聚乙二醇400對水性復膜膠合成及性能的影響

中膚粘劑2009年12月第18卷第12期26 CHINA ADHESIVESol.18no.12dc.200聚乙二醇400對水性復膜膠合成及性能的影響張士軍,鄭軍,梁文波,李曉飛(保定光普化工研究所,河北保定071000)摘要:將聚乙二醇(PEG)作為空間位阻型乳化劑潤濕劑和增塑劑引入到原水性干法復膜膠的反應體系中,討論了PEG的相對分子質(zhì)量(M)和用量對乳液的合成及使用性能的影響。結果表明:當w(pG400)=1.15%(相對于總單體而言)時(shí),聚合反應的穩定性最佳,乳液的粘接性能和機械適應性明顯提高。關(guān)鍵詞:聚乙二醇;空間位阻型;乳化劑;水性;復膜膠;潤濕劑;增塑劑中圖分類(lèi)號:TQ437.2:TQ436.5文獻標識碼:A文章編號:1004-2849(2009)12-0026-030前言烯酸(AA),工業(yè)級,北京東方化工廠(chǎng);苯乙烯(St),印刷品的復膜是利用膠粘劑將紙張與雙向拉伸工業(yè)級,吉化有機合成廠(chǎng);交聯(lián)劑、過(guò)硫酸銨、聚乙二聚丙烯(BOPP)薄膜復合在一起,使印刷品更加美醇400(PEG-400)、碳酸氫鈉、吊白塊(SFS)、叔丁基觀(guān)、光亮,并具有防水、防污等功效。從專(zhuān)業(yè)角度而過(guò)氧化氫(TBTP)、乳化劑(陰/非復合型)氨水工業(yè)言,欲將非極性的BOPP薄膜(儲存時(shí)間過(guò)長(cháng)的級,市售;軟化水,自制。BOPP,其電暈處理效果退化,表面張力可能低于0.39m)牢固粘接在強極性的紙張表面(表面張力1.2試驗儀器高于0.60mN)是比較困難的;同時(shí),為了達到不同NDJ-1旋轉黏度計,上海上天精密儀器有限公的裝飾效果,對復膜后的印刷品還需要進(jìn)行各種印司PB-10精密酸度計,賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有后加工(如起鼓、壓痕和壓紋等)。這就要求復膜膠不限公司 Hydro2000mu激光粒度儀,英國 Malvern儀僅具有較高的機械適應性和粘接強度,而且還應具器有限公司;XGP鏡像光澤度儀(60°IS02813),天有較好的光亮度和透光性。津市信通光達科技有限公司。原水性干法復膜膠(2005年底面向市場(chǎng))是以丙烯酸丁酯(BA)為軟單體、苯乙烯(St)為硬單體、酚醚1.3半連續種子乳液聚合法制備水性復膜膠硫酸和烷基酚醚為陰/非復合乳化劑,同時(shí)引入了含①單體的預乳化:將BA、St、AA、HPA、交聯(lián)劑、有羧基氨基和羥基等基團的多種功能單體,采用半部分乳化劑、PEG和軟化水等加入到預乳化裝置中,連續種子乳液聚合法聚合而成的隨著(zhù)印刷品市場(chǎng)攪拌均勻;當體系呈均勻乳白色、黏度≥150mPas的快速發(fā)展,對復膜膠的性能要求也越來(lái)越高。為了時(shí),說(shuō)明已充分乳化。②加入底料和制備種子:將部適應多樣化的市場(chǎng)需求,本課題組經(jīng)過(guò)大量試驗,將分乳化劑、引發(fā)劑、碳酸氫鈉和軟化水等加入到反應聚乙二醇400(PEG-400)作為空間位阻型乳化劑和釜中,升溫至50~70℃;然后加入預乳化液總量的潤濕劑引入到原水性干法復膜膠的反應體系中,并3%作為種子,在30~45min之間升溫至80~85℃。對原有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),以期提高復膜膠的綜合性能。③滴加過(guò)程:將溫度控制在80~90℃之間,同步滴加1試驗部分剩余的預乳化液和引發(fā)劑(3~4h滴畢)。④保溫過(guò)程:將溫度控制在80~90℃之間,保溫1.5h。⑤后消1.1試驗原料除過(guò)程:降溫至75℃,加入TBTP溶液,5~10min后丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸-2-羥丙酯(HPA)丙加入SFS溶液;然后持續降溫至40℃以下,用氨水收稿日期2009-09-10;修日期:2009-10-21作者簡(jiǎn)介:張士(1971-),河北香河人,本科,工程師,主要從事特種膠粘劑丙烯酸酯乳液等方面的研究與開(kāi)發(fā)e-m163.第18卷第12期張士軍等聚乙二醇400對水性復膜膠合成及性能的影響27-調節pH值至6.5~7.5,300目(尼龍濾布)過(guò)濾后出中,從而使體系內的自由水含量明顯減少,故體系的料。黏度增大,乳膠粒之間相互撞合時(shí)的阻力也相應增加。因此,在聚合反應中引入PEG,可以從多方面增1.4性能測試加乳液的穩定性。(1)乳液粒徑及其分布:將0.5mL乳液稀釋至PEG的相對分子質(zhì)量(Mn)在200-8000之間,50倍,采用激光粒度儀進(jìn)行測定。隨著(zhù)Mn的不同,其外觀(guān)形態(tài)也各不相同(從無(wú)色、無(wú)(2)固含量:將2g左右的乳液置于120℃烘箱臭的黏稠狀液體到蠟狀固體);另外,PEG的乳化性中烘干至恒重,則固含量=樣品干重/樣品濕重。能、潤濕性能也隨其M的不同而異。表2列出了(3)黏度:按照GB/T2794-1995標準,采用旋PEG的Mn對乳液聚合的影響。轉黏度計進(jìn)行測定(測試溫度為25℃)。表2PEG的M對乳液聚合的影響(4)pH值:采用精密酸度計進(jìn)行測定(測試溫度tah.2 Effect of PEG's' on polymerization of emulsion為25℃)。PEG的M聚合情況乳液外觀(guān)(5)光澤度:將復膜膠均勻涂敷在(15cm5cm)200反應平穩乳白(淡藍色熒光)400反應平穩乳白(淡藍色熒光)紅色實(shí)底印刷白板紙上,放入120℃烘箱中烘干3~600反應平穩乳白(淡藍色熒光)5min;然后去除邊緣不均勻部分,在每張紙上均勻1000少量大顆粒乳白(無(wú)藍光)選擇三點(diǎn),采用鏡像光澤度儀測定各點(diǎn)的光澤度,以2000部分凝膠白色平均值示之。4000部分凝膠白色(略彩光)(6)電解質(zhì)穩定性(用Ca2+穩定性表示):按照由表2可知:PEG的M越大,聚合反應的穩定m(乳液)m(5%caCl2溶液)=41配制混合體系,攪拌性越差;當PEG的M在200~600之間時(shí),聚合反應均勻后靜置48h;然后觀(guān)察體系中有無(wú)絮凝及沉淀穩定、乳液外觀(guān)良好?？紤]到PEG的相對毒性隨著(zhù)現象。Mn的增加而降低,同時(shí)考慮到PEG的吸濕性及成(7)稀釋穩定性:用去離子水將乳液稀釋至固含本因素,選擇PEG的Mn為400時(shí)較適宜。量為3%,靜置24h;然后目測乳液的分層情況,以上層清液量及下層沉淀量表示稀釋穩定性。2.3PEG-400對乳液粘接性能的影響PEG-400可以作為空間位阻型乳化劑、潤濕劑2結果與討論和增塑劑等被引入到原水性干法復膜膠的反應體系2.1改性復膜膠乳液的實(shí)測性能中,其潤濕劑和增塑劑的功能均有利于提高膠粘劑將PEG加入到原水性干法復膜膠的反應體系對聚合物基材表面的潤濕能力。潤濕劑既可以溶解中,所得改性復膜膠乳液的物化性能如表1所示。膠粘劑的基體樹(shù)脂,又對聚合物基材表面有一定的表1乳液的物化性能溶脹作用;在膠粘劑干燥成膜過(guò)程中,潤濕劑攜帶膠Tab.1 Physical and chemical performances of emulsion粘劑向聚合物基材的表層滲透,從而使聚合物基材外觀(guān)粒徑/mw(固含量)/%黏度/(mPas)表面與膠粘劑之間的界限模糊,達到理想的粘接狀乳白(淡藍)熒光稀液≤0.248-5050-500態(tài)因此在水性干法復膜膠使用過(guò)程中,經(jīng)高溫烘電解質(zhì)穩定性稀釋穩定性pH值光澤度干后,乳膠膜已經(jīng)與BOPP薄膜充分潤濕滲透;再經(jīng)合格合格6.5-7.565-75熱壓輥壓合后,BOPP薄膜與紙張之間已粘接牢固。2.3.1PEG-400用量對復膜膠粘接性能的影響2.2PEG對乳液聚合的響在其它條件保持不變的前提下,僅改變PEG-PEG分子同時(shí)具有親介質(zhì)端和親顆粒端,其親400的用量,則產(chǎn)品復膜后的粘接性能如表3所介質(zhì)端具有很強的溶劑化作用和空間位阻效應,其示(復膜表面泛白是BOPP薄膜與紙質(zhì)基材分離所親顆粒端與聚合物的結合較好;同時(shí),PEG作為致。這是由于復膜膠的粘接力隨復膜后放置時(shí)間的護膠體加入到乳液聚合體系中,其分子被吸附在乳延長(cháng)而略有降低,初次泛白時(shí)間越短表明粘接力下膠粒的表面,形成具有一定厚度的水化層,阻礙了乳降速率越快,泛白面積越大表明粘接力下降幅度越膠粒之間(因碰撞所產(chǎn)生)的聚并現象,從而起到提大)。高乳液聚合穩定性的作用;另外,PEG可溶于水相由表3可知:當w(PEG-400)=1.1%~1.2%時(shí)(相28中國粘劑第18卷第12期表3PEG-400用量對產(chǎn)品粘接性能的影響2.4PEG-400對乳液機械適應性的影響 Tab. Effect of PEG-400 content on bonding performance of produce水性干法復膜膠在上機復膜過(guò)程中,由于水分w(PE-400)初次泛白(PE-400)初次泛白%時(shí)間(復膜后)d%時(shí)間(復膜后)d的揮發(fā)、表層與空氣的接觸均會(huì )導致表層發(fā)生聚合0451.261作用形成凝膠。早期的軟質(zhì)凝膠經(jīng)攪拌后可以恢復0.4351355至原來(lái)的流體狀態(tài),但是隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng),凝膠體會(huì )0.9481.454逐步硬化,在膠槽中形成一層薄膜或在刮膠板上結1.0531.928成小膠粒,致使上膠涂布過(guò)程中BOPP薄膜上出現1.1622.417豎紋,從而影響了涂布效果。這種現象在北方春秋的對于總單體而言)產(chǎn)品復膜后粘接性能最好。這是干燥季節尤其嚴重。為了解決這一難題,本課題組試由于對水性干法復膜膠而言,要求其在使用過(guò)程中用了多種防水保濕產(chǎn)品(如甘油、丙二醇和乳酸等),初粘力和持粘力保持協(xié)調統一(當膠膜較軟時(shí),初粘均不理想(有些產(chǎn)品雖可以起到防止結皮等作力較好持粘力略差;當膠膜較硬時(shí),持粘力較好、初用,但同時(shí)也會(huì )降低復膜膠的粘接性能);最后將粘力略差)加入PEG-400后,隨著(zhù)PEG400用量的PEG引入復膜膠體系中,凝膠現象得以明顯緩增加,復膜膠的初期潤濕效果較好、增塑效果不明解。顯,表現為復膜膠的粘接性能隨著(zhù)PEG-400用量的增加而增強;當PEG-400用量超過(guò)某一值時(shí),增塑3結論效果逐漸明顯、膠膜偏軟,而持粘力降低;隨著(zhù)PEG-(1)將PEG-400引入原水性干法復膜膠的反應400用量的繼續增加,復膜膠的粘接性能呈下降趨體系中,乳液聚合反應平穩。PEG-400在體系中不勢。綜合考慮,選擇w(PEG-400)=1.15%時(shí)較適宜。僅起到乳化劑的作用,而且還起到潤濕劑增塑劑和2.3.2含PEG-400復膜膠與同類(lèi)產(chǎn)品的性能比較保濕劑等作用。在其它條件保持不變的前提下,僅改變復膜膠(2)當(PEG-400)=1.15%時(shí)(相對于總單體而的種類(lèi),則復膜后制品的性能如表4所示。言)聚合反應的穩定性最佳,并且乳液的粘接性能表4膠粘劑種類(lèi)對(復膜后)制品性能的影響和機械適應性明顯提高。參考文獻復膜后制品的發(fā)白面積%時(shí)間(復膜后)d市售復膜膠原復膜膠改性復膜膠(含1]李俊,王瑞明,鄧仕英,等水乳性紙塑復膜膠的研究1.15%peg-400武漢化工學(xué)院學(xué)報,2005,27(5):26-29.0015稍發(fā)白(可用)002]鄭軍復合交聯(lián)型水性紙塑復膜膠的研制J化學(xué)與黏3010(尚可用)0合,2008,30(3):57-5945>40(不能用)稍發(fā)白(可用)00000【3]曹同玉,劉慶普,胡金生聚合物乳液合成原理性能及應60不能用10(尚可用)用[M]2版北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:12814]葉先科,鄒明國,代模欄,等水基冷貼紙塑復合膠(WP)由表4可知:在原水性干法復膜膠體系中引入的研制中國膠粘劑,2000,9(2):16-18.PEG-400后,產(chǎn)品的粘接性能明顯提高。(責任編輯:劉芳) Influence of PEG-400 on preparation and performance of aqueous laminating adhesive ZHANG Shi-jun, ZHENG Jun, LIANG Wen-bo, LI Xiao-fei (Baoding Guangpu Chemical Industry Research Institute, Baoding 071000,China) Abstract: The polyethyleneglycol (PEG) as steric hindrance emulsifier, wetting agent and plasticizer was introduced in former aqueous laminating adhesive reaction systems based on dry method, and the influences of molecular weight and contents of PEG were discussed on synthesis and application performances of emulsion. The results showed that the stability of polymerization was optimal and bonding performance and mechanics adaptability of emulsion were obviously improved when mass fraction of PEG 400 was 1.15% in total monomers. Keywords: PEG; steric hindrance emulsifier aqueous; laminating adhesive; wetting agent;plasticizer