【硕士论文】环保型高强度耐低温乳液型封口胶的制备研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t q 4 3 0 i 学科分类号 4 3 0 5 0 2 2 0 论文编号 10 0 10 2 0 0 7 3 5 5 密级 保密 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名鄢薇 学号 2 0 0 4 0 0 0 3 5 5 获学位专业名称 生态环境材料获学位专业代码 课题来源 横向课题研究方向 纸塑封口胶粘剂 论文题目 环保型高强度耐低温乳液型封口胶的制备研究 关键词 纸塑胶粘剂，制备，低皂乳液聚合，性能，增粘树脂 论文答辩日期 2 0 0 7 5 2 7 论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位 学科专长 指导教师夏宇正副教授北京化工大学高分子材料 评阅入l张洋 教授北京化工大学高分子材料 评阅人2石淑先副研究员北京化工大学 功能材料 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席焦书科 教授北京化工大学高分子材料 答辩委员i张洋教授北京化工大学高分子材料 答辩委员2 陈晓农 教授北京化工大学高分子材料 答辩委员3石淑先教授北京化工大学功能材料 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 i 、- 北京化丁入学硕1 j 学位论文 环保型高强度耐低温乳液型封口胶的制备酽牵11111b1111i1ii。283 摘要 本文分别通过半连续乳液聚合和低皂乳液聚合两种方法制备了高粘 结强度、环保、耐低温的乳液型丙烯酸酯封i z l 胶粘剂。确定了最佳合成工 艺和配方，研究了诸因素对聚合反应及产品粘结强度、耐低温性能的影响 规律，所得主要结论如下： ( 1 ) 采用预乳化工艺、半连续的乳液聚合方法，合成了转化率较高 的，性能稳定的丙烯酸酯乳液。考察了搅拌速率、反应时间、聚合温度对 聚合反应体系的影响。最终确定最佳搅拌速度为1 0 0 1 5 0 r m i n 左右，最 佳聚合温度为8 0 8 2 ，反应时间为4 h 。 ( 2 ) 讨论了乳化剂、引发剂、保护胶体、缓冲溶液以及功能单体的 种类与用量对聚合反应和产品各性能的影响。结果表明：s d s 和o p 1 0 作为反应乳化剂( 用量为2 5 叭) 且其用量比为2 2 5 ：1 、引发剂为a p s ( 用 量0 6 w t ) 时、保护胶体为p v a 5 0 8 8 ( 用量为1 0 训= ) 、缓冲剂n a h c 0 3 ( 用量o 3 叭) 、功能单体a a ( 用量3 叭) ，聚合反应速率较快，产品 性能较好。 ( 3 ) 系统研究了把增粘树脂加入到丙烯酸酯类单体参与共聚行为， 确定了增粘树脂的最佳选择( 萜烯树脂与歧化松香的最佳用量比为3 ：5 ) 、 增粘树脂的最佳用量为单体总量的8 时，乳液稳定性好且产品性能较 高。通过i r 和d s c 表明单体都参与了聚合反应，且玻璃化温度为1 6 c 。 北京化丁大学硕：t 学位论文 ( 4 ) 采用低皂乳液聚合，把增粘树脂溶解到丙烯酸酯类单体分别通 过一次预乳化和分步预乳化过程合成了丙烯酸酯类封口胶，发现通过后种 聚合法合成的胶粘剂性能要好，剥离强度可达到3 2 5 n 2 5 m m ，但是储存 稳定性不好；采用第一种聚合方法时，考察了反应型乳化剂的最佳用量( 用 量o 5 叭) ，乳液性能较好，储存稳定性好。 ( 5 ) 分步预乳化工艺，采用新型非离子乳化剂( e l 1 和e l 2 ) 、 反应型乳化剂c o p s 1 以及功能单体q m 1 4 5 8 参与合成丙烯酸酯封口胶 粘剂。当c o p s 1 用量为o 5 和q m 1 4 5 8 用量为3w t 录u 离强度最高。 最终测定该胶粘剂的剥离强度可达到3 1 8 n 2 5 m m ，而且固含量为6 0 ， 通过了冻融稳定性、稀释稳定性以及离心稳定性的测试。 关键词：纸塑胶粘剂，制备，低皂乳液聚合，性能，增粘树脂 n 一 北京化t 人学硕1 j 学位论文 s t u d yo np r e p a r a t i o na n dp e r f o r m a n c eo f a c r y l a t ea d h e s i v ef o rb i n d i n gp a p e rt op l a s t i c a b s t r a c t i nt h i sp a p e r ，a c r y l a t el a t e xa d h e s i v e sw i t hg o o dc o h e s i o n ，e n v i r o n m e n t a l f r i e n d l y a n dl o wt e m p e r a t u r er e s i s t a n c ew a sp r e p a r e d t h r o u g hg e n e r a l e m u l s i o np o l y m e r i z a t i o no rs o a pe m u l s i o np o l y m e r i z a t i o nr e s p e c t i v e l y , t h e o p t i m a ls y n t h e s i z ec o n d i t i o n sa n dc o r r e s p o n d i n gi n f l u e n c e sw e r es t u d i e di n d e t a i l t h ea c r y l i ce m u l s i o nl a t e xw i t hs t a b i l i t ya n dh i g hc o n v e r s i o nw a s s y n t h e s i z e db yp r e - e m u l s i f i e da n dh e m i c o n t i n u o u se m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n t h e o p t i m a l c o n d i t i o n si st h a tt h e a g i t a t i n g r a t ei s10 0 150 r p m ， p o l y m e r i z a t i o nt i m e i s4h o u r , p o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r ei sc o n t r o l l e d 8 0 8 2 t h ee f f e c t so ft h ek i n d sa n da m o u n t so fe m u l s i f i e r , i n i t i a t o r , p r o t e c t i v e c o l l o i d ，b u f f e ra sw e l l a sf u n c t i o n a lm o n o m e r so ne m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n b e h a v i o ra n dp r o d u c tp r o p e r t i e sw e r ei n v e s t i g a t e di nl e n g t h t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eb e s ts o a ps y s t e mi ss d sw i t ho p 一10a n dt h ed o s a g ei s 2 5 w t t ot o t a lm o n o m e r s ，t h eb e s tr a t i oi s2 2 5 ：1 ；t h ea m o u n to fa m m o n i u m p e r s u l f a t ei s0 6w t t ot o t a lm o n o m e r s ；t h ed o s a g eo f p v a 一5 0 8 8i s1 0 、机； t h ed o s a g eo ff u n c t i o n a lm o n o m e r a c r y l i ca c i di s3 0w t p o l y a c r y l a t el a t e xa d h e s i v ec o n t a i n i n gt a c k i f i e rw e r es y n t h e s i z e dt h r o u g h i ns u i t p o l y m e r i z a t i o n ，d u r i n gt h ep r o c e d u r e ，t h ea c 叫l a t em o n o m e r sw a s m i x e dw i t hm a n yd i f f e r e n tk i n d so f t a c k i f i e r t h et e s tr e s u l t so fi ra n dd s c h a v ep r o v e dt h a ta l lm o n o m e r s w e r ep o l y m e r i z e da n dt h et gi s 16 c b a s e d o na b o v e e x p e r i m e n t st h eb e s tc a p a b i l i t yl a t e xc a nb eg a i n e di ft h ep r o p o r t i o n o ft a c k i f i e ri sf i ta p p r o p r i a t e l y t w o l o w s o a pe m u l s i o np o l y m e r i z a t i o np r o c e d u r e sw e r er e s e a r c h e d o n eo fw h i c hi s d i s s o l v i n gt a c k i f i e ri na c r y l a t em o n o m e r st h r o u g ho n es t e p a n da n o t h e ro n ei sm u l t i 。s t e p st os y n t h e s i z e a c r y l a t ec o p o l y m e rl a t e xa d h e s i v e t h ea d h e s i v eg a i n e db y m u l t i s t e p sb e h a v e dh i g h s t r i p p l i n gs t r e n g t ha n d a c h i e v e dt o3 2 5 n 2 5 m m h o w e v e r ，c o m p a r e dw i t ht h eo u t c o m e b yo n es t e p r e s u l t ，t h es t o r es t a b i l i t yi sw e a k t h eo p t i m a lr e a c t i o n r a t i od u r i n g f i r s t m e t h o d ( t h ea m o u n to fi t0 5 叭) w a ss t u d i e d ，a n ds t a b l ee m u i s i o np r o d u c t w i t hh i g hp e r f o r m a n c ew a s m a d e t h en o v e l e m u l s i f i e r ( e l 一1a n de l 2 ) a n dr e a c t i v e e m u l s i f i e r f u n c t i o n a lm o n o m e r ( q m 一14 5 8 ) w e r et a k e nt ot h ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o nt o s y n t h e s i z e da c r y l a t e c o p o l y m e r l a t e x a d h e s i v e t h r o u g h t 、| 旧s t e p s p r e 。e m u l s i f y i n g t h ep e e l i n gs t r e n g t hc a nb er e a c ht o31 8 n 2 5 m mw h e n a m o u n to fc o p s 10 5 ，q m 一1 4 5 83 o a n dt h es o l i dc o n t e n ti s6 0 t h e f r e e z e - t h a ws t a b i l i t y , c e n t r i f u g a ls t a b i l i t ya n dd i l u t e ds t a b i l i t yo f t h ep r o d u c t w e r ea l la c c o r dw i t ht h ep r o f e s s i o n a ls t a n d a r d k e yw o r d s ： 叫 、： 北京化工大学顽士学位论文 目录 厶 第一章前言1 1 1 纸塑封口胶的研究进展1 1 2 纸塑胶粘剂的种类2 1 2 1 溶剂型纸塑胶粘剂2 1 2 2 乳液型( 或水性) 纸塑胶粘剂3 1 3 纸塑胶粘荆的发展趋势6 1 3 1 水性纸塑胶粘剂6 1 3 2 高固含量的胶粘剂o q ooo oo00 7 1 3 3 胶粘剂的改性7 1 4 纸塑封口及复膜中常见的问题分析8 1 4 1 封口胶在使用及成品储存中常出现的问题及原因分析8 1 4 2 胶粘剂复膜过程中出现的问题分析8 1 5 乳液聚合合成丙烯酸酯类乳液胶粘剂1 0 1 5 1 一般乳液聚合机理1 0 1 5 2 无皂乳液聚合合成丙烯酸乳液胶粘剂1 2 1 5 2 1 聚合机理1 2 1 5 2 2 无皂乳液聚合的制备方法1 2 1 6 2 4 化学键作用1 7 1 7 文献总结1 7 2 1 本课题的研究目的1 8 2 2 研究方案和内容1 8 第二章实验部分2 0 冬 参 2 1 丙烯酸酯类封口胶的制备2 0 2 1 1 原料2 0 2 1 2 设备及仪器2 0 2 2 制备工艺2 1 2 2 1 实验步骤2 l 2 2 2 实验装置2 l 2 3 分析测试2 2 2 3 1 固含量的测定2 2 2 3 2 单体转化率的测定2 3 2 3 3 乳液聚合稳定性的测定2 3 2 3 4p h 值2 3 2 3 5 红外光谱分析2 3 2 3 6 玻璃化温度2 3 2 3 7 粘度2 3 2 3 81 8 0 。剥离强度的测定2 4 2 3 9 离心稳定性的测定2 4 2 3 1 0 稀释稳定性的测定2 4 2 3 11 冻融稳定性的测定2 4 第三章结果与讨论2 5 l 卜 北京化丁人学硕i ：学位论文 3 1 实验配方分析2 5 3 1 1 聚合方法对体系性能的影响2 5 3 1 2 乳化剂j i i o oo ib oqa * * q oo oea l 2 6 3 1 3 丙烯酸单体的选择a 1 oo o0 oo ooo0 2 7 3 2 聚合体系稳定性和转化率的影响因素的研究o o ooob 2 8 3 2 1 乳化剂对聚合反应和产品性能的影响j o oboo i 2 8 3 2 r1 1 乳化剂种类对聚合反应的影响2 8 3 2 1 2 乳化剂用量的确定2 9 3 2 1 3 乳化剂用量对乳液粘度以及剥离强度影响3 0 3 2 2 引发剂对聚合反应的影响o e0000 3 2 3 2 2 1 引发剂种类的确定0 8lo oo oogo 3 2 3 2 2 2 引发剂浓度对乳液粘度的影响3 2 3 2 2 3 引发剂对聚合反应速率的影3 4 3 2 2 4 引发剂用量对胶粘剂1 8 0 。剥离强度影响q d ooo ooo i 3 5 3 2 3 保护胶体对聚合稳定性的影响* o o0 oo0o oo obo0o o oqoo - 3 5 3 2 4 聚合反应温度对聚合反应的影响3 6 3 2 4 1 聚合反应温度对反应速率的影响0 0 oooo oooao 3 6 3 2 4 2 聚合温度对产品性能的影响3 7 3 2 5 p h 缓冲剂的影响o 0 qoo 0o0o o0 3 8 3 2 6 反应时间对聚合反应的影响3 8 3 2 6 1 滴加时间对聚合反应的影响3 8 3 2 6 2 反应时间与转化率的关系o o 0 q o o 0000 oooo oo00 o0 3 9 3 2 7 搅拌速度对聚合反应的影响0 000 00 4 0 3 2 8 单体对聚合反应的影响0 0 0000 4 0 3 2 8 1 反应单体的q 、e 值4 0 3 2 8 2 功能单体的用量对产品粘度的影响4 1 3 2 9 增粘树脂的选择和用量的确定4 3 3 2 1 0 溶有萜烯树脂的聚合物表征0 i d o000 00 q 0 100 4 5 i i i 北京化t 大学硕士学位论文 3 3 本章小节- 4 7 第四部分环保型高强度丙烯酸封口胶的制备4 8 4 1 实验部分4 8 4 1 1 实验原料4 8 4 1 2 实验仪器m 4 9 4 1 3 实验装置4 9 4 2 结果与讨论4 9 4 2 1 低皂乳液聚合合成丙烯酸酯封口胶4 9 4 2 1 1 低皂乳液聚合的基础配方4 9 4 2 1 2 实验步骤5 0 4 2 1 3 反应型乳化剂的影响5 0 4 2 1 4 两种聚合方法合成的产品性能比较5 l 4 2 2 传统乳液聚合合成丙烯酸酯封口胶5 2 4 2 2 1 实验步骤5 2 4 2 2 2 实验配方分析5 3 4 3 本章小节5 4 第五部分结论5 5 参考文献5 7 致谢6 0 研究成果及发表的学术论文6 l p 厶 北京化t 大学硕十学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1 d e v e l o p m e n to fa c r y l a t ea d h e s i v e 1 1 2c a t e g o r yo fa c r y l a t ea d h e s i v e ? - 2 1 2 1d i s s o l v e n ta d h e s i v e 0 0 o 2 1 2 2e m u l s i o na d h e s i v e o 00 3 1 3t h et r e n do f a h e s i v ed e v e l o p m e n t 6 1 3 1e m u l s i o na d h e s i v e - 6 1 3 2h i g hs o l i dc o n t e n ta d h e s i v e ”一“7 1 3 3m o d i f i e da d h e s i v e 0 0o 00 o00 0 0 8 1 4a n a l y s eo f t h ep r o b l e mi np r o c e s so f s e a l i n ga n dl a m i n a t i n g 8 1 4 1a n a l y s eo f t h ep r o b l e mo fs t o r ea n du s e 8 1 4 2a n a l y s eo ft h ep r o b l e mo fl a m i n a t i n g 8 1 5s y n t h e s i so f a c r y l a t ec o p o l y m e rl a t e xa d h e s i v e 1 0 1 5 1e m u l s i o np o l y m e r i z a t i o nm e c h a n i s m 1 0 北京化工大学硕十学位论文 1 6 2 3d i f f u s ea c t i o na n da g i t a t i o na c t i o n 1 6 1 6 2 4c h e m i c a lb o n da c t i o n 1 7 1 7d o c u m e n ts u m m a r y 1 7 2 1 p r u p o s eo ft h et a s k 1 8 2 2w a y sa n dc o n t e n t so ft a s k 1 8 c h a p t e r2e x p e r i m e n t 一“2 0 2 1 p r e p a r eo fa d h e s i v e 2 0 2 1 1r a wm a t e r i a l 2 0 2 1 2e q u i p m e n ta n da p p a r a t u s 2 0 2 2 s y n t h e s i sm e t h o d o l o g y 2 0 2 2 1p r o c e d u r e 2 l 2 2 2 s e t t i n g 。2 1 2 3m e a s u r e m e n ta n dt e s t 2 2 2 3 1t e s to f s o l i dc o n t e n t - 2 2 2 3 2t e s to f c o n v e r s i o n 2 3 2 3 3t e s to f s t a b i l i t y 2 3 2 3 4t e s to fp h 2 3 2 3 5d e t e c t i o no fi r 2 3 2 3 6t e s to f t g 2 3 i p 厶 ， 卜 北京化工大学硕士学位论文 3 1a n a l y s eo ff o r m u l a 2 5 3 1 1e f f e c to fc o p o l y m e r i z a t i o nw a y s 2 5 3 1 2e m u l s i t i e r ”一”“”2 6 3 1 3c h o i c eo fa c r y l a t em o n o m e r 2 7 3 2e f f e c to f f a c t o r so nr e a c t i o ns t a b i l i t ya n dc o n v e r s i o n 。2 8 3 2 1e f f e c to f e m u l s i f i e ro np o l y m e r i z a t i o na n dp r o d u c tp r o p e r t y 2 8 3 2 1 1 e f f e c to fe m u l s i f i e rk i n d so np o l y m e r i z a t i o n 。2 8 3 2 1 2 e m u l s i f i e r d o s a g e 。2 9 3 2 1 3 e f f e c to fe m u l s i f i e rd o s a g eo ns t r i p p i n gs t r e n g t ha n dv i s c o s i t y 3 0 3 2 2e f f e c to fi n i t i a t o ro i lp o l y m e r i z a t i o n 3 2 3 2 2 1e f f e c to fi n i t i a t o rk i n d s ”“”“”“”一”3 2 3 2 2 2e 丘o c to fi n i t i a t o rc o n c e n t r a t i o no nv i s c o s i t y ”3 2 3 2 2 3e 丘b j c to fi n i t i a t o ro i lp o l y m e r i z a t i o nr a t e ”一3 4 3 2 2 4e f f e c to fi n i t i a t o rd o s a g eo n1 8 0 。s t r i p p i n gs t r e n g t h 3 5 3 2 3e f f e c to fp r o t e c t i v ec o l l o i do np o l y m e r i z a t i o ns t a b i l i t y 。3 5 3 2 4p o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r e 。3 6 3 2 4 1e f f e c to f p o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r eo nr e a c t i o nr a t e 。3 6 3 2 4 2e f f e c to fp o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r eo np r o d u c tp r o p e r y 。3 7 3 2 5 e f f e c to fp hb u f f e r i n ga g e n t ”。3 8 3 2 6p o l y m e r i z a t i o nt i m e 。3 8 3 2 6 1e f f e c to f d r o pt i m eo np o l y m e r i z a t i o n ”j 3 8 3 2 6 2r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt i m ea n dc o n v e r s i o n 3 9 3 2 7s i l t i n gs p e e d “4 0 3 2 8 a c r y l i cm o n o m e r ”“4 0 3 2 8 1q ，eo f m o n o m e r 。4 0 3 2 8 2e f f e c to ft h ea m o u n to ff u n c t i o n a lm o n o m e ro nv i s c o s i t y 4 l 3 2 9c h o i c eo f t a c k i f i e ra n da m o u n to f t a c k i f i e r 4 3 v 苎塞垡三奎堂堡主堂垡笙塞 一- - 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