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2012年水性涂料、粘合劑濕附著力促進(jìn)劑的研究進(jìn)展
2012-03-03 12:22:24   作者:   來源:包裝e線   評論:0 點擊:

      由于水溶性樹脂分子鏈上帶有親水性基團(tuán),在潮濕的環(huán)境中容易失去粘性而脫落,使其濕附著力比溶劑型樹脂要差,因而限制了水性涂料、粘合劑的應(yīng)用。隨著涂料、粘合劑工業(yè)和涂裝技術(shù)的發(fā)展,助劑可以改進(jìn)生產(chǎn),改善施工條件,提高產(chǎn)品質(zhì)量,賦予特殊功能,成為涂料、粘合劑中不可缺少的組成部分。在乳膠聚合物鏈上合并入胺基、酰胺基、乙酰乙酸基或酯基等官能團(tuán),通過對乳膠聚合物體系進(jìn)行官能團(tuán)改性能顯著地提高其濕附著力性能。濕附著力促進(jìn)劑是在乳液聚合過程中,將其作為一種單體加入乳液聚合體系,與其它單體共聚從而達(dá)到預(yù)期的目的。

    對目前所有的文獻(xiàn)進(jìn)行歸納總結(jié),可供參考的濕附著力促進(jìn)劑主要有以下四種類型:
    1 氰基乙酰氧基類濕附著力促進(jìn)劑[ 1 ]:
    其分子式結(jié)構(gòu)如下所示:

\

    其中: R1 是氫; R2 是烷基; R3 是無環(huán)基團(tuán),而且其每個支鏈有亞烴基或亞烷氧基。


    該類化合物屬于共聚單體類,含有的氰基乙酰氧基可與涂料、粘合劑成分中的單體發(fā)生共聚,從而發(fā)揮促進(jìn)劑的作用,達(dá)到提高水性涂料、粘合劑濕附著力的目的。而氰基乙酰氧乙基甲基丙烯酸酯是文獻(xiàn)中應(yīng)用最多的的一種。將該單體力日入到鏈烯烴類的單體聚合物中,促進(jìn)劑和單體的質(zhì)量占聚合物總質(zhì)量的 98 %,另外再加入表面活性劑和引發(fā)劑制備水性乳液,測得該乳液的固含量為 50-65 %,而由該乳液為基料制成的涂料的耐擦洗性可達(dá) 2000 次,提高到原來的 4 倍。

    2 乙酰乙酸類

    濕附著力促進(jìn)劑[ 2 - 5 ]:該類化合物有如下兩種分子式結(jié)構(gòu):

\

    其中: R1 、 R2 、 R3 如上所述; R4 是甲基; R5 和 R6 是烷基或環(huán)烷基; R7 是氫或甲基。


    該類化合物中含有乙酰乙; (3-氧乙; ) ,此基團(tuán)作為涂料與基質(zhì)間所成膜的聚結(jié)劑和附著力促進(jìn)劑,通過與涂料聚合物的成分發(fā)生聚結(jié)和交聯(lián)反應(yīng),從而改善涂料與基質(zhì)間的濕附著力。另外該類化合物單體的混合物也具有同樣的作用。

    可與其聚合的物質(zhì)為乙酰乙酸酯的共聚單體或帶有羥基、胺基的乳液單體,如丙烯酸乳液、鏈烯烴類乳液、水性醇酸樹脂乳液等。將占乳液聚合單體總質(zhì)量的 0 . 1 ~ 50 %的該類促進(jìn)劑加入到丙烯酸類聚合物,以形成丙烯酸共聚體系;而苯乙烯類共聚體系、醋酸乙烯酯共聚體系和鏈烯烴類共聚體系中該類促進(jìn)劑的加入量則是按占單體總質(zhì)量的 0 . 1 ~ 20 %加入的。將上述共聚體系的水性乳液分別用于合成纖維,用 ARMA4-82 和 ARMA5-82 測試體系測得經(jīng)過改性處理的合成織物的性能,測試結(jié)果表明:該織物的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度均大大提高。
    3 HMDAA(hytroxymethyl diacetone acrylamide) [ 6 ]:

   
    該化合物是由3摩爾的甲醛與1摩爾的雙丙酮丙烯酰胺發(fā)生反應(yīng)而得。由于該化合物含有胺基和丙烯羰基,由于不飽和雙鍵能與涂料中乳液單體發(fā)生共聚,從而將胺基合并入乳膠聚合物鏈,進(jìn)而可顯著提高水性涂料的濕附著力。將占單體總質(zhì)量的 0 . 3 ~ 5 %的 HMDAA 加入到氯乙烯/丙烯酸或全 - 丙乳液中,可將這些涂料的濕附著力性能提高到原來的 5 倍。但由于該類化合物品種單一,未能形成體系,故缺乏深入研究。
    4 脲環(huán)類濕附著力促進(jìn)劑:

     

    據(jù)文獻(xiàn)報道,此類化合物有許多種用于濕附著力促進(jìn)劑,下面就簡單介紹幾種物質(zhì)的分子式結(jié)構(gòu):


    4 . 1 化合物 Ⅰ                    [8][9]

\

 

     4 . 2 化合物 Ⅱ                    [10]

\

   

 

    4 . 3 化合物 Ⅲ                [11]

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    4 . 4 化合物 Ⅳ           [9][12]

\

    4 . 5 化合物 Ⅴ       [13]

\

  4 . 6 化合物 Ⅵ          [14]  

\

 

    從以上脲環(huán)類化合物的分子式結(jié)構(gòu)可以看出,在脲環(huán)類聚合物的鏈端都聯(lián)結(jié)有不飽和的烯烴基,通過烯烴基的雙鍵與乳液聚合物單體發(fā)生聚合反應(yīng),將該類聚合物的鏈上聯(lián)結(jié)的胺基、酯基等官能團(tuán)合并到乳膠聚合物的鏈上,從而改善乳膠聚合物的結(jié)構(gòu);另外該類濕附著力促進(jìn)劑中的乙撐脲環(huán)可以提供氫鍵和分子間作用力,該類物質(zhì)加入乳膠后,可以改變?nèi)槟z粒的結(jié)構(gòu),降低界面張力,有利于有效地浸潤顏填料顆粒,使之結(jié)合更緊密,使乳膠粒與被粘附基質(zhì),以及乳膠粒子與顏填料顆粒的相互作用改變,從而增強(qiáng)濕附著力。該化合物鏈上的胺基是帶有陽離子的基團(tuán),可以通過被粘附基質(zhì)的帶負(fù)電荷的表面,使乳膠粒子通過陰陽離子相互作用,改善其與顏填料顆粒及與基質(zhì)的吸附粘結(jié)能力,從而能顯著提高水性涂料的濕附著力性能,因此該類化合物成為國外研究的重點,再加上該類化合物的分子式結(jié)構(gòu)設(shè)計良好,易于合成,性能良好,原料來源廣泛,故有著廣闊的發(fā)展前景。

    文獻(xiàn)表明:經(jīng)過以上化合物改性的乳膠涂料具有優(yōu)異的濕附著力和高光澤度以及保光性,可表現(xiàn)為對光澤及白堊類待粘接面的粘接性能增強(qiáng),對油基涂料表面的附著性能增加,同時防水性能也大大提高。將上述濕附著力促進(jìn)劑加入到乳液聚合體系中,可以改善乳液聚合體系的性能,其性能參數(shù)見附表:含有濕附著力促進(jìn)劑的水性乳液的基本性能。從表中可以得出,該類化合物是一種乳液共聚單體,在乳液聚合時加入該類物質(zhì),可以改善乳液的濕附著力性能:而該類促進(jìn)劑使用量小但功效強(qiáng)大,只要將少量的該類化合物加入水性乳液中 ( 通常低于乳液共聚物總質(zhì)量的 2 % ) ,就可獲得優(yōu)異的濕附著力,因此使用該類化合物成本小,功效顯著,有利于推廣應(yīng)用。

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