一种低粘度醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液及其合成方法和用途 技术领域 本发明涉及一种醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液 ( 以下简称 VAE 乳液 ), 尤其涉及一种低 粘度 VAE 乳液及其合成方法。
技术背景 玻璃纤维网格布具有质轻、 抗拉强度高、 耐高温、 耐腐蚀的特点, 在国内外广泛用 作内外墙的增强及保温, 其使用量及出口量在逐年增大。玻纤网格布的质量除了与玻璃纤 维的成份有关外, 还与网格布定型胶的性能有相当直接的关系。 根据产品应用性能的要求, 网布要具有柔软、 不粘连和耐碱腐蚀的特点。 早期的聚合物树脂涂层大多为有机溶剂型, 易 造成环境污染, 并对人体有害。
目前玻璃纤维定型胶的主要原料是聚丙烯酸酯乳液, 它存在网格布的手感发硬、 易折损、 耐碱保留率较低等缺点, 影响玻纤网格布的质量, 使其在应用推广受到较大的影 响。
发明内容 本发明的目的在于提供一种既柔软、 定位效果好、 耐碱保留率高的 VAE 乳液。
本发明的另一目的在于提供一种上述 VAE 乳液的合成方法。
本发明的又一目的在于提供上述 VAE 乳液在玻纤网格布固结定型领域中的应用。
本发明的目的是这样实现的 :
一种低粘度 VAE 乳液, 其特征在于 : 它是通过包括单体、 引发体系、 乳化体系为原 料制得, 所述单体为醋酸乙烯、 乙烯和丙烯酰胺类单体 ; 所述引发体系包括双氧水、 过硫酸 盐和还原剂 ; 所述乳化体系包括复合乳化剂和保护胶体。
上述丙烯酰胺类单体优选为丙烯酰胺或 / 和甲叉双丙烯酰胺。
上述引发体系中的还原剂优选为甲醛次硫酸盐或 / 和异抗坏血酸盐或 / 和亚硫酸 氢盐 ; 上述过硫酸盐优选为过硫酸钾、 过硫酸铵或过硫酸钠。
上述复合乳化剂是由非离子乳化剂和两性乳化剂组成 ; 所述非离子乳化剂优选为 辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚, 所述两性乳化剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐 或酚醚硫酸铵盐。
上述保护胶体为羟乙基纤维素或 / 和羧甲基纤维素或 / 和羟丙基纤维素或 / 和聚 乙烯醇。
制备上述低粘度 VAE 乳液的原料中还包括有 pH 值调节剂和去离子水 ; 所述 pH 值 调节剂为强碱弱酸盐, 所述强碱弱酸盐优选为碳酸氢盐或 / 和醋酸盐。
进一步, 制备上述低粘度 VAE 乳液的各原料按以下质量份计为 :
单体 : 醋酸乙烯 70 ~ 90 份, 乙烯 10 ~ 30 份, 丙烯酰胺类单体 2 ~ 10 份 ;
乳化体系 : 上述复合乳化液 3.0 ~ 4.5 份, 上述保护胶体 0.3 ~ 0.6 份 ; 所述复合 乳化液由 1.5 ~ 2.5 份的非离子乳化剂和 1.5 ~ 2 份的两性乳化剂组成 ;
引发体系 : 0.1 ~ 0.2 份过氧化氢, 过硫酸盐 0.35 ~ 0.5 份, 还原剂 0.06 ~ 0.09份; pH 调节剂 : 强碱弱酸盐 0.3 ~ 0.6 份 ;
去离子水 : 75 ~ 100 份。
上述低粘度 VAE 乳液的合成方法, 包括以下步骤 :
a. 原料准备 : 分别配制上述乳化剂溶液体系、 引发剂溶液体系、 丙烯酰胺类单体 溶液和 pH 调节剂溶液 ;
b. 投料生产 : 向上述乳化剂溶液体系中加入醋酸乙烯, 同时加入乙烯升压至设定 压力 2.0 ~ 3.0MPa ; 温度升至 60 ~ 70℃时, 加入引发剂溶液体系, 温度升至 75 ~ 80℃, 压 力达到 3.0 ~ 5.0MPa 时, 加入剩余的醋酸乙烯, 反应釜温度控制在 75 ~ 85℃ ; 醋酸乙烯加 完后, 接着滴加丙烯酰胺类单体溶液, 切断乙烯, 保温 40 ~ 45min, 降温到 50 ~ 60℃, 经脱 泡、 过滤、 冷却, 加入 pH 调节剂溶液, 搅拌均匀, 出料。
具体地说, 上述低粘度 VAE 乳液的合成方法, 是按以下步骤进行 :
a. 原料的准备
1) 配制乳化剂溶液体系 : 乳化剂槽内加入 40 ~ 55 份去离子水、 0.3 ~ 0.6 份保护 胶体、 3.0 ~ 4.5 份复合乳化液, 启动搅拌器, 升温至 50 ~ 70℃搅拌 30min, 充分混合溶解 ;
2) 配制引发剂溶液体系 :
引发剂槽 a 加入 1.5 ~ 2.0 份去离子水、 0.04 ~ 0.05 份还原剂, 搅拌溶解 ;
引发剂槽 b 加入 18 ~ 20 份去离子水、 0.35 ~ 0.5 份过硫酸盐、 0.1 ~ 0.2 份强碱 弱酸盐, 搅拌溶解 ;
3) 配制丙烯酰胺类单体溶液 : 加入 10 ~ 15 份去离子水, 2 ~ 10 份丙烯酰胺类单 体, 启动搅拌器, 混合均匀。
4) 整理槽 a 中加入 0.02 ~ 0.04 份还原剂、 2 ~ 3 份去离子水, 混合溶解 ;
整理槽 b 中加入 0.1 ~ 0.2 份过氧化氢、 2 ~ 3 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 pH 调节剂溶液 : 0.2 ~ 0.4 份强碱弱酸盐 ; 1.5 ~ 2 份去离子水 ;
b. 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 10 ~ 15 份的醋酸乙烯泵入反应 釜、 搅拌均匀, 同时加入乙烯升压至设定压力 2.0 ~ 3.0MPa ; 温度升至 60 ~ 70℃时, 泵入 引发剂槽 a 中的液体, 滴加引发剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 75 ~ 80℃, 压力达到 3.0 ~ 5.0MPa 时, 滴加剩余的醋酸乙烯, 反应釜温度控制在 75 ~ 85℃, 连续滴加 2 ~ 3 个 小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯酰胺类单体溶液 0.5 ~ 1 个小时, 引发剂槽 b 中液体 与丙烯酰胺类单体同时滴完。切断乙烯, 乙烯加入总量为 10 ~ 30 份 ; 同时加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 40 ~ 45min, 降温到 50 ~ 60℃, 经脱泡、 过滤、 冷却, 加入 pH 调节剂溶液 搅拌均匀, 出料。
更具体地说, 上述低粘度 VAE 乳液的合成方法, 是按以下步骤进行 :
a. 原料的准备
1) 配制乳化剂溶液体系 : 乳化剂槽内加入 45 份去离子水、 0.4 份保护胶体、 3.5 份 复合乳化液, 启动搅拌器, 升温至 60℃搅拌 30min, 充分混合溶解 ;
2) 配制引发剂溶液体系 :
引发剂槽 a 加入 1.8 份去离子水、 0.045 份还原剂, 搅拌溶解 ;
引发剂槽 b 加入 19 份去离子水、 0.4 份过硫酸盐、 0.1 份强碱弱酸盐, 搅拌溶解 ;
3) 配制丙烯酰胺类单体溶液 : 加入 13 份去离子水, 6 份丙烯酰胺类单体, 启动搅拌 器, 混合均匀。
4) 整理槽 a 中加入 0.03 份还原剂、 2.5 份去离子水, 混合溶解 ;
整理槽 b 中加入 0.1 份过氧化氢、 2.5 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 pH 调节剂溶液 : 0.3 份强碱弱酸盐 ; 1.8 份去离子水 ;
b. 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 10 份的醋酸乙烯泵入反应釜、 搅 拌均匀, 同时加入乙烯升压至设定压力 2.0MPa ; 温度升至 60℃时, 泵入引发剂槽 a 中的液 体, 滴加引发剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 80℃, 压力达到 4.0MPa 时, 滴加剩余的 65 份醋酸乙烯, 反应釜温度控制在 80℃, 连续滴加 2 个小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯 酰胺类单体溶液 0.8 个小时, 引发剂槽 b 中液体与丙烯酰胺类单体同时滴完。切断乙烯, 乙 烯加入总量为 15 份 ; 同时加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 40min, 降温到 50℃, 经脱泡、 过 滤、 冷却, 加入 pH 调节剂溶液搅拌均匀, 出料。 上述 VAE 乳液作为粘合剂在玻纤网格布固结定型领域中的应用。
本发明具有如下有益效果 :
(1) 本发明低粘度 VAE 乳液柔韧性好、 定位效果好、 耐碱保留率高, 其在 5%的 NaOH 溶液中浸泡 28 天后强度保留 80%左右 ; 且易于施工、 甲醛含量低, 无压敏性, 剪切稳定性 好; 可应用于无纺布粘接、 玻纤网格布粘接, 特别适用于作为粘合剂应用于玻纤网格布固结 定型领域。
(2) 本发明低粘度 VAE 乳液的合成方法中采用非离子乳化剂与两性乳化剂的复合 乳化液和保护胶体混合使用作为乳化体系, 使得最终产品滤渣少。
(3) 本发明低粘度 VAE 乳液的合成方法中的部分物料采用滴加方式, 使其能均匀 加入到体系中, 反应平稳。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述, 有必要在此指出的是, 以下实施例只用 于对本发明进行进一步的说明, 不能理解为对本发明保护范围的限制, 该领域的技术熟练 人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例 1
一种低粘度醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的合成方法 :
(1) 原料的准备
1) 配制乳化剂体系 : 乳化剂槽内加入 45 份去离子水、 0.3 份羟乙基纤维素、 壬基 酚聚氧乙烯醚 1.5 份和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 1.5 份, 启动搅拌器, 升温至 60 ℃搅拌 30min, 充分混合溶解 ;
2) 配制引发剂溶液 : 引发剂槽 a 加入 1.5 份去离子水、 0.04 份甲醛次硫酸氢钠, 搅 拌溶解 ; 引发剂槽 b 加入 18 份去离子水、 0.35 份过硫酸钠、 0.1 份碳酸氢钠, 搅拌溶解 ;
3) 配制甲叉丙烯酰胺单体溶液 : 加入 10 份去离子水, 2 份甲叉丙烯酰胺单体, 启动搅拌器, 混合均匀。
4) 整理槽 a 中加入 0.02 份甲醛次硫酸氢钠、 2 份去离子水, 混合溶解 ; 整理槽 b 中 加入 0.1 份过氧化氢、 2 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 pH 调节剂溶液 : 其中包括 0.3 份碳酸氢钠 ; 1.5 份去离子水。
(2) 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 10 份的醋酸乙烯泵入反应釜, 同 时加入乙烯升压至设定压力 2.0MPa ; 温度升至 60℃时, 加入引发剂槽 a 中的液体, 滴加引 发剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 75℃, 压力达到 3.0MPa 时, 滴加 65 份醋酸乙烯, 反 应釜温度控制在 75℃ ; 连续滴加 2 个小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯酰胺类单体溶液 0.5 个小时, 引发剂槽 b 中液体与甲叉丙烯酰胺单体同时滴完, 切断乙烯, 乙烯加入总量为 10 份。同时加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 40min, 降温到 50℃, 经脱泡、 过滤、 冷却, 加 入 pH 调节剂溶液搅拌均匀, 出料。
(3) 低粘度 VAE 乳液的性能指标
项目 指标
外观 白色乳液 玻璃化转变温度℃ 5
固含量% 50.3
粘度 mpa·s, 25℃ 210
pH 5.6
甲醛含量% 0.014
粒径 um 0.7
残余 VAC,% 0.11
实施例 2
一种低粘度醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的合成方法 :
(1) 原料的准备
1) 配制乳化剂体系 : 乳化剂槽内加入 50 份去离子水、 0.4 份羟丙基纤维素、 辛基酚 聚氧乙烯醚 2.5 份和酚醚硫酸铵盐 1.5 份, 启动搅拌器, 升温至 50℃搅拌 30min, 充分混合 溶解 ;
2) 配制引发剂溶液 : 引发剂槽 a 加入 1.7 份去离子水、 0.04 份甲醛次硫酸钠, 搅拌 溶解 ; 引发剂槽 b 加入 19 份去离子水、 0.4 份过硫酸钾、 0.2 份醋酸钠, 搅拌溶解 ;
3) 配制丙烯酰胺单体溶液 : 加入 12 份去离子水, 10 份丙烯酰胺单体, 启动搅拌器, 混合均匀。
4) 整理槽 a 中加入 0.03 份甲醛次硫酸钠、 2 份去离子水, 混合溶解 ; 整理槽 b 中加 入 0.2 份过氧化氢、 2 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 PH 调节剂溶液 : 其中包括 0.4 份醋酸钠 ; 1.8 份去离子水。
(2) 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 12 份的醋酸乙烯泵入反应釜, 同 时加入乙烯升压至设定压力 2.5MPa ; 温度升至 65℃时, 加入引发剂槽 a 中的液体, 滴加引发 剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 78℃, 压力达到 4.0MPa 时, 滴加 65 份醋酸乙烯, 反应釜
温度控制在 80℃; 连续滴加 2.5 个小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯酰胺类单体溶液 45 分钟, 引发剂槽 b 中液体与丙烯酰胺单体同时滴完, 切断乙烯, 乙烯加入总量为 20 份。同时 加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 40min, 降温到 50℃, 经脱泡、 过滤、 冷却, 加入 pH 调节剂 溶液搅拌均匀, 出料。
(3) 低粘度 VAE 乳液的性能指标
项目 指标
外观 白色乳液
玻璃化转变温度℃ 3
固含量% 50.8
粘度 mpa·s, 25℃ 195
pH 5.7
甲醛含量% 0.015
粒径 um 0.9
残余 VAC,% 0.13
实施例 3 一种低粘度醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的合成方法 :
(1) 原料的准备
1) 配制乳化剂体系 : 乳化剂槽内加入 50 份去离子水、 0.6 份羧甲基纤维素、 壬基 酚聚氧乙烯醚 2.5 份和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 2.0 份, 启动搅拌器, 升温至 70 ℃搅拌 30min, 充分混合溶解 ;
2) 配制引发剂溶液 : 引发剂槽 a 加入 2.0 份去离子水、 0.05 份甲醛次硫酸氢钠, 搅 拌溶解 ; 引发剂槽 b 加入 20 份去离子水、 0.5 份过硫酸铵、 0.1 份碳酸氢钾, 搅拌溶解 ;
3) 配制丙烯酰胺单体溶液 : 加入 15 份去离子水, 5 份丙烯酰胺单体, 启动搅拌器, 混合均匀。
4) 整理槽 a 中加入 0.04 份甲醛次硫酸氢钠、 3 份去离子水, 混合溶解 ; 整理槽 b 中 加入 0.2 份过氧化氢、 3 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 PH 调节剂溶液 : 其中包括 0.3 份碳酸氢钾 ; 2 份去离子水。
(2) 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 15 份的醋酸乙烯泵入反应釜, 同 时加入乙烯升压至设定压力 3.0MPa ; 温度升至 70℃时, 加入引发剂槽 a 中的液体, 滴加引发 剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 80℃, 压力达到 5.0MPa 时, 滴加 70 份醋酸乙烯, 反应釜 温度控制在 85℃ ; 连续滴加 3 个小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯酰胺类单体溶液 1 个 小时, 引发剂槽 b 中液体与丙烯酰胺单体同时滴完。切断乙烯, 乙烯加入总量为 30 份。同 时加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 45min, 降温到 60℃, 经脱泡、 过滤、 冷却, 加入 pH 调节 剂溶液搅拌均匀, 出料。
(3) 低粘度 VAE 乳液的性能指标
项目 指标
外观 白色乳液
玻璃化转变温度℃ 0
固含量% 50.1 粘度 mpa·s, 25℃ 216 pH 5.8 甲醛含量% 0.009 粒径 um 0.9 残余 VAC,% 0.15 实施例 4 一种低粘度醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的合成方法 : 1、 原料的选择 : 单体 : 醋酸乙烯 90 份, 乙烯 10 份, 丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺各 3 份 ; 乳化体系 : 辛基酚聚氧乙烯醚 2.0 份和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 2.0 份、 PVA0588 引发体系 : 过氧化氢 0.15 份, 过硫酸钠 0.4 份, 异抗坏血酸钠和亚硫酸氢钠 0.080.4 份 ;
份; pH 调节剂 : 碳酸氢钾 0.4 份 ;
去离子水 : 100 份。
2、 原料制备 :
1) 配制乳化剂溶液体系 : 乳化剂槽内加入 55 份去离子水、 0.4 份 PVA0588、 辛基 酚聚氧乙烯醚 2.0 份和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 2.0 份, 启动搅拌器, 升温至 50 ℃搅拌 30min, 充分混合溶解 ;
2) 配制引发剂溶液体系 :
引发剂槽 a 加入 2.0 份去离子水、 0.05 份异抗坏血酸钠和亚硫酸氢钠, 搅拌溶解 ;
引发剂槽 b 加入 20 份去离子水、 过硫酸钠 0.4 份、 0.1 份碳酸氢钾, 搅拌溶解 ;
3) 配制丙烯酰胺类单体溶液 : 加入 15 份去离子水, 丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺各 3 份, 启动搅拌器, 混合均匀 ;
4) 整理槽 a 中加入 0.03 份异抗坏血酸钠和亚硫酸氢钠、 3 份去离子水, 混合溶解 ;
整理槽 b 中加入 0.15 份过氧化氢、 3 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 pH 调节剂溶液 : 碳酸氢钾 0.3 份 ; 2 份去离子水 ;
b. 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 10 份的醋酸乙烯泵入反应釜、 搅 拌均匀, 同时加入乙烯升压至设定压力 2.0MPa ; 温度升至 60℃时, 泵入引发剂槽 a 中的液 体, 滴加引发剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 80 ℃, 压力达到 3.0MPa 时, 滴加剩余的 醋酸乙烯, 反应釜温度控制在 85℃, 连续滴加 2 个小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯酰 胺类单体溶液 1 个小时, 引发剂槽 b 中液体与丙烯酰胺类单体同时滴完。切断乙烯, 乙烯 加入总量为 10 份 ; 同时加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 45min, 降温到 50℃, 经脱泡、 过 滤、 冷却, 加入 pH 调节剂溶液搅拌均匀, 出料, 测定制得的醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的粘度 < 500mPa·s。
实施例 5
一种低粘度醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的合成方法 :
1、 原料的选择 : 单体 : 醋酸乙烯 70 份, 乙烯 30 份, 丙烯酰胺单体 10 份 ; 乳化体系 : 壬基酚聚氧乙烯醚 1.5 份和酚醚硫酸铵盐 1.5 份, 羟甲基纤维素 0.6份; 引发体系 : 过氧化氢 0.2 份, 过硫酸钾 0.5 份, 亚硫酸氢铵 0.09 份 ;
pH 调节剂 : 醋酸钠 0.6 份 ;
去离子水 : 82 份。
2、 原料的准备 :
1) 配制乳化剂溶液体系 : 乳化剂槽内加入 40 份去离子水、 羟甲基纤维素 0.6 份、 壬基酚聚氧乙烯醚 1.5 份和酚醚硫酸铵盐 1.5 份, 启动搅拌器, 升温至 70℃搅拌 30min, 充 分混合溶解 ;
2) 配制引发剂溶液体系 :
引发剂槽 a 加入 2.0 份去离子水、 亚硫酸氢铵 0.05 份, 搅拌溶解 ;
引发剂槽 b 加入 20 份去离子水、 过硫酸钾 0.5 份、 0.2 份醋酸钠, 搅拌溶解 ;
3) 配制丙烯酰胺类单体溶液 : 加入 12 份去离子水, 丙烯酰胺单体 10 份, 启动搅拌 器, 混合均匀 ;
4) 整理槽 a 中加入 0.04 份亚硫酸氢铵、 3 份去离子水, 混合溶解 ;
整理槽 b 中加入 0.1 ~ 0.2 份过氧化氢、 3 份去离子水, 混合溶解 ;
5) 配制 pH 调节剂溶液 : 醋酸钠 0.4 份 ; 2 份去离子水 ;
b. 投料生产
将乳化剂槽中液体全部泵入到反应釜内, 接着将 15 份的醋酸乙烯泵入反应釜、 搅 拌均匀, 同时加入乙烯升压至设定压力 3.0MPa ; 温度升至 70℃时, 泵入引发剂槽 a 中的液 体, 滴加引发剂槽 b 中液体, 待反应釜内温度达到 75℃, 压力达到 5.0MPa 时, 滴加剩余的醋 酸乙烯, 反应釜温度控制在 80℃, 连续滴加 3 个小时, 醋酸乙烯加完后, 接着滴加丙烯酰胺 类单体溶液 0.5 个小时, 引发剂槽 b 中液体与丙烯酰胺类单体同时滴完。切断乙烯, 乙烯 加入总量为 20 份 ; 同时加入整理槽 a、 b 中的引发剂, 保温 40min, 降温到 60℃, 经脱泡、 过 滤、 冷却, 加入 pH 调节剂溶液搅拌均匀, 出料, 测定制得的醋酸乙烯 - 乙烯共聚乳液的粘度 < 500mPa·s。
实施例 6-10 : 按以下原料制备, 其它均与实施例 1 相同。 制得的聚醋酸乙烯乳液粘 度< 500mPa·s, 且柔韧性好、 定位效果好、 甲醛含量低, 其在 5%的 NaOH 溶液中浸泡 28 天 后强度保留 80%左右。
11