不同类型乳化剂对丙烯酸脂乳液

不同类型乳化剂对丙烯酸脂乳液

压敏胶粘剂耐水性能影响的研究

王峰杨玉昆

(中科院化学研究所 100080)

摘要：用两种低分子乳化剂(SDS，钠盐和CO-436，铵盐)和两种可聚合乳化剂(AMPS-Na和AMPS—NH4)分别在最佳条件下制得了四种主体成分相同的丙烯酸酯乳液压敏胶。测试并比较了四种乳液和压敏胶的性能，较系统的研究了不同类型的乳化剂对丙烯酸酯乳液压敏胶耐水性能的影响。

关键词：低分子乳化剂可聚合乳化剂丙烯酸酯乳液压敏胶耐水性能

1 前言：

丙烯酸酯乳液压敏胶因其价廉，无污染，使用方便和安全等特点在我国压敏胶制造工业中有着特殊而重要的地位。目前，我国70％以上的压敏胶制品是丙烯酸酯乳液压敏胶制造的；其年生产和使用量已超过十万吨。[1]

然而，丙烯酸酯乳液压敏胶与相应的溶剂型压敏胶相比还存在着压敏胶性能较差，特别是胶层的耐水性较差和对高湿环境敏感等缺点。这主要是由于胶层中少量乳化剂的存在引起的。[2]用可聚合乳化剂代替普通低分子乳化剂是提高乳液聚合物耐水性能的重要途径。也有人认为用铵盐乳化剂制得压敏胶比用钠盐乳化剂制得的相应压敏胶的耐水性能要好。[3]但还未见到过不同类型的乳化剂对丙烯酸乳液压敏胶耐水性能影响的系统研究报道。

本文采用一种普通的低分子钠盐乳化剂(十二烷基硫酸钠，商称SDS)，一种低分子铵盐乳化剂(硫酸—(—2—对壬基酚氧—)—乙酯铵盐，Rhodapex CO—436)以及两种可聚合乳化剂(2—丙烯酰胺基—2—甲基—丙基硫酸钠盐，AMPS—NA和2—丙烯酰胺基—2—甲基—丙基硫酸铵盐AMPS—NH4)分别在最佳的实验条件下制得了四种主体成分相同的丙烯酸酯乳液压敏胶，分别标记为EPS—1，EPS—2，EPS—3，EPS—4。四种乳化剂的分子式如下：

用国家标准测试方法测试了四种乳液以及将它们涂布于PET膜上制得的压敏胶粘带的性能。进而测试并比较了四种乳液压敏胶膜经水浸泡后的吸水率和溶出率以及粘贴于不锈钢板和木材板上的压敏胶带180°剥离强度随水浸泡时间的变化。系统的研究了不同类型乳化剂对丙烯酸乳液压敏胶耐水性能的影响。

2 实验部分(略)

3 结果与讨论

3.1 聚合物乳液性能

由表1的结果可以看出，用可聚合乳化剂制得的压敏胶乳液(EPS—3和EPS—4)在单体转化率，乳液粘度，聚合稳定性等方面均较用低分子乳化剂制得的相应乳液(EPS—1和EPS—2)有所下降。这主要是因为用可聚合乳化剂制备压敏胶乳液时，AMPS取代了功能性单体丙烯酸(AA)。

[4]这体现了功能性单体丙烯酸(AA)在提高丙烯酸酯压敏胶聚合物乳液性能方面的独特作用。3.2 乳液压敏胶的胶粘性能

由表2的结果可以看出：(1)用高分子乳化剂制得的乳液压敏胶(EPS—3和EPS—4)，其180°剥离强度值皆较用低分子乳化剂制得的乳液压敏胶(EPS—1和EPS—2)的值低，这主要可能也是因为前者的共聚单体中缺乏功能性单体丙烯酸(AA)的缘故。 (2)由两种铵盐乳化剂制得的乳液压敏胶(EPS—2和EPS—4)的初粘，180°剥离强度和持粘值分别比由两种钠盐乳化剂制得的相应乳液压敏胶(EPS—1和EPS—3)的值要高。这体现了不管是可聚合乳化剂还是低分子乳化剂，铵盐乳化剂在合成丙烯酸酯乳液压敏胶上有较大优势。

3．3 乳液压敏胶层的吸水率和溶出率

由表3的结果可以看出，由低分子钠盐乳化剂制得的乳液压敏胶(EPS-1)经涂布于干净玻璃板并烘干所得到的胶膜在常温自来水中浸泡4天就脱落，吸水率高达66．41％，溶出率高达0．55％。而以由高分子铵盐乳化剂合成的乳液压敏胶(EPS—4)胶膜浸泡15天仍未脱落，吸水率仅约为EPS—1的1／3，溶出率更是小的多。这表明不同的乳化剂对丙烯酸乳液压敏胶的耐水性有很大影响。从表3的数据可以进一步看出：(1)不管是钠盐还是铵盐，可聚合乳化剂制得的乳液压敏胶的耐水浸泡性能皆比低分子乳化剂为好； (2)不管足可聚合乳化剂还是低分于乳化剂，

铵盐乳化剂制得的乳液压敏胶的耐水浸泡性皆比相应的钠盐乳化剂为好。这说明铵盐乳化剂在提高乳液耐水性方面较相应的钠盐乳化剂为好。这可能是由于在乳液成膜过程中铵盐受热分解成相应的酸，而酸的亲水性较铵盐弱的缘故。

3．4 乳液压敏胶粘带的耐水性

将由四种不同类型乳化剂制得的乳液压敏胶按国标制成压敏胶粘带，分别粘贴于不锈钢板和木材板上制成180°剥离强度待测片。接着置于60℃的恒温干燥箱烘烤两星期，使压敏胶与基材充分粘附，以消除随时间的推移，因压敏胶与基材的进一步浸润而导致剥离值上升带来的影响。然后，浸泡于室温下的自来水中，每隔一定时间取样，测试并观察180°剥离强度随浸泡时间延长而发生的变化。实验结果列于图1和图2。由两图的结果可以看出，随浸泡时间的延长，粘贴于木材板上的胶粘带180°剥离强度下降的幅度较不锈钢板大的多，这显然是由于木材的多孔性造成的。可见基材对压敏胶的耐水性也有较大的影响，由两图还可以看出：(1)无论是钠盐还是铵盐乳化剂，由可聚合乳化剂制得的乳液压敏胶粘带的耐水性较低分子乳化剂为好；(2)无论是可聚合乳化剂还是低分子乳化剂，由铵盐乳化剂制得的乳液压敏胶粘带的耐水性较钠盐有较大的优势。

4 结论

1．与用低分子乳化剂SDS和CO—436相比，用可聚合乳化剂AMPS—Na和AMPS-NH4较难制得实用性好的丙烯酸酯乳液压敏胶。

2．无论是铵盐还是钠盐，用可聚合乳化剂(AMPS—Na和AMPS-NH4)制得的丙烯酸乳液压敏胶的耐水性分别优于用低分子乳化剂(SDS和CO—436)制得的相应乳液压敏胶。

3．无论是低分子乳化剂还是可聚合乳化剂，用铵盐乳化剂(CO—436和AMPS—NH4)制得的丙烯酸乳液压敏胶的耐水性能分别优于用钠盐乳化剂(SDS和AMPS-Na)制得的相应乳液压敏胶。