VAE乳液及其胶粘剂 徐江

 

李子东、李广宇、于敏

沈阳工业学院

沈阳市 110016

 

    摘要：介绍了国内VAE乳液的部分品牌，评述了VAE乳液腔粘剂的性能特点，提出了VAE乳液腱粘剥的菔性造径，展示了VAE乳液胶粘荆的典型品种厦其应甩前景。

    关键词：VAE乳液、胶粘剂、改性

 

1 前言

    VAE乳液是醋酸乙烯(VAc)与乙烯(Ethylene)单体乳液共聚物的简称，以它为基料配合增粘剂、增稠剂、交联剂、填充剂等制成的VAE乳液胶粘剂，无毒、无臭、不燃、不爆、无环境污染、无健康危害、无火灾危险，堪称环保型胶粘剂。

    VAE乳液及其胶粘剂具有干燥速度较快、胶膜柔韧性好、粘接强度高、耐水性较好、耐酸碱、耐油、耐磨、耐老化等优异性能。同时，易于改性，可进一步提高性能，扩大应用范围，广泛用于无纺布、静电植绒、PVC膜、建筑装修、地毯背衬、纸塑复合、商品标签、家具制造、食品包装、热熔封装、迟效胶粘剂等多种领域。

    VAE乳液胶粘剂属重要的水基胶粘剂，符合日益严格的环保要求及胶粘剂的未来发展方向，因此，大有发展前途和广阔应用前景。

 

2 VAE乳液的发展与品种

    VAE的研制开始于20世纪30年代，1938年ICI公司发表了VAE高压聚合的专利，压力为21 MPa，温度85℃ 。1965年美国空气产品及化学公司开发出工业产品，中压聚合(5—15 M ＆)，主要用作胶粘剂。2o世纪六七十年代VAE乳液得到了迅速发展，性能不断提高。8o年代后开始研究VAE三元共聚乳液，如醋酸乙烯一乙烯 丙瓣酸醴、醋酸乙烯一乙烯一丙烯酰胺、醋酸乙烯一乙烯一马来酸酯、醋酸乙烯一乙烯一不饱和二元酸等。加人丙烯酸与醋酸乙烯和乙烯共聚制得了羟基化VAE乳液，增加了对金属的粘接性，为交联提供了话性点，还可增稠。近年来又有醋酸乙烯一乙烯一丙烯酸异辛酯一甲基丙烯磺酸钠四元共聚物的报道。为了提高固化速度和粘接强度，已经出现了高固含量(65％ 一75％)的VAE乳液产品。

    VAE乳液制备通常采用中压乳液聚台工艺，乙烯质量分数为10％ 一40％ ，一般为14％ 一18％。使用不同保护胶体，其乳液的结构和性能均有差别。以聚乙烯醇为保护胶体制得的VAE乳栽粘性优。固化速度快，对PVC膜粘接力强，但耐水性较差，且不能与硼砂和糊精配用。以非离子表面活性荆和羧甲基纤维素相配合的保护体系，其VAE乳液对PVC粘接性优异，耐水性较好，能与硼砂和糊精配用，但湿粘性差，固化速度较慢。

    国产VAE乳液的版号有町一701、7D5、706、707、710、735；CW40—700、701、702、703、704、716、717、719A；JWEVA一1，2,3，4，具体性能见表1 。

 

表1 国产VAE乳液部分牌号与性能

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某些国外产品牌号、性能参见文献[4]。

 

3 、VAE乳液胶粘剂的特点

    由于VAE乳液分子中引入了乙烯链段，起到内增塑作用，降低了玻璃化温度和成膜温度，从而赋予VAE乳藏胶粘剂许多优良性能，其特点如下：

1) 初粘性和湿粘性好，固化速度较快，室温下5—10 minl~l可硬化结膜，贮存稳定，在正常条件下贮存期为1—2 a。

2) 固化后的胶膜无色透明，柔韧不脆，回弹性好，伸长率可达600％ 。

3) 耐水性、耐碱性、耐磨性、耐蠕变、耐冻融性较好。VAE胶膜在弱碱和弱酸介质中浸泡1年之后性能也不会变坏。

4) 耐候性好，对氧、紫外线稳定，不易老化。

5) 无毒、无味、无害，含醛量小于38 x10～，适合卫生和食品之用，可用于生产卫生材料，如卫生巾、尿布、医疗用布、揩手巾、手术帽等即弃用布以及食品包装。

6) 与其他水基胶粘荆相容性好，易于改性获得新的性能。

7) 表面张力小，适宜粘接低表面髓材料，如PE、PP、PS等。

8) 适应性强，对多种材料都有良好的粘接性，尤其对薄膜制品如PVC、聚酯、尼龙等有良好的粘接性。

9) 水分挥发后的干胶膜，可进行热熔封合，热封温度为82—90℃ 。

10) 涂胶、清洗容易，使用安全、方便。

 

4 、VAE乳液胶粘剂的致性

    VAE乳液虽然有时可直接用作胶粘剂，但性能不够理想，应用受到限制。如果通过共混、交联、水解、增粘等手段，可以改善和提高性能，使VAlE乳液胶粘剂能够满足更多的需要。

4．1 提高初粘性

    将适量的松香或松香酯加入VAE乳液中．可有效地提高初粘性，同时也能提高粘接强度。加入的方式可以是先将松香溶于甲苯 或其他有机溶剂(如石油醚) ，在有少量乳化荆存在下，高速搅拌制成松香乳藏，然后视需要按适当比例与VAlE乳液混合均匀，也可将松香甲苯溶液按一定比饲与VAE乳液直接搅拌乳化混合，所制得的改性VAE乳液胶粘荆对PVC膜与人造板或金属板的牯按复合特别有效。

    为避免甲苯对环境和健康的危害，可制备无苯松香乳液。将松香投入反应瓶中，加入DBP，加热至松香熔化，在强烈搅拌下滴入酪素一KOH溶液(3o mirt内滴完)，然后滴加明胶溶液，搅拌30 rain，降温出料。乳化液为淡黄色粘稠液体．固含量4l％。

 

4．2 提高粘接强度

    于VAE乳液中加入适量的对叔丁酚甲醛树脂(2402树脂)甲苯溶液，搅拌混合均匀，制成改性VAE乳液胶粘荆，粘接强度有很大提高，非常适宜经表面处理的PE与木板的粘接。 

    如果将松香甲苯溶液和萜烯树脂甲苯溶液同时加入VAE乳液，则有协同增强效果，比单独使用某种树脂时剥离强度明显提高，铡如，将3％松香甲苯溶液和7％的萜烯树脂甲苯溶液同时加入VAE中，PVC复合膜的剥离强度最高。

 

4．3 提高耐水性

    1) 将TDI的甲苯溶液或PAPI的DBP溶液加入VAE乳液中，可以大大提高耐水性和牯接强度，粘接木板水泡4 d不开胶。

    2) VAE乳液在少量NaOH水溶液和甲醇存在下于5O qc进行水解处理 胶粘刺表面和内部都产生强极性的羟基 。再加入VAE液量8％ 的TDI(甲苯溶液)和适量的二月桂酸二丁基锡催化剂，得到交联的VAE乳液，耐水性大为提高。

    3) 以VAE乳液为聚合种子，与丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体在引发剂存在下，于72 ／(2-3)h进行乳液共聚而得VAE／BA—GMA复合乳液。耐水性改善，经热处理交联后，吸水性为5．4％ 。

 

4．4 提高固化速度

    提高乳液的固含量可以加速固化。日本已制成固含t65％ 一75％的VAE乳液(见JP6—100751)，粘度(10000 mPa·B，干燥速度快．与溶剂型胶粘剂相似。该乳液能够粘接聚烯烃塑料，具有良好的初粘性和终强度，可替代溶剂型胶粘剂，有益于环境保护，很有发展前景。

    另外，混入聚氨酯乳液，也可提高VAE乳液的固化速度。加入少量无水乙醇，可加速VAE乳液干燥结膜。

 

4．5 提高粘度

    加入邻苯二甲酸酯类(如DBP、DOP等)和有机溶剂(甲苯等)可以提高VAE乳渣韵粘度。DBP的加入量以100 gVAE乳液加l0—15 g：为宜。

    如将少量的苯丙乳液或三乙醇胺加入VAE乳液中，能明显地提高粘度。

 

4．6 降低成本

    于VAE乳液中加入聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇缩甲醛(10％)、聚乙烯醇水溶渣、轻质碳彀钙和超细滑石粉等都可降低成本。例如VAE乳液(707)50(质量份)、聚乙烯醇缩甲醛溶液50扮、乙二酸2份，所得的改性VAE乳液胶粘荆对木材、纸品、织物、无纺布等都有很强的粘接性，固化速度快、耐水性好、贮存稳定、价格低廉。

 

5 VAE乳液胶粘剂的品种与应用

    VAE乳液胶粘荆品种很多 l，如P~C高强粘合剂，多功能建筑胶、元纺布粘合荆、纸塑复合胶粘剂、拼板胶、地板胶、卷烟胶、地毯背村胶、壁纸胶、铅箔胶、纸管胶、装订胶、标签胶、植缄胶、皮革胶、屋面防水胶、压敏胶粘剂、迟效胶粘剂等，在建筑、家具、印刷、纺织、卷烟、包装、纸品等行业都有成功的应用。下面简介一些具体品种。

    1) 888多用途建筑胶是由VAE乳液和其他添加剂组成，用于各种微孔建筑材料的粘接。

    2) 903多功能建筑胶是以VAE乳液、复合增粘树脂和硅酸盐类无机胶粘剂等{隹I成。用于瓷砖和马赛克的粘贴。

    3) CP一1软泡沫复合胶粘剂 主要组成为VAE乳液、丙烯酸酯一醋酸乙烯乳液等。用于聚氨酯软泡与涤纶布、针织布等的复合粘接。

    4) BST一7水基纸塑复合胶粘剂 主要成分为VAE乳液(707或705)100(质量份)、复配型改性松香l0份、有机磷酸酯(TBP)2．7份、消泡荆等。性能相当于国外产品AROCOAT。可代替溶剂型复膜胶用于印刷纸与BOPP复合。

    5) J一148 PVC膜一木复合用胶粘剂其组成为VAE乳液、松香树脂、萜烯树脂、增稠剂和增塑剂(DBP)。用于／'VC木纹膜与胶台板、刨花板等木制品的复合粘接。

    6) PVC片材与人造板粘接用胶粘剂 主要成分为VAE乳液(706)100(质量份)、松香2O份、助剂A(增稠)7份、PVA17—88 0．5份、稳定剂4份、非离子表面活性剂1份。

    7) TF一1复合薄膜胶粘剂基本组成为VAE乳液，适用于聚烯烃薄膜与纸复合(PP或PE须经电晕处理)。

    8) VAE系列高速卷烟机用胶粘剂VAE乳液(707)55(质量份)、改性单体3O份、混合无皂乳化剂1．0份、DBP(DOP)5份、助剂(蓖麻油、磷酸三丁酯、乙二醇等)适量，消泡剂适量，用作高速卷烟机上搭口、接咀、成型、包装通用的胶粘剂。

    9) XK型高速卷烟胶 主要组成为VAE乳液(705、707)、PVAc乳液、PVA17—88 PVA17—99、复合改性剂、乳化剂、增塑剂等。用于高速卷烟机(6 000～8 000支·rain )接咀。

    lO) 塑编布一纸胶粘剂其组成为VAE乳液5O一印(质量份)、增粘剂(松香类)2O一25份、DBP0—10份、聚乙烯醇缩甲醛溶液2O～25份、水20～25份。用于塑编网布与牛皮纸复合粘接制造复合包装袋。

    11) 瓷砖胶粘剂VAE乳液7O(质量份)、硫酸盐水泥200份、波特兰水泥200份、可膨胀水泥20份、细砂400份、活性粘土180份、水230份，粘贴瓷砖牢固耐久。

    l2) 混凝土制品修补用胶粘剂VAE乳液56(质量份)、水泥285份、细河砂840份、粗砂1 030份、水137份

    13) 双组分耐水胶粘剂A组份：VAE乳液(705或707)50(质量份)、超细轻质碳酸钙lO份。B组分：TDI 2O(质量份)、甲苯(无水)100份。m ：m =10：1，用于粘接木制品，固化速度快、耐水性好。

    l4) 快固单组分胶是由VAE乳液100(质量份)、芳族低聚物2O份、聚醚类增稠剂3份组成，固含量66％ ，粘度100 Pa·s。用于粘接玻纤装饰片与石膏板

    l5) 建筑装修用胶粘剂(CN1l13512A)以VAE乳液、甲苯、松香、DBP、聚丙烯酸钠、滑石粉、水等制成。对PVC材料粘接强度高，剥离强度3．2 kN-m～，还能粘接混凝土、石膏、瓷砖鼙

    16) 聚烯烃用水乳型胶粘剂(jrgsmo~)主要成分为VAE乳液(Suraikaflex 401)100(质量份)、含N树脂(Epomin P|000)3份、松香醋(Superester E730—55)3O份，将其涂在纸上与PP薄膜压合，剥离强度为0．2 kN·nl～。

6 结束语

    VAE乳液因其分子中引人了乙烯链段，具有内增塑作用，致使成膜温度降低，初粘性好，固化速度一陕，无毒、无味、不燃、不爆，以其为基料制得的VAE乳液胶粘剂属名符其实的环保型胶粘剂，能够粘接多种材料，尤其是对薄膜材料有特殊的粘接性，用途非常广泛，值得大力开发应用。

 

 

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