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            水性膠粘劑

            上海徐工涂料技術有限公司 徐國興

            國數千年前就已開始使用以水為介質的粘物,用水調和粘土淀粉,膠粘石塊,用骨膠、魚膠粘接鎧甲、刀鞘等。隨著工業的發展,成膠粘劑到當前也已向水性系統方向開發,發揮其無污染、無毒性、安全、節約有機溶資源等優點,價格也較低廉, 應用面也較,可粘合木材、織物等多孔性材料,也可粘金屬、塑料、皮革等。

            前,常用的水性膠粘劑通常是將高分子成樹脂有效地分散在水中,成膠束狀微粒分的乳液體系,涂布以后,乳液中的水份滲吸材料中或向空中揮發后,樹脂膠束就相互融成為連續膠膜而將兩塊底材粘結在一起。膠從液相轉化為固相,而后粘結牢度逐步提。所以水性膠的使用與環境溫度高低有關,粘力的產生與時間有關,都成為水性粘合工上的缺陷。

            現在將常用的幾種水性膠粘劑介紹于下:

            一、 聚醋酸乙烯系

            聚醋酸乙烯水性膠,俗稱白膠,其使用歷史較長,價格便宜,穩定性好,并有良好的初粘強度,能添加填料、增塑劑以自由調節稠度,混和性良好。主要用于粘接纖維質材料,如膠合板、裝飾板及各種木材,紙盒箱和書籍等紙制品,無紡布等織物。在引入含其他基團的組后,可用于粘接陶瓷、皮革、織物及某些塑料制品。

            1. 白膠 主要組份為PVAc(-CH2-CH(OOCCH3)-) n

            配方中加入增塑劑,其量常根據使用季節而變動。例如(單位為重量份):

            醋酸乙烯(VAc)40.24~45.8,聚乙烯醇(PVA)3.66-4,水44.3-50.3,辛醇0.183,引發劑過硫酸銨0.137,乳化劑辛基苯酚聚氧烯醚0.513,鄰苯二甲酸二丁酯5.13~5.5份。

            操作:先將PVA溶于水中,常溫加乳化劑、辛醇和部分刀bc單體與引發劑, 在75℃I發乳液聚合反應。然后滴入剩余單體(占大部分)和引發劑。全部滴加完后,在95℃保溫半小時使反應完全。降溫出料,加入增塑劑。其固體份為55%左右。

            2.多功能白膠

            配方中加入丙烯酸丁酯(BA)進行共聚。增加了親油性基團,使產品對某些非極性的材料也有一定的粘結力,耐水性也比普通白膠增強??捎靡哉澈螾VC與膠合板,鋁箔與紙,瓷磚、硬木、皮革、水泥、泡沫塑料,和用于制造提琴,鋼琴等。

            配方一例:VAc 27~31.5,BA 13.5~18,PVA 3,水52,過硫酸銨0.1, OP-10 0.23,醋酸鈉0.3份(均為重量份)。

            操作:將VAc與BA預先混合作為混合單體加料,其他操作同前q成品固體份含量為47%~48%。

            二、聚乙烯醇(PVA)和其縮醛膠

            PVAc經皂化水解即成PVA([CH2-CH(OH)]n),用于水性膠的PVA是仍帶若干醋酸酯基團的皂化度較低的水解產物。

            作為紙張、紙箱、信封、郵票、標簽粘結用的PVA膠是將PVA I份與水9~10份在85~90℃下不斷攪拌溶解而成10%左右固體份的膠水。也可與淀粉等并用作織物上漿劑。其缺點是耐水性差,可加入交聯劑如硫酸鈉、硼酸、多元羧酸、醛類等來改進防潮性,添加增塑劑改善其脆性。有時添加填料、防腐劑,用于木材、皮革、建材(水泥、陶瓷制品)等的粘結.加入甲醛進行縮醛化,可提高其耐水性,可按縮醛程度高低,作電絕緣涂料、涂料或粘合劑使用。作為建材粘合劑使用的PVA縮甲醛膠水配方舉例如下(重量份):

            PVA 1799# 7~12,甲醛(36%水溶液)2.6~4.8,水84~90份。操作:PVA在85-95℃熔化成水溶液后,在用HCl調節的酸性介質的催化下與甲醛縮合反應,溫度91~94℃??s合完畢后,調節pH至中性。含固量7%-12%??捎靡哉澈习鍡l、瓷磚、馬賽克、墻布,與水泥調和,可增強地坪致密性,也可粘結陶瓷制品。

            三、丙烯酸酯系水性膠

            丙烯酸酯系統一般均采用共聚物。如適當地用丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、2—乙基己酯等混合調節達到所需軟化點、韌性, 或與丙烯腈、苯乙烯、VAc、MMA等共聚, 引入其他基團和功能性,以適應不同用途的需要。丙烯酸酯系共聚物的熱穩定性、光化學穩定性好,抗氧化性良好,結膜完全透明。其酯基具有很強的氫鍵,與許多材料粘結附著優良。

            1,織物貼合用膠 用于以尼龍波紋綢為底料貼合開司米面料的運動衫。配方舉例(重量份):丙烯酸乙酯(EA)42,丙烯酸(AA)1.5,N-羥甲基丙烯酰胺(HAM) 4.5,丙烯腈5,水46.5,過硫酸銨0.15,醋酸鈉0.44份。

            操作:在70℃水中先將HAM 3份, 醋酸0.44份,過硫酸銨0.01份聚合成乳液。然在此溫度滴加剩余的單體和引發劑,反應時5小時。含同體量為52%左右。

            2.靜電植絨粘合劑

            配方舉例:丙烯酸甲酯(MA) 6.5, EA25.5,丙烯酸2-乙基己酯10.8, AAI,HAM0.9,水52,聚氧乙烯酚醚3,過硫酸鉀0.035,偏亞硫酸鈉0.035重量份。

            操作:先按配方之1/4量制備出共聚物乳液,再在3小時內滴加剩余單體和助劑、引發劑。共聚完畢后,添加六甲氧甲基三聚氰胺5份和固化劑0.5份,用氨水(28%)中和至pH6.5即成。

            3,標貼用壓敏膠 用于轉移性標簽壓敏粘合。配方舉例:BA 26.4~28.5, AA4.3~5,水65,5~68,十二烷基硫酸鈉0.33~0.66,油酸鈉0.165~0.33,十二硫醇0.05~0.13,過硫酸銨0.17重量份。作為瓶貼膠也可再加硼砂1%及OP-10 0.5%。

            操作:乳化劑全部和水與1/3單體、 1/3引發劑,在75℃乳液聚合后,在3.5小時內滴加剩余單體和引發劑。加完,保溫反應半小時。降溫至4 0℃,加入對苯二酚0.1份。

            4.PVC膠粘帶用壓敏膠

            配方操作(重量份):在反應器內配制下列水溶液:羥乙基纖維素0.5,聚氧乙烯壬基酚醚2,十二烷基聯苯醚二磺酸鈉1.3,碳酸氫鈉0.087,水54份。將1/5的共聚單體(BA 20,VAc 14,及十二烷基硫醇0.6份)混和,加熱到85℃,將過硫酸鉀0.14份與水8.7份配成溶液,連同剩余的4/5共聚單體和硫醇,在85-90℃時,一起滴加進去,進行乳液聚合。滴加到2/3時,同時滴加AA 0.17份,MAA O.25份, 共4.5小時滴完。 保溫0.5小時,冷至溫,加聚醚醋酸酯3.2份,即成。

            5.絲網印花漿

            配方操作:BA 70,MMA 30, 丙烯酰胺10,水1 50,勻染劑(平平加0)2.5, 過硫酸銨0.25份。用水將勻染劑溶解后升溫至75℃,加1/3引發劑及混合單體進行聚合。 升溫至86℃,滴加剩余單體和引發劑。加完后保溫反應2小時。降溫至50℃以下出料。

            該印花漿料柔韌適中,與合纖、棉纖粘結性強。加入所需著色染料、顏料,即成印花涂料。

            水性膠的發展十分迅速,品種繁多。以上舉例僅j:疹市已普遍應用的品種。為了改善水性膠的初粘力、干燥速度和耐水性等,不斷有新組份、新配方出現。

            例如最早的層壓板大量使用酚醛膠水(在堿性催化劑NaOH或Ca(OH)2存在下,酚/醛摩爾比l:(1.5~1. 8),反應制得含固量為45%-50%的水性膠)、脲醛膠水或三聚氰胺甲醛樹脂膠水,現在國外已發展到使用水溶性聚氨酯粘合劑(端基為異氰酸基的聚醚/甲苯二異氰酸酯預聚體與三乙醇胺以1:3摩爾比加聚反應之產物配成含固40%的水溶液);聚乙烯醇和聚醋酸乙烯乳液已升級為乙烯/醛磐乙烯共聚體(VAc含量28%~80%)的水乳液。它們可以提高粘結強度和耐水性。

            為了克服干燥速度慢的缺點, 日本太陽星公司研制成功一種噴霧混合雙組份丙烯酸酯系水性膠,輔劑是以對乳液起凝集作用的有機金屬鹽為固化劑。在使用中采用雙頭噴槍將兩個組份在氣流中混合后,噴涂在物面上。主劑樹脂乳液部份凝集,在短時間內產生初粘力,達到與溶劑型相似的起始粘接強度。

            我市對水性聚氨酯在木材層壓等方面的應用也已在研究開發中。EVA系膠水也有批量供應。

             

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