醋酸乙烯單體在引發劑的作用下聚合成的壹種熱塑性膠粘劑。按其聚合方式不同,又可分為溶液型和乳液型兩種,壹般用於木材膠合的為乳液型。
1914年德國專利(281687)報道了醋酸乙烯在光引發下聚合成無色透明塊狀物,在1915~1925年期間,人們廣泛地研究了遊離基型乙烯基單體聚合物,1929年普蘭桑(Planson)首先用乳液聚合方法制取了聚醋酸乙烯酯乳液,1937年前後實現了工業化生產。第二次世界大戰後,廣泛地應用於塗料、紡織和膠粘劑等工業。中國於50年代中期開始研究,60年代中期在天津、上海、北京等地批量生產,開始代替動物膠用於家具制造業。
聚合方法
壹般采用溶液聚合和乳液聚合兩種方法。溶液聚合通常用過氧化苯甲酰或偶氮二異丁腈作引發劑,得到分子量較低的聚合物。乳液聚合是借助乳化劑(陰離子型或非離子型表面活性劑)的作用,把單體分散在介質中進行聚合,用水溶性引發劑進行引發,得到乳液聚合物。聚醋酸乙烯酯的聚合反應分為鏈引發、鏈增長、鏈終止3個連續階段。
鏈引發階段
當引發劑的遊離基或離子本身連接到醋酸乙烯酯單體上時,就產生了引發作用,導致雙鍵電子重排,將活性點轉移到醋酸乙烯酯單體上。
劑通常是由過氧化物如過氧化苯甲酰、過氧化氫、過硫酸鹽等產生的遊離基。
鏈增長(聚合)階段
被引發的單體自由基,通過同樣的轉移機理進壹步與單體分子反應,形成鏈自由基,使分子鏈不斷增長。
鏈終止階段
當活性點消失時,鏈增長即可終止。鏈終止的反應機理有雙基結合和雙基歧化兩種方式。兩種鏈終止方式所占比例隨聚合條件不同而改變。
性質和使用
聚醋酸乙烯酯乳膠俗稱“白膠”,為常用的木材膠粘劑。它是由醋酸乙烯酯單體,以聚乙烯醇為乳化劑,過硫酸銨(或過硫酸鉀)為引發劑,水為介質,在70~90℃下經乳液聚合而制得。其外觀為乳白色粘稠液體,具有微酸性(pH=4.0~5.5),耐稀酸、稀堿。遇強酸強堿會引起水解而生成聚乙烯醇,固體含量為40~50%,粘度1500~4000毫帕秒(20℃),粒度1~2微米。聚醋酸乙烯酯乳膠為水性乳膠,因而操作和洗滌方便。無毒,無火災和爆炸的危險,對人的呼吸和皮膚無刺激作用。
聚醋酸乙烯酯乳膠是自幹型膠粘劑,可以在室溫(20℃)下,靠水分揮發,顆粒自行連接成大分子,而形成半透明的膠膜,不需加熱和添加固化劑,便能在較短的時間內固化。初期膠合強度和幹狀膠合強度較高。乳膠的貯存壽命可長達1~2年。
聚醋酸乙烯酯乳膠耐水、耐熱、耐溶劑性能差。在空氣濕度為65%時,吸水為膠重的1.3%,濕度為95%時,吸水為膠重的3.5%。軟化點為45~90℃,固化後的膠層易蠕變,使膠合強度下降。這些缺點可用重金屬鹽如氯化鋁、氯化鋅作交聯劑,通過與熱固性樹脂混合或使醋酸乙烯單體與另外壹些單體如丙烯酸酯單體***聚的方法,來提高其耐水性和耐熱性(如下表)。
聚醋酸乙烯酯乳膠貯存溫度以10~40℃為宜,溫度過低易凍結而影響使用。如果乳膠受凍,在使用之前需在30~40℃環境中,使其全部解凍後使用。
聚醋酸乙烯酯乳膠適於膠合多孔材料。可以膠粘木材與木材、木材與紙張、木材與塑料貼面板等。可室溫膠合,也可加熱膠合,膠合時壓力壹般為0.5兆帕。室溫膠合,壹般夏季為2~4小時,冬季為6小時以上;通常不采用熱壓膠合,如需熱壓時可采用熱壓溫度為70~80℃,熱壓時間為每毫米1~1.5分鐘。
溶液型聚醋酸乙烯酯膠粘劑,對非極性表面有較好膠合強度,可用作膠粘皮革、玻璃紙、雲母片、陶瓷和塑料制品等。