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局域交联核/壳型聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的研究

作　者: 杜晓娜
导　师: 王经武
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: 聚丙烯酸酯 乳液胶粘剂 反应性阳离子乳化剂 核/壳结构 局域交联 复合薄膜 剥离破坏机理
分类号: TQ433.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


合成聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的原料来源广泛,对一些薄膜有较好的粘接力,将其用于薄膜的复合,不仅可以满足一些复合薄膜复合强度的要求,而且制得的复合膜的耐热性、耐候性及保色性优良。近年来,聚丙烯酸酯乳液胶粘剂在复合薄膜包装材料领域的应用日益增多。然而,一般的聚丙烯酸酯乳液胶粘剂还存在些许问题：用于制备如聚丙烯等低表面能薄膜的复合薄膜的胶粘剂,对薄膜表面粘接性差,本身内聚能也较低；乳胶膜中的小分子乳化剂容易迁移,会降低复合膜的耐水性及粘接性能,还会污染被包装的物品,难以满足食品等被包装物品对包装清洁性的要求。为提高聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的性能,尤其是对低表面能薄膜复合的使用性能,扩大其应用范围,本工作引入带有长链烷基的丙烯酸酯类单体,可以改善乳液胶粘剂对低表面能薄膜的润湿性和粘附性能；加入功能性单体,在反应过程中形成局域交联,以提高胶粘剂的耐热性及内聚强度,达到胶膜对基材粘接强度与内聚强度的平衡；选用一种新型反应性阳离子乳化剂(FY),不但起常规小分子乳化剂的作用,还可参与聚合,成为聚合物大分子的一部分,从而避免小分子乳化剂易迁移的弊端,增强复合薄膜粘接强度的稳定性,满足食品等被包装物品对包装清洁性的要求。基于此,本文以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸异辛酯(EHA)、醋酸乙烯酯(VAc)、含羧基的功能性单体和含环氧基的功能性单体等为主要原料,用非离子乳化剂(OP-10)和FY的复合乳化体系,通过种子乳液聚合法制备出具有局域交联结构特征的核/壳型聚丙烯酸酯乳液胶粘剂,用透射电子显微镜、红外光谱分析、热分析、复合薄膜剥离强度测定等手段表征了乳胶粒子的形态、胶粘剂的化学结构特征、热稳定性、复合薄膜剥离强度及剥离破坏机理,研究了乳化剂配比及用量、引发剂用量、各单体组分配比、核/壳配比对胶粘剂性能的影响；研究了与增粘树脂乳液共混制得的复合型乳液胶粘剂,以及增粘树脂乳液种类和用量的影响。得到如下结果和结论：(1)乳胶粒子具有核/壳结构,核和壳之间以化学键连接,形成局域交联的结构特征。(2)反应性乳化剂FY参与子共聚合,以共价键的形式键接于胶粘剂高分子链中；OP-10和FY的质量比为0.5：1.0～1.5：1.0时,对单体转化率、凝胶率、胶粘剂固含量、稳定性影响不大,OP-10:FY=0.5:1.0,乳化剂总用量为3%时,单体转化率、胶粘剂固含量分别为95.71%、44.05%,乳液的综合性能较好。(3)乳化剂、引发剂用量分别为单体总量的3wt%、0.25wt%,含环氧基和含羧的功能性单体的用量均为6%,核层和壳层中软/硬单体配比为65：35,核/壳配比为6：4时,乳液胶粘剂的综合性能优良；制备的PET/LDPE、BOPP/LDPE复合薄膜的180°剥离强度分别达到5.81 N/25mm、4.68 N/25mm,呈混合剥离破坏机理。(4)所制的聚丙烯酸酯乳液胶粘剂与BF-225增粘树脂乳液复合可显著提高性能,对极性、非极性薄膜之间均有良好的粘接能力,制得的PET/BOPA、PET/BOPP、PET/LDPE复合薄膜的180°剥离强度分别达到纯用聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的1.07倍、1.34倍、1.12倍,呈混合剥离破坏机理。(5)烘干温度对胶膜的形态及结构都有影响,随着烘干温度的提高,所得胶膜的交联度增加,复合薄膜的180°剥离强度提高,涂胶量5g/m2,烘干温度80℃时所得的PET/BOPA、PET/BOPP、PET/LDPE复合薄膜的180°剥离强度分别达到4.40 N/25mmm、3.18 N/25mm、5.66 N/25mm,呈混合剥离破坏机理。(6)单位面积涂胶量对剥离强度有一定的影响,随着涂胶量的增加,剥离强度增大,达到一定涂胶量后,再增加涂胶量对剥离强度的影响不大。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-13
引言  13-14
1 聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的研究现状及本工作研究思路  14-31
  1.1 国内外研究现状  14-28
    1.1.1 使用交联单体或外加交联剂  14-16
    1.1.2 使用反应性乳化剂  16-18
    1.1.3 合成阳离子型聚丙烯酸酯乳液  18-19
    1.1.4 聚氨酯和聚丙烯酸酯共聚改性  19
    1.1.5 有机硅改性聚丙烯酸酯胶粘剂  19-21
    1.1.6 增粘树脂改性聚丙烯酸酯乳液胶粘剂  21-28
    1.1.7 环氧树脂改性聚丙烯酸酯乳液  28
  1.2 尚待研究的问题  28-29
  1.3 本工作的研究思路  29-31
2 局域交联核/壳型聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的制备与表征  31-67
  2.1 实验部分  31-35
    2.1.1 结构设计  31
    2.1.2 原材料  31-32
    2.1.3 实验仪器  32
    2.1.4 聚合方法  32
    2.1.5 工艺流程  32-33
    2.1.6 聚丙烯酸酯乳液胶粘剂的表征  33-35
      2.1.6.1 聚合稳定性的测定  33
      2.1.6.2 单体转化率及乳液固含量的测定  33
      2.1.6.3 乳液储存稳定性的测定  33-34
      2.1.6.4 稀释稳定性  34
      2.1.6.5 离子稳定性  34
      2.1.6.6 乳胶粒子形态结构的表征  34
      2.1.6.7 乳液中共聚物化学结构的表征  34
      2.1.6.8 乳液中共聚物玻璃化转变温度的表征  34
      2.1.6.9 乳液中共聚物热稳定性的表征  34
      2.1.6.10 乳胶膜吸水率的测定  34-35
      2.1.6.11 复合薄膜的制备  35
      2.1.6.12 剥离强度的测定  35
  2.2 结果与讨论  35-67
    2.2.1 核/壳质量比对乳胶粒子形态结构的影响  35-36
    2.2.2 核、壳型聚丙烯酸酯乳液中共聚物的化学结构  36-38
      2.2.2.1 所得乳液中共聚物的红外谱图  36-37
      2.2.2.2 低温干燥所得的胶膜被乙酸乙酯溶解的火重曲线  37-38
    2.2.3 小分子乳化剂OP-10与反应性乳化剂FY的质量比对乳液及乳胶膜性能的影响  38-43
      2.2.3.1 对单体转化率的影响  38-39
      2.2.3.2 对聚合稳定性的影响  39-40
      2.2.3.3 对固含量的影响  40-41
      2.2.3.4 对乳液稳定性的影响  41
      2.2.3.5 对乳胶膜吸水率的影响  41-42
      2.2.3.6 对PET/BOPP复合膜180°剥离强度的影响  42-43
    2.2.4 乳化剂用量对乳液及乳胶膜性能的影响  43-48
      2.2.4.1 对单体转化率的影响  43-44
      2.2.4.2 对聚合稳定性的影响  44-45
      2.2.4.3 对乳液固含量的影响  45
      2.2.4.4 对乳液稳定性的影响  45-46
      2.2.4.5 对乳胶粒子形态和尺寸的影响  46
      2.2.4.6 对乳胶膜吸水率的影响  46-47
      2.2.4.7 对PET/BOP复合膜180°剥离强度的影响  47-48
    2.2.5 引发剂用量对乳液及乳胶膜性能的影响  48-52
      2.2.5.1 对单体转化率的影响  48-49
      2.2.5.2 对聚合稳定性的影响  49
      2.2.5.3 对乳液固含量的影响  49-50
      2.2.5.4 对乳液稳定性的影响  50
      2.2.5.5 对乳胶膜吸水率的影响  50-51
      2.2.5.6 对PET/BOPP复合膜180°剥离强度的影响  51-52
    2.2.6 核/壳质量比对乳液及乳胶膜性能的影响  52-55
      2.2.6.1 对单体转化率的影响  52
      2.2.6.2 对聚合稳定性的影响  52-53
      2.2.6.3 对乳液稳定性的影响  53
      2.2.6.4 对乳胶膜吸水率的影响  53-54
      2.2.6.5 对不同复合膜180°剥离强度的影响  54-55
    2.2.7 壳组分中软/硬单体比对乳液及乳胶膜性能的影响  55-58
      2.2.7.1 对单体转化率的影响  55
      2.2.7.2 对聚合稳定性的影响  55-56
      2.2.7.3 对乳液稳定性的影响  56
      2.2.7.4 对乳液粘度的影响  56-57
      2.2.7.5 对不同复合膜180°剥离强度的影响  57-58
    2.2.8 乳液中共聚物的玻璃化转变温度  58-59
    2.2.9 乳液中共聚物的热稳定性  59-60
    2.2.10 涂胶量对复合薄膜180°剥离强度的影响  60-61
    2.2.11 烘干温度对乳胶膜性能的影响  61-64
      2.2.11.1 对乳胶膜形态及结构的影响  61-63
      2.2.11.2 不同烘干温度下所得乳胶膜的溶解失重曲线  63
      2.2.11.3 对复合膜180°剥离强度的影响  63-64
    2.2.12 增粘树脂种类及用量对复合膜180°剥离强度的影响  64-67
      2.2.12.1 增粘树脂种类对复合膜180°剥离强度的影响  64-65
      2.2.12.2 BF-225的用量对复合膜180°剥离强度的影响  65-67
3 主要结论  67-68
参考文献  68-74
致谢  74-75
个人简历  75

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 胶粘剂工业 > 合成胶粘剂 > 橡胶、树脂为原料的胶粘剂 > 合成树脂为原料的胶粘剂
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