乳液共混法水性功能樹(shù)脂的制備及性能研究.pdf

1、水性功能樹(shù)脂是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的高分子學(xué)科新領(lǐng)域，具有一系列獨(dú)特的無(wú)可替代的功能。同時(shí)，與有機(jī)溶劑型功能樹(shù)脂相比，具有無(wú)毒或低毒的優(yōu)點(diǎn)，符合目前社會(huì)對(duì)化工產(chǎn)品綠色環(huán)保的要求。因此近年來(lái)逐漸成為化工行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，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(kuò)大，現(xiàn)已形成一個(gè)獨(dú)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(shù)脂應(yīng)用的一個(gè)重要方面，近年來(lái)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(shí)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(qiáng)度和剪切強(qiáng)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(qiáng)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)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(diǎn)，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(jìn)展，概述本論文的研究背景、內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)。 第二章 EVA乳液與陽(yáng)離子型苯丙乳液共混體系的研究 本章分別采用不同陽(yáng)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(guò)乳液聚合的方法制取陽(yáng)離子型苯丙乳液，考察了陽(yáng)離子單體對(duì)單體總轉(zhuǎn)化率、陽(yáng)離子單體轉(zhuǎn)化率及共聚物乳液

4、陽(yáng)離子基濃度的影響。利用制取的陽(yáng)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(yáng)離子基濃度及其用量對(duì)復(fù)膜膠性能的影響。結(jié)果表明： (1)在相同條件下，陽(yáng)離子型苯丙乳液合成過(guò)程中陽(yáng)離子單體的結(jié)構(gòu)對(duì)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(yáng)離

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

6、影響逐漸增大，而高陽(yáng)離子基濃度苯丙乳液的影響則不明顯。 (4)陽(yáng)離子型苯丙乳液對(duì)共混乳液剝離強(qiáng)度有一定影響，在其含量為2％時(shí)影響最顯著，且低陽(yáng)離子基濃度苯丙乳液的影響較高陽(yáng)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(shù)脂、萜稀樹(shù)脂和松香甘油樹(shù)脂為原料，通過(guò)轉(zhuǎn)相法制取了一系列水性增黏樹(shù)脂，研究其在EVA-增黏樹(shù)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(duì)納米CaCO3

7、進(jìn)行改性，研究改性條件對(duì)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(shù)脂共混乳液的填料，研究其對(duì)共混乳液黏結(jié)強(qiáng)度等性能的影響。結(jié)果表明： (1)隨著松香甘油樹(shù)脂乳液和萜烯樹(shù)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(shì)，在其含量為10％時(shí)共混乳液黏度最大，而松香樹(shù)脂乳液含量增加時(shí)，共混乳液的黏度不斷增大。在共混乳液中，隨著三種增黏樹(shù)脂含量的增加，EVA-增黏樹(shù)脂共混乳液的黏結(jié)強(qiáng)度均呈現(xiàn)先

8、增大后減小趨勢(shì)，在增黏樹(shù)脂含量為20％時(shí)，樹(shù)脂乳液的增黏效果均最達(dá)到最佳，其中松香樹(shù)脂乳液的增黏效果最好，萜烯樹(shù)脂乳液次之，松香改性甘油脂乳液增黏效果最差。 (2)強(qiáng)化松香和高分子乳化劑對(duì)增黏樹(shù)脂的增黏效果有一定的影響，以松香樹(shù)脂和強(qiáng)化松香樹(shù)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(shù)脂乳液對(duì)EVA乳液的增黏效果最好，當(dāng)松香樹(shù)脂含量為20％時(shí)，共混乳液黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到22N。而僅以松香為原料，采用單一乳化劑制取的松香樹(shù)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(duì)納米CaCO3進(jìn)行濕法改性時(shí)，在改性溫度為40℃、改性劑用量為1％時(shí)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(shí)共混乳液的黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到最大。 (4)以第一章合成的陽(yáng)離子型苯丙乳液作為交聯(lián)劑對(duì)上述共混乳液進(jìn)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(duì)乳液聚合過(guò)程中單體轉(zhuǎn)化率、乳液穩(wěn)定性、黏度及黏結(jié)強(qiáng)度等的影響。利用乳液共混法制備了丙烯酸酯-增黏樹(shù)脂共混乳液。結(jié)果表明： (1)反應(yīng)溫度對(duì)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(duì)丙烯酸丁酯的改性效果不同，其中苯乙烯對(duì)提高乳液的黏結(jié)強(qiáng)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(dá)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(qiáng)度、乳液膜的吸水率、表面張力。當(dāng)丙烯酸加入過(guò)量時(shí)，乳液黏度過(guò)大，黏結(jié)強(qiáng)度降低，甲基丙烯酸羥丙酯對(duì)乳液膜的表面張力影響不大