不同類型乳化劑對丙烯酸脂乳液

1、不同類型乳化劑對丙烯酸脂乳液壓敏膠粘劑耐水性能影響的研究王峰楊玉昆（中科院化學(xué)研究所100080）摘要：用兩種低分子乳化劑（SDS，鈉鹽和C0-436,銨鹽）和兩種可聚合乳化劑（AMPS-Na和AMPSNH4）分別在最佳條件下制得了四種主體成分相同的丙烯酸酯乳液壓敏膠。測試并比較了四種乳液和壓敏膠的性能，較系統(tǒng)的研究了不同類型的乳化劑對丙烯酸酯乳液壓敏膠耐水性能的影響。關(guān)鍵詞：低分子乳化劑可聚合乳化劑丙烯酸酯乳液壓敏膠耐水性能前言：丙烯酸酯乳液壓敏膠因其價廉，無污染，使用方便和安全等特點在我國壓敏膠制造工業(yè)中有著特殊而重要的地位。目前，我國70以上的壓敏膠制品是丙烯酸酯乳液壓敏膠制造的；其年生

2、產(chǎn)和使用量已超過十萬噸。1然而，丙烯酸酯乳液壓敏膠與相應(yīng)的溶劑型壓敏膠相比還存在著壓敏膠性能較差，特別是膠層的耐水性較差和對高濕環(huán)境敏感等缺點。這主要是由于膠層中少量乳化劑的存在引起的。2用可聚合乳化劑代替普通低分子乳化劑是提高乳液聚合物耐水性能的重要途徑。也有人認(rèn)為用銨鹽乳化劑制得壓敏膠比用鈉鹽乳化劑制得的相應(yīng)壓敏膠的耐水性能要好。3但還未見到過不同類型的乳化劑對丙烯酸乳液壓敏膠耐水性能影響的系統(tǒng)研究報道。本文采用一種普通的低分子鈉鹽乳化劑（十二烷基硫酸鈉，商稱SDS），一種低分子銨鹽乳化劑（硫酸（2對壬基酚氧）乙酯銨鹽，RhodapexCO436）以及兩種可聚合乳化劑（2丙烯酰胺基2甲基丙

3、基硫酸鈉鹽，AMPSNA和2丙烯酰胺基2甲基丙基硫酸銨鹽AMPSNH4）分別在最佳的實驗條件下制得了四種主體成分相同的丙烯酸酯乳液壓敏膠，分別標(biāo)記為EPS1，EPS2，EPS3，EPS4o四種乳化劑的分子式如下：n_L0-CH2CH2-O-S0jNH4(.CO-436)CHCfl-KH-C-CHj-SO(AMPANHJ3沁d鮎-0亠0伽(SDS)曲冃HtiH-i-CH-$Qj血(AMPS-Ka)用國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法測試了四種乳液以及將它們涂布于PET膜上制得的壓敏膠粘帶的性能。進而測試并比較了四種乳液壓敏膠膜經(jīng)水浸泡后的吸水率和溶出率以及粘貼于不銹鋼板和木材板上的壓敏膠帶180剝離強度隨水浸泡時

4、間的變化。系統(tǒng)的研究了不同類型乳化劑對丙烯酸乳液壓敏膠耐水性能的影響。實驗部分(略)結(jié)果與討論3.1聚合物乳液性能由表1的結(jié)果可以看出，用可聚合乳化劑制得的壓敏膠乳液(EPS3和EPS4)在單體轉(zhuǎn)化率，乳液粘度，聚合穩(wěn)定性等方面均較用低分子乳化劑制得的相應(yīng)乳液(EPS1和EPS2)有所下降。這主要是因為用可聚合乳化劑制備壓敏膠乳液時，AMPS取代了功能性單體丙烯酸(AA)。4這體現(xiàn)了功能性單體丙烯酸(AA)在提高丙烯酸酯壓敏膠聚合物乳液性能方面的獨特作用。3.2乳液壓敏膠的膠粘性能由表2的結(jié)果可以看出：用高分子乳化劑制得的乳液壓敏膠(EPS3和EPS4)，其180剝離強度值皆較用低分子乳化劑制

5、得的乳液壓敏膠(EPS1和EPS2)的值低，這主要可能也是因為前者的共聚單體中缺乏功能性單體丙烯酸(AA)的緣故。由兩種銨鹽乳化劑制得的乳液壓敏膠(EPS2和EPS4)的初粘，180剝離強度和持粘值分別比由兩種鈉鹽乳化劑制得的相應(yīng)乳液壓敏膠(EPS1和EPS3)的值要高。這體現(xiàn)了不管是可聚合乳化劑還是低分子乳化劑，銨鹽乳化劑在合成丙烯酸酯乳液壓敏膠上有較大優(yōu)勢。33乳液壓敏膠層的吸水率和溶出率由表3的結(jié)果可以看出，由低分子鈉鹽乳化劑制得的乳液壓敏膠(EPS-1)經(jīng)涂布于干凈玻璃板并烘干所得到的膠膜在常溫自來水中浸泡4天就脫落，吸水率高達6641，溶出率高達0.55%。而以由高分子銨鹽乳化劑合成

6、的乳液壓敏膠(EPS4)膠膜浸泡15天仍未脫落，吸水率僅約為EPS1的13，溶出率更是小的多。這表明不同的乳化劑對丙烯酸乳液壓敏膠的耐水性有很大影響。從表3的數(shù)據(jù)可以進一步看出：(1)不管是鈉鹽還是銨鹽，可聚合乳化劑制得的乳液壓敏膠的耐水浸泡性能皆比低分子乳化劑為好；(2)不管足可聚合乳化劑還是低分于乳化劑，銨鹽乳化劑制得的乳液壓敏膠的耐水浸泡性皆比相應(yīng)的鈉鹽乳化劑為好。這說明銨鹽乳化劑在提高乳液耐水性方面較相應(yīng)的鈉鹽乳化劑為好。這可能是由于在乳液成膜過程中銨鹽受熱分解成相應(yīng)的酸，而酸的親水性較銨鹽弱的緣故。34乳液壓敏膠粘帶的耐水性將由四種不同類型乳化劑制得的乳液壓敏膠按國標(biāo)制成壓敏膠粘帶，

7、分別粘貼于不銹鋼板和木材板上制成180剝離強度待測片。接著置于60C的恒溫干燥箱烘烤兩星期，使壓敏膠與基材充分粘附，以消除隨時間的推移，因壓敏膠與基材的進一步浸潤而導(dǎo)致剝離值上升帶來的影響。然后，浸泡于室溫下的自來水中，每隔一定時間取樣，測試并觀察180剝離強度隨浸泡時間延長而發(fā)生的變化。實驗結(jié)果列于圖1和圖2。由兩圖的結(jié)果可以看出，隨浸泡時間的延長，粘貼于木材板上的膠粘帶180剝離強度下降的幅度較不銹鋼板大的多，這顯然是由于木材的多孔性造成的?？梢娀膶好裟z的耐水性也有較大的影響，由兩圖還可以看出：(1)無論是鈉鹽還是銨鹽乳化劑，由可聚合乳化劑制得的乳液壓敏膠粘帶的耐水性較低分子乳化劑為好

8、；(2)無論是可聚合乳化劑還是低分子乳化劑，由銨鹽乳化劑制得的乳液壓敏膠粘帶的耐水性較鈉鹽有較大的優(yōu)勢。結(jié)論1與用低分子乳化劑SDS和C0436相比，用可聚合乳化劑AMPSNa和AMPS-NH4較難制得實用性好的丙烯酸酯乳液壓敏膠。無論是銨鹽還是鈉鹽，用可聚合乳化劑(AMPSNa和AMPS-NH4)制得的丙烯酸乳液壓敏膠的耐水性分別優(yōu)于用低分子乳化劑(SDS和CO436)制得的相應(yīng)乳液壓敏膠。無論是低分子乳化劑還是可聚合乳化劑，用銨鹽乳化劑(C0436和AMPSNH4)制得的丙烯酸乳液壓敏膠的耐水性能分別優(yōu)于用鈉鹽乳化劑(SDS和AMPS-Na)制得的相應(yīng)乳液壓敏膠。Table1Theprop

9、ertiesofPSAlatexbasedontypesofEUFfactarttsurfactantSolidcontent(%)(Experimental/theoretic)Conversion(%)Viscosity(cpsPolymeriaticnStabi1ity(%)EP匸SDS51.5/5L699.89000EPS-CO-43649.9/50.999,21100EPS-AMPS-Na49.4/50.09&0600.61EPS-AMPS-NIL48.0/49.596.9500.74Table2TheadhesionPropertiesofemulsionPSASurfactantTack(BallNo.)180Hold(min)EPS-1SDS96.88188,3EPS-2CO-43614&164320EPS-3AMPS-Na145.892410.5EPS-4AMPS-NHi156.244320Table3WaterAbsorptionandWaterDissolveofpolymerfilmsSurfactantShedTime(day)WaterAbsorption(%)WaterSolubility(%)EPS-1SDS466,40.55EPS-2CO-4361141,90.13EPS-3AMPS-Na