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聚醋酸乙烯酯胶粘剂

简介

醋酸乙烯单体在引发剂的作用下聚合成的一种热塑性胶粘剂。按其聚合方式不同,又可分为溶液型和乳液型两种,一般用于木材胶合的为乳液型。

1914年德国专利(281687)报道了醋酸乙烯在光引发下聚合成无色透明块状物,在1915~1925年期间,人们广泛地研究了游离基型乙烯基单体聚合物,1929年普兰桑(Planson)首先用乳液聚合方法制取了聚醋酸乙烯酯乳液,1937年前后实现了工业化生产。第二次世界大战后,广泛地应用于涂料、纺织和胶粘剂等工业。中国于50年代中期开始研究,60年代中期在天津、上海、北京等地批量生产,开始代替动物胶用于家具制造业。

聚合方法 一般采用溶液聚合和乳液聚合两种方法。溶液聚合通常用过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈作引发剂,得到分子量较低的聚合物。乳液聚合是借助乳化剂(阴离子型或非离子型表面活性剂)的作用,把单体分散在介质中进行聚合,用水溶性引发剂进行引发,得到乳液聚合物。聚醋酸乙烯酯的聚合反应分为链引发、链增长、链终止3个连续阶段。

链引发阶段 当引发剂的游离基或离子本身连接到醋酸乙烯酯单体上时,就产生了引发作用,导致双键电子重排,将活性点转移到醋酸乙烯酯单体上。引发剂通常是由过氧化物如过氧化苯甲酰、过氧化氢、过硫酸盐等产生的游离基。

链增长(聚合)阶段 被引发的单体自由基,通过同样的转移机理进一步与单体分子反应,形成链自由基,使分子链不断增长。

链终止阶段当活性点消失时,链增长即可终止。链终止的反应机理有双基结合和双基歧化两种方式。两种链终止方式所占比例随聚合条件不同而改变。

性质和使用 聚醋酸乙烯酯乳胶俗称“白胶”,为常用的木材胶粘剂。它是由醋酸乙烯酯单体,以聚乙烯醇为乳化剂,过硫酸铵(或过硫酸钾)为引发剂,水为介质,在70~90℃下经乳液聚合而制得。其外观为乳白色粘稠液体,具有微酸性(pH=4.0~5.5),耐稀酸、稀碱。遇强酸强碱会引起水解而生成聚乙烯醇,固体含量为40~50%,粘度1 500~4 000毫帕秒(20℃),粒度1~2微米。聚醋酸乙烯酯乳胶为水性乳胶,因而操作和洗涤方便。无毒,无火灾和爆炸的危险,对人的呼吸和皮肤无刺激作用。

聚醋酸乙烯酯乳胶是自干型胶粘剂,可以在室温(20℃)下,靠水分挥发,颗粒自行连接成大分子,而形成半透明的胶膜,不需加热和添加固化剂,便能在较短的时间内固化。初期胶合强度和干状胶合强度较高。乳胶的贮存寿命可长达1~2年。

聚醋酸乙烯酯乳胶耐水、耐热、耐溶剂性能差。在空气湿度为65%时,吸水为胶重的1.3%,湿度为95%时,吸水为胶重的3.5%。软化点为45~90℃,固化后的胶层易蠕变,使胶合强度下降。这些缺点可用重金属盐如氯化铝、氯化锌作交联剂,通过与热固性树脂混合或使醋酸乙烯单体与另外一些单体如丙烯酸酯单体共聚的方法,来提高其耐水性和耐热性(如下表)。

聚醋酸乙烯酯乳胶与脲醛树脂的配比与胶合强度的关系

聚醋酸乙
烯乳胶(份)
脲醛树脂
(份)
小麦粉
(份)
大豆粉
(份)

(份)
胶合强度(MPa)平均值
干状强度 湿状强度
20 10 1.31(0) 0.23(0)
10 5 5 10 2.27(61) 0.89(0)
10 5 10 25 2.19(52) 0.71(2)

1.5mm柳安三合板,热压温度75℃,热压时间5分钟。耐水强度系在30±1℃水浸泡3小时取出后,立即测试。括号内为木材破坏率。

聚醋酸乙烯酯乳胶贮存温度以10~40℃为宜,温度过低易冻结而影响使用。如果乳胶受冻,在使用之前需在30~40℃环境中,使其全部解冻后使用。

聚醋酸乙烯酯乳胶适于胶合多孔材料。可以胶粘木材与木材、木材与纸张、木材与塑料贴面板等。可室温胶合,也可加热胶合,胶合时压力一般为0.5兆帕。室温胶合,一般夏季为2~4小时,冬季为6小时以上;通常不采用热压胶合,如需热压时可采用热压温度为70~80℃,热压时间为每毫米1~1.5分钟。

溶液型聚醋酸乙烯酯胶粘剂,对非极性表面有较好胶合强度,可用作胶粘皮革、玻璃纸、云母片、陶瓷和塑料制品等。

英文

polyvinyl acetateadhesives