佘 龍

(重慶交通大學 土木建筑學院，重慶 400074)

聚乙酸乙烯酯涂料的合成

佘 龍

(重慶交通大學 土木建筑學院，重慶 400074)

以乙酸乙烯酯，十二烷基苯磺酸鈣等原料合成聚乙酸乙烯酯乳液及其涂料,探討溫度,時間,乳化劑用量對其影響。

聚乙酸乙烯酯 十二烷基苯磺酸鈣 替代乳化劑

一、引言

聚乙酸乙烯酯是一種非常重要的化工原料，是由乙酸乙烯酯在過氧化物等引發(fā)劑的作用下，乳液聚合而成，主要作為涂料和粘膠劑使用。PVAc乳膠漆比較突出的特點有：分子量較大、黏度較小、沒有有機溶劑等；作為粘膠劑使用時，能應(yīng)用多種添加劑直接改性、機械強度高、沒有缺膠情況出現(xiàn)；當它作為水基膠黏劑時，對環(huán)境沒有污染的優(yōu)點，使其成為聚合膠黏劑中廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。市場上的聚乙酸乙烯酯涂料價格都比較昂貴，所以要對其進行研究。

二、實驗部分

2.1 主要實驗儀器及藥品

粘度計，烘箱，攪拌器，恒溫水浴鍋，回流冷凝管；醋酸乙烯酯，聚乙烯醇，OP-10，過硫酸銨，鄰苯二甲酸二丁酯，碳酸氫鈉，填料，羧甲基纖維素，聚甲基丙烯酸鈉，六偏磷酸鈉，五氯酚鈉，亞硝酸鈉。規(guī)格均符合實驗標準。

2.2 聚乙酸乙烯酯乳液的合成

2.2.1 乳液的制備工藝

乳液聚合體系黏度低、易散熱；反應(yīng)速率較高和生成物分子量較大；價格便宜，十分環(huán)保；所得乳液可以直接使用。所以本次合成采用乳液聚合。

制備工藝：

a.配制乙酸乙烯酯溶液。

b.加入OP-10和乙酸乙烯酯以及10% 過硫酸銨水溶液。

c.滴加乙酸乙烯單體。

d.加入剩下的過硫酸銨，再加入碳酸氫鈉溶液，DBP，攪拌冷卻到40 ℃左右出料。

2.2.2 正交實驗方案設(shè)計

本實驗主要考察溫度、時間以及乳化劑用量對產(chǎn)品的粘度以及固含量的影響。正交實驗，三因素三水平：溫度（70℃，75℃，80℃），時間（2h，2.5h，3h），乳化劑用量（0.5g，1.5g，2.5g）。

2.2.3 實驗數(shù)據(jù)記錄

根據(jù) GB/T 2794-1995，選用NDJ-8S數(shù)字顯示粘度計，測定乳液粘度；

分析數(shù)據(jù)得知反應(yīng)最佳條件為：溫度75 ℃，時間2.5 h，乳化劑用量0.5 g，即單體量的1%。正交實驗中沒有這種組合，所以還要進行驗證實驗。

2.2.4 驗證實驗

按2.2.1中的實驗步驟做驗證實驗，測試乳液粘度。

2.2.5 改變?nèi)榛瘎┖铣扇橐?/p>

聚合反應(yīng)所選用的乳化劑為OP-10，考慮到它的市售價格比較昂貴，選擇用價格更加低廉的十二烷基苯磺酸鈣作乳化劑，來合成聚乙酸乙烯酯。實驗步驟同2.2.1，前述最佳合成條件，再測試其粘度。

2.3 聚乙酸乙烯酯涂料的合成

涂料制備工藝：

a.按最佳反應(yīng)條件合成乳液。

b.將蒸餾水，填料，羧甲基纖維素，聚甲基丙酸鈉，六偏磷酸鈉加入裝有攪拌裝置的三口燒瓶中，攪拌均勻。

c.高速分散，低速下加入合成乳液，五氯酚鈉，亞硝酸鈉，攪拌均勻，出料。

三、實驗結(jié)果與討論

合成實驗數(shù)據(jù)處理如下表：

表3 -1 實驗數(shù)據(jù)處理

K2 7.359 6.857 6.508 K3 6.827 6.699 6.700 S 4.167 2.440 0.075 MAX 7.359 6.857 6.704 MIN 5.725 5.682 6.508 R 1.634 1.175 0.196優(yōu)水平 A2 B2 C1

從上表可知，溫度、時間、乳化劑用量的極差值分別為：1.634、1.175、0.196，可知影響聚乙酸乙烯酯乳液粘度的因素主次排列順序為：溫度＞時間＞乳化劑用量。

由表3-1可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，乳液的粘度先上升后下降，在75℃時乳液的粘度達到最大，由此可見溫度為75℃時，乳液能達到較好的效果。隨著反應(yīng)時間的增加，乳液粘度也呈先上升后降低的趨勢，所以時間為2.5h時，乳液能達到較好的效果。乳化劑用量從1%到3%再到5%，乳液粘度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，而在用量為單體1%時，性能較好，而且從生產(chǎn)成本角度考慮選擇用量為1%比較合適。

通過驗證實驗測得的聚乙酸乙烯酯乳液粘度為 7.932pa.s，綜合各方面的因素考慮，特別是從提高聚乙酸乙烯酯乳液的粘度考慮，最佳合成方案為：溫度75 ℃，時間2.5 h，乳化劑用量0.5 g，即單體量的1%。

3.1.1 溫度對聚合反應(yīng)的影響

聚合溫度是影響聚合反應(yīng)的一個重要因素。當聚合溫度過低時，后期升溫的時候回流較大，反應(yīng)不是很完全，剩余的單體比較多；反應(yīng)溫度過高，體系不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生粗大的粒子，甚至發(fā)生爆聚，并且，在聚合反應(yīng)后期末期升溫不能太快。不然會有大量氣泡生產(chǎn)，乳液產(chǎn)生顆粒變粗大和結(jié)塊現(xiàn)象，導(dǎo)致聚合物失去粘性。

3.1.2 時間對聚合反應(yīng)的影響

聚合時間是影響反應(yīng)的一個重要因素，反應(yīng)時間越長，聚合反應(yīng)越充分，分子量越大，則乳液的粘度越大，但也要考慮性價比。

3.1.3 乳化劑用量對聚合反應(yīng)的影響

乳化劑用量是影響聚合反應(yīng)的一個重要因素。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析得知，乳液的粘度隨著乳化劑用量的增加而先降低后增加，從生產(chǎn)成本角度考慮，還是選擇低含量（1%）乳化劑。也可以看出乳化劑的用量對聚合反應(yīng)質(zhì)量的影響不是很明顯。

3.2涂料的性能檢測

3.2.1 耐水性

參照GB 9152制備試板，按GB 1727在三塊馬口鐵板上制備涂料漆膜。檢測涂料耐水性步驟，參照GB/T 1733-1993，用浸沸水試驗法。實驗檢測結(jié)果為：兩種乳化劑合成的涂料涂抹的三塊試板，人眼觀察均無脫落、均無起泡、均無皺皮現(xiàn)象，符合JC/T 423-91水溶性內(nèi)墻涂料的技術(shù)要求。

3.2.2 涂膜外觀

參照GB 11175-89，人眼觀察，兩種乳化劑合成的涂料都沒有出現(xiàn)可見的粗顆粒和雜質(zhì)，外觀平整色澤均勻，外觀合格。

3.2.3 粘度

參照GB/T 2794-1995，用NDJ-8S旋轉(zhuǎn)粘度計檢測OP-10作乳化劑合成的涂料的粘度為18.425 pa.s，符合國標；檢測用十二烷基苯磺酸鈣作乳化劑合成的涂料粘度為13.537 pa.s，也是符合國標的。

四、結(jié)語

本實驗以乙酸乙烯酯，過硫酸銨，聚乙烯醇以及乳化劑等為原料合成了聚乙酸乙烯酯涂料，通過正交試驗方案找到了聚合反應(yīng)的最佳條件為：溫度為75℃，時間為2.5h，乳化劑用量為1%。探討溫度，時間以及乳化劑用量對聚乙酸乙烯酯乳液粘度的影響。并用十二烷基苯磺酸鈣替換OP-10合成涂料，雖然合成的涂料粘度較低，但是所得結(jié)果也符合國標，可以應(yīng)用到對涂料粘度要求不是很高的場合，而且還能獲得更大的經(jīng)濟效益，所以十二烷基苯磺酸鈣不失為一種理想的乳化劑。

[1]秦益琴,張寶華,徐紅.改性聚醋酸乙烯酯乳液的研制[J].中國膠粘,1998，7(4)∶13-15

[2]李建章,等.改性聚醋酸乙烯酯乳液膠粘劑的研制[J].中國膠粘劑,2002, 11 (1) ∶27-28, 22

G322

B

1007-6344（2015）03-0299-01

佘龍（1989-），男，四川南充人，碩士研究生，研究方向為高性能筑路材料。