環(huán)保丙烯酸酯水性壓敏膠的制備和性能研究材料學(xué)專業(yè)

1、環(huán)保丙烯酸酯水性壓敏膠的制備和性能研究目錄1 引言.12 實(shí)驗(yàn)部分.12.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?22.2試劑及儀器.22.3丙烯酸酯水性壓敏膠的制備.22.4性能測(cè)試.42.5測(cè)試結(jié)果與對(duì)比.52.6分析.63總結(jié).7參考文獻(xiàn).8圖1：實(shí)驗(yàn)配料.3圖2：測(cè)試結(jié)果.5環(huán)保丙烯酸酯水性壓敏膠的制備和性能研究摘要：丙烯酸酯水性壓敏膠是膠黏劑中的一種重要種類，它以環(huán)保、無毒、成本較低、不易揮發(fā)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，充分滿足了市場(chǎng)需求，本文主要論述了以Co-436為乳化劑，丁酯（BA）、醋酸乙烯（VAC）、丙烯酸（AA）為共聚單體，磷酸氫二鈉（Na2）為緩沖劑，過硫酸銨（APS）為引發(fā)劑，采用乳化的實(shí)驗(yàn)工藝，制得了

2、性能較好的丙烯酸酯水溶性壓敏膠，通過各因素分析了對(duì)丙烯酸酯水溶性壓敏膠性能的影響。關(guān)鍵詞：丙烯酸酯、水溶性、壓敏膠、工藝、性能1 引言壓敏膠是一種對(duì)壓力有敏感的膠，它的種類分為橡膠型和樹脂型兩種，它是由原膠、增粘樹脂、固化劑組成。而環(huán)保水性壓敏膠與傳統(tǒng)膠相比，環(huán)保無毒，涂布性能非常好，并且有很飽滿的光澤度和透明度，不易變黃和分層，且不易揮發(fā)，儲(chǔ)存時(shí)間可以很久，它也可以用在一些食品包裝帶上及小孩玩具上，綠色環(huán)保且安全，并且它生產(chǎn)投資少，性能也非常穩(wěn)定，無論溫度高至60還是低至-18它都能120小時(shí)不開膠也不起泡。它的市場(chǎng)也是非常廣闊的，無論是木材行業(yè)還是建筑行業(yè)或汽車工業(yè)等都必須用到這些壓敏膠黏

3、劑。例如木材行業(yè)，以前用到的膠黏劑里是含有甲醛的，這對(duì)人們的生活也是有很大的影響，而現(xiàn)在研制的膠黏劑是環(huán)保無公害的，對(duì)人們的生活也是非常有意義的；例如建筑行業(yè)，現(xiàn)在的人們都追求綠色環(huán)保的高品質(zhì)家居生活，家庭裝修也都采用了無甲醛、無環(huán)境污染的白乳膠，像那些對(duì)人類健康有害的膠黏劑勢(shì)必會(huì)被這些環(huán)保無毒的膠黏劑所替代；例如汽車行業(yè)，用到膠黏劑的地方也是很多的，但它們對(duì)膠黏劑的要求是很高的，膠黏劑的質(zhì)量、性能和安全性必須是很好的。而我今天論述的丙烯酸酯水性壓敏膠就屬于膠黏劑中的一個(gè)種類，主要涉及的黏制品的基材為PET、PP、鋁箔。丙烯酸酯壓敏膠是由主要單體、官能單體和交聯(lián)劑共同聚合而成的。主要單體分為功

4、能性單體、軟單體、硬單體，主要調(diào)節(jié)壓敏膠的軟硬程度，使其達(dá)到產(chǎn)品的一定性能；而官能單體和交聯(lián)劑就是使壓敏膠有一定的交聯(lián)作用，改善它的分子結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)它的粘接性能。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康墨@得性能較好的壓敏膠（剝離強(qiáng)度高、持粘好）。2.2試劑、儀器及容器試劑：1.乳化劑：Co-436；2.單體：丁酯（BA）、醋酸乙烯（VAC）、丙烯酸（AA）；3.緩沖劑：磷酸氫二鈉（Na2）；4.引發(fā)劑：過硫酸銨（APS）；5.分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：十二硫醇（R12SH）。儀器：JA5003B電子天平（上海天美天平儀器有限公司）；YP2001N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；JB系列攪拌機(jī)調(diào)速器、JB300-D

5、型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)（上海標(biāo)本模型廠）；數(shù)顯智能型恒溫水浴鍋（上海波絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；101A-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；YG020B型電子單紗強(qiáng)力機(jī)（常州第二紡織機(jī)械有限公司）；CZY-G型初粘性測(cè)試儀器；NDJ-I型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)（上海衡平儀器儀表廠）。容器：十二個(gè)四口燒瓶、六個(gè)分液漏斗、六個(gè)150毫升的燒杯、六個(gè)500毫升的燒杯、一個(gè)100毫升的燒杯、兩個(gè)膠頭滴管、玻璃棒、六個(gè)溫度計(jì)、六個(gè)冷凝管。2.3丙烯酸酯水性壓敏膠的制備2.3.1實(shí)驗(yàn)配料 實(shí)驗(yàn)序號(hào)試劑a(空白實(shí)驗(yàn))bcdef Co-436H2O3g110g4g110g3g110g3g110g3g110g3g110g

6、 BAVACAA320g18g6g320g18g6g325g18g3g312g27g6g320g18g6g320g18g6gNa2（緩沖劑）1g1g1g1g1g1gAPS（引發(fā)劑）0.5g0.5g0.5g0.5g0.5g0.5gH2O120g120g120g120g120g120gAPS（引發(fā)劑）1g1g1g1g1g1gH2O5g5g5g5g5g5gR12SH2d/4d2d/4d2d/4d2d/4d-2d/4d氨水加加加加加不加2.3.2實(shí)驗(yàn)步驟1、 預(yù)乳化把a(bǔ)中的用燒杯稱量后加入四口燒瓶里，用攪拌機(jī)攪拌均勻，然后用燒杯稱量后攪拌均勻倒入分液漏斗里，使其均勻滴加入四口燒瓶中，在四口燒瓶中充分?jǐn)?/p>

7、拌。在40分鐘至60分鐘內(nèi)滴完，并保持它的機(jī)械穩(wěn)定性。滴加完后，取下分液漏斗，取17g乳液備用，再加入十二硫醇2滴，充分?jǐn)嚢?5分鐘后取68g乳液備用，最后加入十二硫醇4滴，充分?jǐn)嚢?5分鐘后，停止攪拌備用。2、 乳化反應(yīng)把磷酸氫二鈉稱量后加入反應(yīng)的四口燒瓶里，攪拌均勻，加熱慢升溫至8082，再加入過硫酸銨，待溶解后滴加入17g預(yù)乳液，20分鐘內(nèi)滴完，再加入過硫酸銨引發(fā)劑溶液12滴，同時(shí)滴加68g預(yù)乳液，50分鐘內(nèi)滴完，余下部分乳液在180分鐘內(nèi)滴完，每間隔10分鐘補(bǔ)加一次過硫酸銨引發(fā)劑溶液6滴。全部預(yù)乳液滴完后把剩余引發(fā)劑溶液一次性加入，升溫至85保溫2小時(shí)后冷卻，冷卻到60加入氨水來增粘并

8、調(diào)節(jié)其PH值達(dá)到6，然后繼續(xù)冷卻，冷卻至45以下過濾出料。b、c、d、e、f按照上述步驟同樣操作，但最后f冷卻完后不加氨水，降溫至45攝氏度后直接出料。2.4性能測(cè)試2.4.1 PH值測(cè)定將少量水膠均勻涂抹于PH值試紙上，對(duì)比PH值對(duì)照表，得出PH值。2.4.2 粘度測(cè)定將水性壓敏膠倒入燒杯中，并用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)2號(hào)轉(zhuǎn)子測(cè)試其粘度。2.4.3 固含量測(cè)定取1克左右乳液，將其均勻倒入折疊好的錫箔紙中，然后放入110度烘箱內(nèi)烘1小時(shí)，過后拿出冷卻，并稱重算出固含量。2.4.4 初粘性測(cè)定將做好的六瓶水性壓敏膠分別涂于PET上，然后放入烘箱烘五分鐘，然后將他們裁成條狀，并放于測(cè)試初粘的尺寸板下，用斜面

9、滾球的方法，先用酒精擦拭小鋼球與斜面軌道，然后讓斜面上的小鋼球滾下與PET上的壓敏膠接觸，小鋼球停下的位置就是此壓敏膠的初粘。2.4.5 持粘性測(cè)定將六個(gè)小樣條狀PET貼于三個(gè)不同的小鋼板上，然后將他們垂直掛在測(cè)試持粘的架子上，下面分別掛上同樣重量的砝碼。一定時(shí)間過去后，如若小樣發(fā)生位移，并掉落，那這掉落的時(shí)間便代表他們的持粘時(shí)長(zhǎng)。2.4.6 剝離強(qiáng)度測(cè)定將小樣固定在拉力機(jī)上，靠機(jī)器外力將它剝離，看它能承受的最大力為多少，機(jī)器上顯示的平俊峰數(shù)據(jù)便是壓敏膠被剝離時(shí)的最大承受力，10分鐘測(cè)一次，2小時(shí)后再測(cè)一次，兩次的數(shù)據(jù)是不同的。2.5測(cè)試結(jié)果與對(duì)比 實(shí)驗(yàn)序號(hào)性能a（空白）bcdef初粘0.5厘

10、米1厘米1.5厘米1厘米1.5厘米1厘米10分鐘剝離強(qiáng)度21.9牛頓18.7牛頓12.1牛頓15.3牛頓9.7牛頓20.4牛頓2小時(shí)剝離強(qiáng)度23.1牛頓21.3牛頓10.7牛頓18.3牛頓10.6牛頓21.3牛頓持粘1天5小時(shí)20分鐘19小時(shí)18分鐘1小時(shí)9小時(shí)48分鐘14小時(shí)32分鐘21小時(shí)46分鐘粘度400cp325cp275cp150cp375cp80cp固含量57.30%57.74%59.63%58.73%57.58%55.43%PH值666664由上述測(cè)試結(jié)果得知：a號(hào)丙烯酸酯水性壓敏膠效果最好，它的剝離強(qiáng)度和持粘時(shí)長(zhǎng)是最高的。2.6分析2.6.1主要因素由b與a的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)乳

11、化劑含量為3g時(shí)，剝離強(qiáng)度與持粘最好，性能最佳。當(dāng)乳化劑過量時(shí)，未參與反應(yīng)的乳化劑會(huì)存在于原膠中，隨時(shí)間變化而滲出，于膠帶表面形成一層膜，影響該膠的剝離強(qiáng)度與持粘，使其性能變差。由c與a的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)參與反應(yīng)的交聯(lián)劑丙烯酸含量減少時(shí)，原膠體系中的高分子鏈的交聯(lián)程度會(huì)降低，導(dǎo)致分子間作用力減小，從而使得原膠的剝離強(qiáng)度和持粘時(shí)長(zhǎng)會(huì)降低，無法達(dá)到產(chǎn)品所要求的性能。由d與a的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)參與反應(yīng)的單體醋酸乙烯含量增加，由于醋酸乙烯的剝離化溫度較低，從而會(huì)使原膠中的共聚物的剝離化溫度降低，所以當(dāng)原膠被烘干后，會(huì)使得原膠很軟，粘度降低，從而導(dǎo)致所制原膠的剝離強(qiáng)度與持粘時(shí)長(zhǎng)降低。由e與a的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可

12、知，當(dāng)加入分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑十二硫醇時(shí)，會(huì)使原膠中的高分子獲得合適的分子量分布，使原膠中的分子結(jié)構(gòu)更加牢固，粘度增加，從而使原膠的剝離強(qiáng)度和持粘時(shí)長(zhǎng)達(dá)到產(chǎn)品所要求的性能，而不加十二硫醇，原膠中的分子量沒有得到合適的分布，所以會(huì)導(dǎo)致剝離強(qiáng)度和持粘時(shí)長(zhǎng)降低。由f與a的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，氨水作為PH值調(diào)節(jié)劑及穩(wěn)定劑，有助于調(diào)節(jié)原膠體系中的氫離子濃度，影響了乳化劑中的親水基團(tuán)的乳化作用，使乳膠粒子可以更穩(wěn)定的分散，而不加氨水的原膠體系中，氫離子濃度過高，使乳膠粒子無法穩(wěn)定的分散，使得所制原膠體系不穩(wěn)定，分子結(jié)構(gòu)不牢固，粘度不大，所以它的剝離強(qiáng)度和持粘時(shí)長(zhǎng)較低。2.6.2其他因素反應(yīng)條件的影響剛開始預(yù)乳化時(shí)的攪

13、拌速度、反應(yīng)的時(shí)間和反映的溫度都對(duì)實(shí)驗(yàn)過程有很大的影響。預(yù)乳化時(shí)，一定要保證乳液的機(jī)械穩(wěn)定性，調(diào)整它的攪拌速度，使乳液能均勻分散并充分反應(yīng)，不然瓶壁會(huì)出現(xiàn)較多凝膠。而在開始乳化時(shí)，反應(yīng)的溫度也很重要，在合適的溫度下，引發(fā)劑才會(huì)受熱分解與乳液發(fā)生反應(yīng)，起到引發(fā)作用，而反應(yīng)時(shí)間是指在一定時(shí)間內(nèi)完成乳化反應(yīng)，這樣才能達(dá)到產(chǎn)品所要求的性能，就比如一樣產(chǎn)品，它還在保質(zhì)期中那就是還有用的，一旦超過保質(zhì)期時(shí)間，那就沒用了，所以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一種產(chǎn)品是非常重要的，只有這樣的產(chǎn)品做出來才是極好的。引發(fā)劑用量的影響實(shí)驗(yàn)時(shí)每10分鐘滴加的引發(fā)劑一定是固定的滴數(shù)，除了剛開始17g乳液滴完加入12滴以外，其他都是固定

14、6滴，如若引發(fā)劑加多，便會(huì)影響實(shí)驗(yàn)反應(yīng)速率，發(fā)生爆聚，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。涂布量的影響涂布量不但會(huì)影響壓敏膠的剝離強(qiáng)度的大小，也會(huì)破壞原膠中的分子結(jié)構(gòu)。如果涂布量大的話，那原膠的剝離強(qiáng)度也會(huì)大，且它的分子結(jié)構(gòu)也會(huì)很容易地被破壞，因此也會(huì)影響壓敏膠的性能。不同基材的影響在測(cè)試剝離強(qiáng)度時(shí)，壓敏膠制品的基材也不一樣，有PET、PP、鋁箔等。它們也會(huì)發(fā)生形變，它們的厚度和軟硬度對(duì)剝離強(qiáng)度的大小也有很大的影響。當(dāng)基材比較薄，比如PET、PP時(shí)，壓敏膠涂在上面發(fā)生的形變非常小，所以對(duì)剝離強(qiáng)度的大小沒什么太大的影響，但一旦基材變厚，比如鋁箔，當(dāng)壓敏膠涂在上面，發(fā)生的形變就會(huì)變大，從而使剝離強(qiáng)度的大小也會(huì)有較

15、大的變化，所以一般厚的基材比薄的基材對(duì)壓敏膠的剝離強(qiáng)度的影響更大些。3 總結(jié)隨著市場(chǎng)需求的增大，人們對(duì)壓敏膠的需要越來越大，而丙烯酸酯水溶性壓敏膠憑借它的環(huán)保、無毒、成本較低的優(yōu)勢(shì)，在壓敏膠的領(lǐng)域大規(guī)模發(fā)展并廣泛應(yīng)用著。丙烯酸酯水溶性壓敏膠是以水為溶劑，單體發(fā)生聚合反應(yīng)形成聚合物，穩(wěn)定分散在水中。由于丙烯酸酯水溶性壓敏膠的溶劑為水，所以在涂布過程中是非常安全的，不會(huì)傷及身體，也不會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成影響，而且它的成本及價(jià)格也非常便宜，采購(gòu)便利。但是，它的品種過于單一，具有局限性。例如雙面膠只能涂于雙面，紙質(zhì)壓敏膠帶只能涂于紙質(zhì)上，鋁箔膠帶只能涂于鋁箔上，而且它的性能還未能達(dá)到萬能膠的性能，只是為了它的便利性。希望在不久的將來，能實(shí)現(xiàn)它萬能的性能，并讓它朝著萬能化方向發(fā)展。4 參考文獻(xiàn)【1】李淑娟、劉祥萱、王煊軍. 丙烯酸酯微