醋酸乙烯-乙烯共聚乳液及其制备方法与流程

本发明属于醋酸乙烯-乙烯共聚乳液技术领域，具体涉及一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液及其制备方法。

背景技术：

醋酸乙烯－乙烯共聚乳液(简称vae乳液)是一种性能优良，用途广泛的水分散型乳液，乳液中引入乙烯单体作为共聚物的内增塑剂，使高分子主链变得柔软，同时，由于乙烯的内增塑作用，降低了乳液的玻璃化温度和最低成膜温度，加上vae分子的乙酰基的极性使共聚物能容纳大量填料和各种添加剂，可以改善vae乳液的性能，因此，广泛应用于建筑、涂料、胶粘剂、包装、纺织、木材加工等领域中。

近年来，市场对木材粘接强度及耐水性要求越来越高，在复合领域，复合机机速越来越高，普通vae乳液流变性较差，黏度随转速增加迅速下降，乳液不能正常附着于材料表面，造成复合过程中不同程度的“飞胶”。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。该醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变性好。

除特别说明外，本发明所述份数均为质量份数。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，由包括醋酸乙烯酯单体、乙烯单体和保护胶体在内的原料制备而得；所述保护胶体为羧基改性聚乙烯醇或羧基改性聚乙烯醇与聚乙烯醇的组合物。

进一步，所述羧基改性聚乙烯醇的醇解度为80％-95％，聚合度为300-3000，羧基含量为0.1％-5％。

进一步，所述羧基改性聚乙烯醇与醋酸乙烯酯单体的质量比为0.05:1-0.2:1。

进一步，所述羧基改性聚乙烯醇与醋酸乙烯酯单体的质量比为0.07:1-0.15:1。

进一步，所述聚乙烯醇的醇解度为80％-99％，聚合度为300-3000。

进一步，所述聚乙烯醇与醋酸乙烯酯单体的质量比为0:1-0.1:1。

进一步，所述聚乙烯醇与醋酸乙烯酯单体的质量比为0:1-0.05:1。

进一步，所述乙烯单体与醋酸乙烯酯单体的质量比为0.05:1-0.15:1。

进一步，所述乙烯单体与醋酸乙烯酯单体的质量比为0.08:1-0.12:1。

进一步，所述乳液的原料还包括ph调节剂、引发剂和去离子水。

进一步，所述ph调节剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠的一种或多种。

进一步，所述ph调节剂的用量为醋酸乙烯酯单体质量的0.1％-0.3％。

进一步，所述引发剂为热分解引发剂或氧化还原引发剂。

进一步，所述热分解引发剂为过硫酸钾溶液或过硫酸铵溶液，氧化还原引发剂为酒石酸盐-双氧水溶液或过硫酸盐-亚硫酸氢盐溶液。

进一步，所述引发剂为过硫酸钾溶液或酒石酸盐-双氧水溶液。

进一步，所述引发剂用量为引发剂溶液中含有的溶质为醋酸乙烯单体质量的0.2％-0.6％。

进一步，所述去离子水的用量为醋酸乙烯单体质量的1-1.4倍。

本发明的目的还在于保护所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的制备方法，包括以下步骤：

将保护胶体、ph调节剂和去离子水混合在高压釜中溶解，降温到60℃以下后加入初始醋酸乙烯酯单体，再加入乙烯升压至0.5-4mpa，然后滴加初始引发剂，并升温至60-80℃，待初始醋酸乙烯酯单体反应完后，滴加连续引发剂和剩余的醋酸乙烯酯单体，连续醋酸乙烯酯单体滴加完后关闭乙烯，继续滴加剩余的引发剂，剩余引发剂滴加完后的反应体系再升温至82-88℃反应1-2小时，然后将反应体系降温至20-50℃，即得所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液；

初始醋酸乙烯酯单体为醋酸乙烯酯单体总量的5％-20％；

初始引发剂为引发剂总量的20％-40％；

连续引发剂为引发剂总量的30％-55％。

进一步，所述混合溶解的温度为80-95℃，时间为0.5-2h。

进一步，所述混合溶解的温度为85-95℃，时间为1-1.5h。

进一步，初始醋酸乙烯酯单体为醋酸乙烯酯单体总量的8％-12％；初始引发剂为引发剂总量的25％-35％；连续引发剂为引发剂总量的35％-50％。

进一步，然后滴加初始引发剂，滴加时间为5-10分钟，并升温至60-80℃。

进一步，将保护胶体、ph调节剂和去离子水混合在高压釜中溶解，降温到60℃以下后加入初始醋酸乙烯酯单体，再加入乙烯并升压至1-3mpa。

进一步，滴加连续引发剂和剩余醋酸乙烯酯单体于70-85℃温度下反应1-4小时。

进一步，滴加连续引发剂和剩余醋酸乙烯酯单体于75-80℃温度下反应2-3小时。

进一步，剩余引发剂的滴加时间为10-30分钟。

进一步，将反应体系降温至20-40℃，即得所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。

本发明的有益效果在于：

本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液流变性好，流变大于3500s^-1，流变超过3500s^-1后才开始出现黏度急剧减小而“甩胶”；将其用于复合领域，能够提高复合机速，提升生产效率。

本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液粘接强度高。

本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液耐水性好。

本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液胶膜柔软。

本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液对木材的干态压缩剪切强度可达9.8-10.5mpa，对木材的湿态压缩剪切强度可达2.9-3.6mpa。

本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液原料来源广泛、价格低廉，且未大幅改动现有生产工艺，提高现有醋酸乙烯-乙烯共聚乳液产品质量的同时，增加的成本可忽略不计，工业化实施方便，应用前景广阔。

附图说明

图1为实施例1制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图；

图2为实施例2制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图；

图3为实施例3制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图；

图4为实施例4制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图；

图5为实施例5制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图；

图6为对比例1制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其制备方法的具体步骤如下：

在高压反应釜中加入3570.0份去离子水，在搅拌下加入250.0份sg-182(羧基改性pva)，2.9份碳酸氢钠，升温到80℃，溶解2.0小时后，降温到65℃，加入初始醋酸乙烯酯单体147.0份，再加入乙烯281份升压到2.0mpa，用73.5份去离子水和5.8份过硫酸钾配制引发剂溶液，并于10min内匀速滴加过硫酸钾引发剂溶液15.9份到高压反应釜中，待温度升到70℃后，滴加醋酸乙烯酯2793.0份和配置好的过硫酸钾引发剂溶液23.8份，反应4小时，于10分钟内匀速加入剩余的过硫酸钾引发剂溶液39.6份，再在82℃下保温1小时，降温至20℃后，卸去乙烯压力，过滤出料，即得醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。

实施例2

一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其制备方法的具体步骤如下：

在高压反应釜中加入2940.0份去离子水，在搅拌下加入147.0份sg-182(羧基改性pva)、147.0份pva1799，8.8份碳酸氢钾，升温到95℃，溶解1.0小时后，降温到60℃，加入醋酸乙烯酯单体588.0份，再加入乙烯327份升压到2.5mpa，用588.0份去离子水和17.6份过硫酸铵配制引发剂溶液，并于5min内匀速滴加过硫酸铵引发剂溶液242.2份到高压反应釜中，待温度升到85℃后，滴加醋酸乙烯酯2352.0份和配置好的过硫酸铵引发剂溶液333.1份，反应1小时，于30分钟内匀速加入剩余的过硫酸铵引发剂溶液30.3份，再在88℃下保温1.5小时，降温至50℃后，卸去乙烯压力，过滤出料，即得醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。

实施例3

一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其制备方法的具体步骤如下：

在高压反应釜中加入4195.0份去离子水，在搅拌下加入210.0份sg-182(羧基改性pva)、70.0份pva1799，7.0份磷酸氢钾，升温到90℃，溶解1.5小时后，降温到65℃，加入醋酸乙烯酯单体302.4份，再加入乙烯272份升压到2.0mpa，用236.6份去离子水和8.2份酒石酸钠、219.6份去离子水和24.8份双氧水(双氧水质量分数为27.5％)分别配制酒石酸钠溶液和双氧水溶液，并于10min内匀速滴加49.0份酒石酸钠溶液和49.0份双氧水溶液(酒石酸钠溶液和双氧水溶液分别从不同的槽中加入)到高压反应釜中，待温度升到70℃后，滴加醋酸乙烯酯2217.6份和配置好的酒石酸钠溶液120.0份和双氧水溶液120.0份(酒石酸钠溶液和双氧水溶液分别从不同的槽中加入)，反应3小时，于15分钟内匀速加入剩余的酒石酸钠溶液75.8份和剩余的双氧水溶液75.4份(酒石酸钠溶液和双氧水溶液分别从不同的槽中加入)，再在85℃下保温2小时，降温至30℃后，卸去乙烯压力，过滤出料，即得醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。

实施例4

一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其制备方法的具体步骤如下：

在高压反应釜中加入3570.0份去离子水，在搅拌下加入200.0份sg-182(羧基改性pva)、94.0份pva0588，7.0份磷酸氢二钠，升温到95℃，溶解0.5小时后，降温到60℃，加入醋酸乙烯酯单体294.0份，再加入乙烯364份升压到3.0mpa，用210.0份去离子水和10.8份过硫酸钾、210.0份去离子水和4.2份亚硫酸氢钠分别配制过硫酸钾引发剂溶液和亚硫酸氢钠引发剂溶液，分别加入过硫酸钾引发剂溶液66.3份和亚硫酸氢钠引发剂溶液64.3份到高压反应釜中；待反应温度升到80℃后，滴加醋酸乙烯酯2646.0份，分别滴加配置好的过硫酸钾引发剂溶液110.4份和亚硫酸氢钠引发剂溶液107.1份，反应3小时，20分钟内匀速加入剩余的过硫酸钾引发剂溶液44.2份和亚硫酸氢钠引发剂溶液42.8份，再在85℃下保温1小时，降温到30℃后，卸去乙烯压力，过滤出料，即得醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。

实施例5

一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其制备方法的具体步骤如下：

在高压反应釜中加入3570.0份去离子水，在搅拌下加入147.0份sg-182(羧基改性pva)、147.0份pva1799，2.0份碳酸氢钠，1.0份碳酸氢钾，1.0份醋酸钠，1.5份磷酸氢钾和1.0份磷酸氢二钠，升温到88℃，溶解1.5小时后，降温到60℃，加入醋酸乙烯酯单体210.0份，再加入乙烯320份升压至2.5mpa，用210.0份去离子水和8.4份过硫酸铵配制引发剂溶液，加入过硫酸铵引发剂溶液65.5份到高压反应釜中，待温度上升到80℃后，滴加醋酸乙烯酯2730.0份和配置好的过硫酸铵引发剂溶液76.5份，反应3小时，15分钟内匀速加入剩余的过硫酸铵引发剂溶液，再在85℃下保温1.5小时，然后降温到30℃后，卸去乙烯压力，过滤出料，即得羧基化vae乳液。

对比例1

一种醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其制备方法的具体步骤如下：

在高压反应釜中加入3500.0份去离子水，在搅拌下加入125.0份pva1788，125.0份pva0588，升温到85℃，溶解1.0小时后，降温到55℃，加入醋酸乙烯酯单体210.0份，再加入乙烯330份升压到2.5mpa，用210.0份去离子水和8.4份过硫酸钾配制引发剂溶液；加入引发剂溶液65.5份到高压反应釜中，待反应温度上升至80℃后，滴加醋酸乙烯酯2730.0份和配置好的引发剂溶液76.5份，反应3小时，15分钟内匀速加入剩余的过硫酸钾引发剂溶液，再在85℃下保温1小时，降至30℃后，卸去乙烯压力，质量分数为9％的碳酸氢钠溶液77份，过滤出料，即得醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。

性能测试

对实施例1-5及对比例1制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，分别进行流变性能、木材干态压缩剪切强度、木材湿态压缩剪切强度和乙烯含量等方面性能测试，结果如表1和图1-6所示；

其中，流变性的测试方法为：采用ar-g2流变仪测定，试验类型采用连续斜坡方法，水浴平衡温度为25℃，角速度设定为0-250rad/s，持续时间5min，采样延迟时间为5s，当乳液黏度急速下降后终止旋转；

木材干态压缩剪切强度按照《gb/t17517-1998胶黏剂压缩剪切强度试验方法》进行测定；

木材湿态压缩剪切强度的测试方法为：将常温粘接干燥72h的木片，置于常温水中浸泡24h，然后按照《gb/t17517-1998胶黏剂压缩剪切强度试验方法》进行测定；

乙烯含量按照《gb/t27573-2011乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液》进行测定。

表1性能测试结果

由表1可知，实施例1-5制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液粘接木材时干态压缩剪切强度和湿态压缩剪切强度高于普通醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，耐水性也有所提高。

实施例1-5制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图分别如图1、图2、图3、图4、和图5所示，对比例1制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变曲线图如图6所示。

从图1-5可以看出，实施例1-5制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变大于3500s^-1，流变超过3500s^-1后才开始出现黏度急剧减小而“甩胶”。从图6可以看出，对比例1制得的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液在2000s^-1以下开始出现黏度急剧减小而“甩胶”。由此证明，本发明的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的流变性能得到了显著改善。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。