剥离化温度较低，从而会使原胶中的共聚物的剥离化温度降低，所以当原胶被烘干后，会使得原胶很软，粘度降低，从而导致所制原胶的剥离强度与持粘时长降低。 由e与a的实验结果可知，当加入分子质量调节剂十二硫醇时，会使原胶中的高分子获得合适的分子量分布，使原胶中的分子结构更加牢固，粘度增加，从而使原胶的剥离强度和持粘时长达到产品所要求的性能，而不加十二硫醇，原胶中的分子量没有得到合适的分布，所以会导致剥离强度和持粘时长降低。 由f与a的实验结果可知，氨水作为PH值调节剂及稳定剂，有助于调节原胶体系中的氢离子浓度，影响了乳化剂中的亲水基团的乳化作用，使乳胶粒子可以更稳定的分散，而不加氨水的原胶体系中，氢离子浓度过高，使乳胶粒子无法稳定的分散，使得所制原胶体系不稳定，分子结构不牢固，粘度不大，所以它的剥离强度和持粘时长较低。 2.6.2其他因素 ①反应条件的影响 刚开始预乳化时的搅拌速度、反应的时间和反映的温度都对实验过程有很大的影响。预乳化时，一定要保证乳液的机械稳定性，调整它的搅拌速度，使乳液能均匀分散并充分反应，不然瓶壁会出现较多凝胶。而在开始乳化时，反应的温度也很重要