1. 研究目的与意义(文献综述)
第1章目的及意义
1.1背景
胶黏剂是能通过黏和作用使被粘物结合在一起的物质,又叫做粘合剂,日常生活中简称为胶。胶黏剂是现代工业发展和人类生活提高必不可少的重要材料,被广泛应用于航空航天、车辆、电子电器、纺织、医药、产品及包装、食品等众多行业领域。中国经济的持续发展,人民生活水平的不断提高,人们对于胶黏剂的需求逐年增长,使得胶粘剂工业成为世界竞相发展并保持最快增长速度的行业之一。据中国胶粘剂工业协会统计,2007年和2008年的胶粘剂产量分别为313.5万吨和344.8万吨,合成胶粘剂年平均增长率在10%以上,市场需求巨大。
2. 研究的基本内容与方案
第2章实验部分
2.1实验思路
本次课题只在合成具有良好低温性能的压敏胶。由于上节提到的乳液核壳聚合的优点,结合实验室具体情况,所以本次实验选用乳液核壳聚合法合成丙烯酸酯压敏胶。通过查阅文献压敏胶的低温性能与合成聚合物的单体的种类及配比会影响产品的种类及其玻璃化温度,从而极大地影响其在低温下的使用性能,因此本课题从分子结构设计出发,调整软硬单体之间的比例来改变聚合物的结构。为了得到低温性质较好的压敏胶,除了玻璃化温度,还必须考虑其固含量、乳粒的直径,反应速率等影响因素。本课题软硬单体的比例、单体与水的比例、引发剂用量、乳化剂种类及用量、是否加入有机硅氧烷等影响因素设计多组对比实验,以获得多个产品,通过红外、DSC等对其表征,进行力学性能测试来探究其结构与低温性能之间的联系,同时为研究低温性压敏胶提高参考依据。
2.2方案及工艺
2.2.1配方
表1乳液型丙烯酸酯压敏胶配方(以单体总量为100质量份)
组分 | 质量份 | 组分 | 质量份 |
单体 | 100 | 碳酸氢钠 | 适量 |
过硫酸铵 | 0.6 | 氢氧化钠 | 适量 |
V-20S | 2.5 | OT-50 | 0.3 |
AM与AA | 5.5、2 | 十二烷基硫醇 | 0.075-0.125 |
丙二醇甲醚醋酸酯 | 0.75 | 去离子水 | 100 |
PB950 | 1 | 丙烯基三甲氧基硅烷 | 1 |
2.2.2实验步骤与工艺
本实验采用种子法制备核壳型乳液压敏胶:
壳层单体预乳化:在预乳化反应器中加入60%去离子水、0.5%乳化剂,3%交联剂,50℃以下快速(500rpm)搅拌15min,快速搅拌并在1h依次加入50%单体(包含有机硅氧烷、PB950),等成乳白色粘稠乳液时,减速搅拌备用。
备注:VAC:MMA:2-EHA:BA:功能性=15%:10%:12%:60%:3%,Tg=—40℃。
乳液种子的制备:在在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计,恒压滴液漏斗的250ml三口瓶中加入40%去离子水,60%单体(含4.5%交联剂),2%乳化剂,升温至75℃并在500rpm下乳化30min,加入一定量的NaHCO3,一定量引发剂(大约引发剂的50%),升温至80℃,待瓶内乳液变为蓝色即得种子乳液。
备注:VAC:MMA:2-EHA:BA:功能性=15%:20%:12%:50%:3%,Tg=—30℃
核壳乳液聚合:向烧瓶中分别同时滴加预乳化液和引发剂溶液,调节两者的滴加速度,反应温度控制在82-85℃,3.5-4h内滴完,升温至90℃,保温1h,降温至60℃,加NaOH调节pH至7-8,取样测试粘度,进一步降温至40℃,用120目筛网过滤出料即得产品。
2.2.3实验仪器
D25-型电动搅拌器、烘箱、分析天平、250mL三口烧瓶、胶头滴管、100℃温度计、烧杯(250mL、5mL)、量筒(100mL)、移液管、洗耳球、傅里叶红外光谱仪、差示热量扫描仪、恒压滴液漏斗、回流冷凝管、电热套
2.2.4对比实验
聚合过程中有多种因素会对丙烯酸酯压敏胶的低温性能产生影响,为合成具有良好低温性能的聚丙烯酸酯压敏胶,实验选取了单体与水的比例、玻璃化温度、引发剂的用量、乳化剂的种类与用量、有无有机硅氧烷五个影响因素进行对比实验,通过控制变量法优化影响因素,以获得较好的低温性能。
2.2.5表征与力学性质测试
2.2.5.1外观
将装有丙烯酸酯乳液的容器摇一摇,静置一会儿后,观察沿着容器下滑的乳液颜色,通过过滤操作可以观察到乳液是否有凝胶现象。
2.2.5.2粘度
使用NDJ-79型旋转粘度计,在25℃下测试。
2.2.5.3化学结构
取少量胶膜溶于丙酮溶液,涂覆于KBr晶片上制样,干燥后进行扫描测定。
测试仪器:德国Bruker公司的Vactor22型傅立叶变换红外光谱仪。测试条件:4000-400cm-1,扫描次数:32次,分辨率:4cm-1。
2.2.5.4玻璃化温度
采用TA公司MDSC-2910,在氮气保护下进行测试,温度范围从-80℃一120℃,升温速率10o/min。
2.2.5.5乳胶粒结构
采用扫描电子显微镜(SEM),将胶膜烘干后进行喷金处理。
2.2.5.6丙烁酸醋乳液压敏胶的力学性能测试
将乳液涂布在厚为28μm的聚丙酸膜上,(涂布量为干胶层厚20μm),放置于恒温干燥箱中103℃烘3min。形成的压敏胶切成宽度为25mm的胶带,供测试用。
180℃剥离强度:按GB/T2792-1998及有关标准进行测试,采用济南兰光机电技术有限公司的BLD-200S型电子剥离机进行测定(被粘基材为牛皮纸,剥离速率为300mm/min)。
初粘力:按GB/T4852—2002及有关标准进行测试,采用济南兰光机电技术有限公司的CZY-G型初粘仪测定(滚球斜坡停止试验法进行测定,测量角度为30℃)。
持粘力:按GB/T4851-1998及有关标准进行测试,采用济南兰光机电技术有限公司的CZY-6S型持粘仪进行测定(被粘基材为牛皮纸,荷重为1kg,胶带宽度为25mm)。
3. 研究计划与安排
时间节点
2016年3月18日——5月20日:实验工作;
2016年5月20日——5月29日:撰写毕业论文;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]杨玉琴,李亚宁.丙烯酸酯压敏胶的研究进展[j].信息记录材料,2011,02:39-44.
[2]李安梅.丙烯酸酯乳液型压敏胶的研究进展[j].精细化工中间体,2005,02:21-23.
[3]吴喜来.乳液型丙烯酸酯压敏胶的改性研究[d].福建师范大学,2013.
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