聚乙酸乙烯酯涂料的合成

中国新型涂料网讯：
一、引言

       聚乙酸乙烯酯是一种非常重要的化工原料，是由乙酸乙烯酯在过氧化物等引发剂的作用下，乳液聚合而成，主要作为涂料和粘胶剂使用。PVAc 乳胶漆比较突出的特点有：分子量较大、黏度较小、没有有机溶剂等；作为粘胶剂使用时，能应用多种添加剂直接改性、机械强度高、没有缺胶情况出现；当它作为水基胶黏剂时，对环境没有污染的优点，使其成为聚合胶黏剂中广泛应用的产品。市场上的聚乙酸乙烯酯涂料价格都比较昂贵，所以要对其进行研究。

2.1 主要实验仪器及药品

        粘度计，烘箱，搅拌器，恒温水浴锅，回流冷凝管；醋酸乙烯酯，聚乙烯醇，OP-10，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，碳酸氢钠，填料，羧甲基纤维素，聚甲基丙烯酸钠，六偏磷酸钠，五氯酚钠，亚硝酸钠。规格均符合实验标准。

2.2 聚乙酸乙烯酯乳液的合成

2.2.1 乳液的制备工艺

       乳液聚合体系黏度低、易散热；反应速率较高和生成物分子量较大；价格便宜，十分环保；所得乳液可以直接使用。所以本次合成采用乳液聚合。

a.配制乙酸乙烯酯溶液。

b.加入OP-10和乙酸乙烯酯以及10% 过硫酸铵水溶液。

c.滴加乙酸乙烯单体。

d.加入剩下的过硫酸铵，再加入碳酸氢钠溶液，DBP，搅拌冷却到40 ℃左右出料。

2.2.2 正交实验方案设计

本实验主要考察温度、时间以及乳化剂用量对产品的粘度以及固含量的影响。

正交实验，三因素三水平：温度（70℃，75℃，80℃），时间（2h，2.5h，3h），乳化剂用量（0.5g，1.5g，2.5g）。

2.2.3 实验数据记录

       根据 GB/T 2794-1995，选用NDJ-8S数字显示粘度计，测定乳液粘度；分析数据得知反应最佳条件为：温度75 ℃，时间2.5 h，乳化剂用量0.5 g，即单体量的1%。正交实验中没有这种组合，所以还要进行验证实验。

2.2.4 验证实验

       按2.2.1中的实验步骤做验证实验，测试乳液粘度。

2.2.5 改变乳化剂合成乳液

       聚合反应所选用的乳化剂为OP-10，考虑到它的市售价格比较昂贵，选择用价格更加低廉的十二烷基苯磺酸钙作乳化剂，来合成聚乙酸乙烯酯。实验步骤同2.2.1，前述最佳合成条件，再测试其粘度。

2.3 聚乙酸乙烯酯涂料的合成

a.按最佳反应条件合成乳液。

b.将蒸馏水，填料，羧甲基纤维素，聚甲基丙酸钠，六偏磷酸钠加入装有搅拌装置的三口烧瓶中，搅拌均匀。

c.高速分散，低速下加入合成乳液，五氯酚钠，亚硝酸钠，搅拌均匀，出料。

合成实验数据处理如下表：

实验数据处理

       从上表可知，温度、时间、乳化剂用量的极差值分别为：1.634、1.175、0.196，可知影响聚乙酸乙烯酯乳液粘度的因素主次排列顺序为：温度＞时间＞乳化剂用量。

       由表3-1可知，随着反应温度的升高，乳液的粘度先上升后下降，在75℃时乳液的粘度达到最大，由此可见温度为75℃时，乳液能达到较好的效果。随着反应时间的增加，乳液粘度也呈先上升后降低的趋势，所以时间为2.5h时，乳液能达到较好的效果。

乳化剂用量从1%到3%再到5%，乳液粘度呈现先下降后上升的趋势，而在用量为单体1%时，性能较好，而且从生产成本角度考虑选择用量为1%比较合适。

       通过验证实验测得的聚乙酸乙烯酯乳液粘度为7.932pa.s，综合各方面的因素考虑，特别是从提高聚乙酸乙烯酯乳液的粘度考虑，最佳合成方案为：温度75 ℃，时间2.5 h，乳化剂用量0.5 g，即单体量的1%。

3.1.1温度对聚合反应的影响

        聚合温度是影响聚合反应的一个重要因素。当聚合温度过低时，后期升温的时候回流较大，反应不是很完全，剩余的单体比较多；反应温度过高，体系不稳定，容易产生粗大的粒子，甚至发生爆聚，并且，在聚合反应后期末期升温不能太快。不然会有大量气泡生产，乳液产生颗粒变粗大和结块现象，导致聚合物失去粘性。

3.1.2 时间对聚合反应的影响

        聚合时间是影响反应的一个重要因素，反应时间越长，聚合反应越充分，分子量越大，则乳液的粘度越大，但也要考虑性价比。

3.1.3 乳化剂用量对聚合反应的影响

       乳化剂用量是影响聚合反应的一个重要因素。根据实验数据分析得知，乳液的粘度随着乳化剂用量的增加而先降低后增加，从生产成本角度考虑，还是选择低含量（1%）乳化剂。也可以看出乳化剂的用量对聚合反应质量的影响不是很明显。

3.2.1 耐水性

        参照GB 9152制备试板，按GB 1727在三块马口铁板上制备涂料漆膜。检测涂料耐水性步骤，参照GB/T 1733-1993，用浸沸水试验法。实验检测结果为：两种乳化剂合成的涂料涂抹的三块试板，人眼观察均无脱落、均无起泡、均无皱皮现象，符合JC/T 423-91水溶性内墙涂料的技术要求。

3.2.2 涂膜外观

        参照GB 11175-89，人眼观察，两种乳化剂合成的涂料都没有出现可见的粗颗粒和杂质，外观平整色泽均匀，外观合格。

3.2.3 粘度

       参照GB/T 2794-1995，用NDJ-8S旋转粘度计检测OP-10 作乳化剂合成的涂料的粘度为18.425 pa.s，符合国标；检测用十二烷基苯磺酸钙作乳化剂合成的涂料粘度为13.537 pa.s，也是符合国标的。

       本实验以乙酸乙烯酯，过硫酸铵，聚乙烯醇以及乳化剂等为原料合成了聚乙酸乙烯酯涂料，通过正交试验方案找到了聚合反应的最佳条件为：温度为75℃，时间为2.5h，乳化剂用量为1%。探讨温度，时间以及乳化剂用量对聚乙酸乙烯酯乳液粘度的影响。并用十二烷基苯磺酸钙替换OP-10 合成涂料，虽然合成的涂料粘度较低，但是所得结果也符合国标，可以应用到对涂料粘度要求不是很高的场合，而且还能获得更大的经济效益，所以十二烷基苯磺酸钙不失为一种理想的乳化剂。