无纺布用丙烯酸酯类粘合剂
无纺布用丙烯酸酯类粘合剂
一．引 言
无纺布亦称非织造布，其生产过程需耗用大量粘合剂，一般粘合剂占无纺纤维重量的1/3。由此可见，粘合剂是无纺布的重要原料之一。因此，粘合剂的品种和质量对无纺布的生产是至关重要的。所用粘合剂除对纤维具有良好的粘接性外，对不同品种的无纺布还应满足一定的手感柔软性、弹性、耐热、耐溶剂、耐洗涤、耐老化等要求。
在无纺布生产的初期，所用粘合剂有酚醛树脂、脲醛树脂和淀粉类。后来，主要采用天然或合成橡胶胶乳。如此生产出的无纺布其弹性、柔软性、耐洗性优良，但存在着易老化的问题。目前，大量使用的合成树脂乳液主要有聚醋酸乙烯酯类、聚氯乙烯类、丁二烯－苯乙烯共聚胶乳、丁二烯－丙烯腈共聚胶乳、丙烯酸酯类等。其中，丙烯酸酯类用量最多，约占80%。反应型或自交联型丙烯酸酯乳液虽在弹性上不及合成橡胶类乳液，但在耐老化性、耐水洗性、耐干洗性、柔软性、机械稳定性等方面却显示出优异的特性。国外用于无纺布的粘合剂中约有一半是丙烯酸酯类粘合剂。
我国研究丙烯酸酯类粘合剂用于无纺布的生产是八十年代初才开始起步并逐步发展起来的。现在国内已有数家生产粘合剂的专业厂家能生产用于无纺布的丙烯酸酯类粘合剂。产品品种主要有两大系列：一是丙烯酸酯系列；二是丙烯酸酯－乙酸乙烯共聚系列。生产工艺均采用乳液聚合法。
三．基本组成
乳液聚合的主要组份包括单体、辅助单体、引发剂、乳化剂、稳定剂、水和其它填料等。
单体常用丙烯酸或甲基丙烯酸的四个碳以下的烷基酯，用量一般为总胶量的40-50％。
辅助单体有丙烯酸、马来酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯等。其目的是为了改善粘合剂某一方面的特性或降低成本。用量多为甲基丙烯酸甲酯量的50％。
在无纺布丙烯酸酯类粘合剂的生产中，根据各种单体对胶的性能的影响不同，可将这些单体分为软单体和硬单体两大类。例如：丙烯酸丁酯通常为软单体，而丙烯酸甲酯、丙烯腈则为硬单体。通过调节软硬单体之间的比例，可以生产出满足不同要求的粘合剂。
引发剂主要是有机过氧化物。常用的有过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、过硫酸铵等。引发剂在一定条件下可以产生自由基，引发单体聚合。其用量相对于主体用量为100份时的1-10份。其用量过少则反应不完全，过大则反应剧烈易凝聚。
稳定剂也称阻聚剂，是为了防止胶粘剂贮存时引发聚合而固化加入的。常用的有对苯二酚，2,6─二特丁基-4-甲酚等。
用量约为引发剂的1/2。
乳化剂一般采用阴离子型或非离子型表面活性剂，也有两种以上乳化剂搭配使用的。常用的有十二烷基磺酸钠、ＯＰ－１０等。其用量一般在百分之几。用量过少，单体乳化不好，易破乳分层，体系不稳定；用量过多时，易产生粗粒子，甚至凝聚；用量合适时，乳液聚合稳定，粒径均匀细腻，残余单体量少，系统稳定性好。
三．工艺流程
水、单体、乳化剂等组成的混合液通过剧烈搅拌使单体乳化、加入引发剂后加热至80-90℃进行聚合，时间为4-5小时，得到粒径为0.01-1微米聚合粒子的分散物系。工艺流程图如下：
┌────┐ ┌────┐ ┌──┐
│ 单 体 │ │乳 化 剂│ │ 水 │ ┌───┐
└────┘ └────┘ └──┘ │←─│单 体│
│ ↓ │ │ └───┘
│ ┌──────┐ │ │ ┌────┐
└─→│ 预 乳 化 │←─┘ │←─│乳 化 剂│
└──────┘ │ └────┘
│ │ ┌────┐
│ ┌─────-┐ │←─│引 发 剂│
└─→│乳 液 聚 合│←┘ └────┘
└─────-┘
↓
┌────┐
│后 处 理│
└────┘
↓
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│冷 却 │─→│过 滤 │─→ │包 装 │
└───┘ └───┘ └───┘
反应温度是乳液聚合的重要控制条件。温度过低，不易发生反应；温度过高，反应剧烈，易产生粗粒子，甚至发生凝聚。
反应时间短，则反应不完全，残余单体量多；时间过长，则粒径变大，乳液稳定性差，生产效率低。
四．配方实例
配方一：
原料名称 规格 每吨粘合剂耗用量(Kg)
丙烯酸甲酯 ZBG 17012-37 100
丙烯酸丁酯 ZBG 17011-37 240
甲基丙烯酸甲酯 苏QHG 174-79 240
丙烯酸 ZBG 17010-87 4-6
丙烯酰胺 5-7
十二烷基硫酸钠 沪Q/QBH 72-85 6-9
过硫酸铵 2-3
乳化剂ＯＰ－10 沪Q/HG 15069-82 12
配方二：
原料名称 规格 每吨粘合剂耗用量(Kg)
丙烯酸甲酯 ZBG 17012-37 100
丙烯酸丁酯 ZBG 17011-37 100
甲基丙烯酸甲酯 苏QHG 174-79 240
丙烯酸 ZBG 17010-87 4-6
丙烯酰胺 5-7
十二烷基硫酸钠 沪Q/QBH 72-85 6-9
过硫酸铵 2-3
乳化剂ＯＰ－10 沪Q/HG 15069-82 12
注：配方一得到的是软性粘合剂，配方二得到的是硬性粘合剂。配方一和配方二可单独使用，也可按一定比例混配使用，以满足生产各种不同性能无纺布的要求。
配方三：
原料名称及规格 比例
丙烯酸丁酯 50
甲基丙烯酸甲酯 50
丙烯酸 2
Ｎ－羟甲基丙烯酰胺 2
复合乳化剂 4
引发剂 0.
2
缓冲剂 0.5
去离子水 适量(使固含量40%)
注：丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的配比可按要求进行调整。
配方四：
原料名称及规格 比 例
A B
丁基丙烯酸酯 85 85
甲基丙烯酸甲酯 7 7
丙烯酸 5 5
β-羟乙基甲基丙烯酸酯 3 3
月桂硫酸钠 0.2
过硫酸铵 0.5 0.5
聚氧乙烯壬酚醚(亲水亲油平均值18) 0.5
乳化液 固体份（％） 45 45
粘 度（cp） 100 80
水 125 125
注：将活性剂、过硫酸铵、水加入反应釜中，搅拌加热，在75℃下将其余混合物３小时内加完，再在75℃保持３小时，反应完毕。
配方五：
原料名称及规格 比例
Rhopiex E-269丙烯酸乳液 30.00
草酸(10%水溶液) 1.00
Triton X-100表面活性剂 0.05
水 68.95
配方六：
原料名称及规格 比例
丙烯酸酯 70-90
甲基丙烯酸酯 10-30
内交联单体 1.5-4
反应性单体 5-9
混合乳化剂 4-8
引发剂 0.4
缓冲剂 适量
去离子水 适量
注：将丙烯酸酯按比例配制种子及滴加液，将种子投入装有搅拌器、冷凝管、温度计和加料管的四口烧瓶中，加热搅拌，温度升到70℃时加入引发剂，温度继续上升反应开始。乳液呈兰光，停止加热，保温10-15分钟后，滴加乳化好的滴液，控温82-84℃。滴完后继续反应1.5-2小时，冷却，过滤，得产品