乳液共混法水性功能樹脂的制備及性能研究.pdf

1、水性功能樹脂是上世紀70年代發(fā)展起來的高分子學(xué)科新領(lǐng)域，具有一系列獨特的無可替代的功能。同時，與有機溶劑型功能樹脂相比，具有無毒或低毒的優(yōu)點，符合目前社會對化工產(chǎn)品綠色環(huán)保的要求。因此近年來逐漸成為化工行業(yè)發(fā)展的重點，這一領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)不斷發(fā)展，產(chǎn)品的工業(yè)化不斷擴大，現(xiàn)已形成一個獨立的行業(yè)。 水性紙塑復(fù)膜膠是將紙質(zhì)和塑料黏合在一起的一種水溶性或者水乳性膠黏劑，其作為水性功能樹脂應(yīng)用的一個重要方面，近年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的

2、推廣應(yīng)用。但是與溶劑型膠黏劑相比，水性紙塑復(fù)膜膠還存在一些不足的地方，主要表現(xiàn)在高分子材料的溶解性及乳液的穩(wěn)定性較低；膠膜的耐水性有時候較差；在致密光滑的非極性薄膜表面的鋪展性差，導(dǎo)致復(fù)膜產(chǎn)品的剝離強度和剪切強度比較小等方面。因此，研究如何提高水性紙塑復(fù)膜膠的穩(wěn)定性、黏結(jié)強度等方面的性能就具有十分重要的意義。 本研究主要采用乳液共混的方法來實現(xiàn)對水性紙塑復(fù)膜膠用乳液的改性，論文主要內(nèi)容分為以下四個部分： 第一章 緒論

3、 綜述聚合物共混改性的目的、方法和特點，介紹乙烯-醋酸乙烯酯乳液(EVA乳液)和丙烯酸酯乳液的改性研究進展，概述本論文的研究背景、內(nèi)容及創(chuàng)新點。 第二章 EVA乳液與陽離子型苯丙乳液共混體系的研究 本章分別采用不同陽離子單體(DADMAC、DMAEMA、NVF)與苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酰胺(AM)通過乳液聚合的方法制取陽離子型苯丙乳液，考察了陽離子單體對單體總轉(zhuǎn)化率、陽離子單體轉(zhuǎn)化率及共聚物乳液

4、陽離子基濃度的影響。利用制取的陽離子型苯丙乳液作為交聯(lián)劑與EVA乳液共混，研制了一系列水性復(fù)膜膠，考察了交聯(lián)劑的陽離子基濃度及其用量對復(fù)膜膠性能的影響。結(jié)果表明： (1)在相同條件下，陽離子型苯丙乳液合成過程中陽離子單體的結(jié)構(gòu)對其轉(zhuǎn)化率及單體總轉(zhuǎn)化率影響比較大，DADMAC單體轉(zhuǎn)化率最高，接近60％，NVF單體轉(zhuǎn)化率最低，不足15％；單體總轉(zhuǎn)化率有DADMAC參與的反應(yīng)接近90％，而有DMAEMA參與的反應(yīng)不足75％；聚合物陽離

5、子基濃度有DADMAC參與反應(yīng)的陽離子型苯丙乳液最高，而有DMAEMA和NVF參與反應(yīng)的則相對比較低。 (2)3種陽離子型苯丙乳液對EVA乳液在復(fù)膜膠中的應(yīng)用均有一定影響，綜合考慮價格及應(yīng)用效果，選用DADMAC作為陽離子單體制取陽離子型苯丙乳液比較適宜。 (3)陽離子型苯丙乳液與EVA乳液共混1 h即達到穩(wěn)定狀態(tài)，乳液的黏度不再隨反應(yīng)時間而變化。且隨著共混乳液中苯丙乳液含量的增加，低陽離子基濃度苯丙乳液對共混乳液黏度的

6、影響逐漸增大，而高陽離子基濃度苯丙乳液的影響則不明顯。 (4)陽離子型苯丙乳液對共混乳液剝離強度有一定影響，在其含量為2％時影響最顯著，且低陽離子基濃度苯丙乳液的影響較高陽離子基濃度大。 第三章 EVA乳液基水性復(fù)膜膠的制備 本章以松香樹脂、萜稀樹脂和松香甘油樹脂為原料，通過轉(zhuǎn)相法制取了一系列水性增黏樹脂，研究其在EVA-增黏樹脂共混乳液中的作用。以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為表面改性劑對納米CaCO3

7、進行改性，研究改性條件對納米CaCO3改性效果的影響。利用上述改性納米CaCO3作為EVA一增黏樹脂共混乳液的填料，研究其對共混乳液黏結(jié)強度等性能的影響。結(jié)果表明： (1)隨著松香甘油樹脂乳液和萜烯樹脂乳液含量的增加，共混乳液的黏度總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在其含量為10％時共混乳液黏度最大，而松香樹脂乳液含量增加時，共混乳液的黏度不斷增大。在共混乳液中，隨著三種增黏樹脂含量的增加，EVA-增黏樹脂共混乳液的黏結(jié)強度均呈現(xiàn)先

8、增大后減小趨勢，在增黏樹脂含量為20％時，樹脂乳液的增黏效果均最達到最佳，其中松香樹脂乳液的增黏效果最好，萜烯樹脂乳液次之，松香改性甘油脂乳液增黏效果最差。 (2)強化松香和高分子乳化劑對增黏樹脂的增黏效果有一定的影響，以松香樹脂和強化松香樹脂為原料，采用高分子和低分子復(fù)合乳化劑制取的水性松香樹脂乳液對EVA乳液的增黏效果最好，當(dāng)松香樹脂含量為20％時，共混乳液黏結(jié)強度達到22N。而僅以松香為原料，采用單一乳化劑制取的松香樹脂乳

9、液增黏效果較差，相同條件下僅為20N。 (3)以十六烷基三甲基溴化銨作為表面改性劑，采用化學(xué)包覆法對納米CaCO3進行濕法改性時，在改性溫度為40℃、改性劑用量為1％時改性效果最佳。改性納米CaCO3加入共混乳液后能顯著提高復(fù)膜膠的干燥速度，且在其加入量為4％時共混乳液的黏結(jié)強度達到最大。 (4)以第一章合成的陽離子型苯丙乳液作為交聯(lián)劑對上述共混乳液進行交聯(lián)，制取了符合生產(chǎn)需要的水性紙塑復(fù)膜膠。 第四章 丙烯酸

10、酯共聚乳液體系的研究 本章采用乳液聚合工藝，分別以苯乙烯、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯為主要改性單體，以丙烯酸和甲基丙烯酸羥丙酯為功能單體合成丙烯酸酯共聚乳液，系統(tǒng)研究了聚合溫度、乳化劑、單體及其含量等對乳液聚合過程中單體轉(zhuǎn)化率、乳液穩(wěn)定性、黏度及黏結(jié)強度等的影響。利用乳液共混法制備了丙烯酸酯-增黏樹脂共混乳液。結(jié)果表明： (1)反應(yīng)溫度對單體轉(zhuǎn)化率和乳膠粒子大小有顯著影響，溫度越高，單體轉(zhuǎn)化率越高，溫度越低，乳膠粒徑越小

11、。 (2)苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯三種硬單體對丙烯酸丁酯的改性效果不同，其中苯乙烯對提高乳液的黏結(jié)強度效果最好，甲基丙烯酸甲酯次之，醋酸乙烯酯最差，前兩者以一定比例混合后能發(fā)揮不同改性單體間的協(xié)同作用，達到更好的改性效果。 (3)丙烯酸單體和甲基丙烯酸羥丙酯的加入能顯著提高乳液的黏度、和黏結(jié)強度、乳液膜的吸水率、表面張力。當(dāng)丙烯酸加入過量時，乳液黏度過大，黏結(jié)強度降低，甲基丙烯酸羥丙酯對乳液膜的表面張力影響不大