李付亞,傅和青,黃洪,瞿金清,陳煥欽

（華南理工大學(xué)化工與能源學(xué)院,廣東廣州510640）  

    摘要:采用助劑對天然膠乳進(jìn)行改性,得到改性的天然膠乳膠粘劑。研究了表面活性劑濃度、攪拌時間以及甲醛的滴加速度對改性天然膠乳性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)表面活性劑OP-10濃度為0.6g/L,用量為5g;平平加O用量為0.7g;反應(yīng)攪拌時間大于10min;甲醛滴加速度小于5滴/10s時,所得的膠粘劑性能較好,可用于沙發(fā)等的粘接。

    關(guān)鍵詞:天然膠乳;助劑;膠粘劑

    中圖分類號:TQ430.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-5922（2008）04-0020-03

    1前言

    任何橡膠都有自粘性,只是程度上有差異而已,有的甚至相差懸殊,天然膠乳的自粘性zui為理想,易成型和易加工性堪稱*[1]。天然膠乳是具有良好綜合性能的可再生天然資源,其濕凝膠強(qiáng)度高,成膜性好,制品彈性大,斷裂伸長率高,蠕變小,在膠粘劑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2]。目前國內(nèi)室內(nèi)裝飾用膠粘劑主要還是以溶劑型氯丁膠為主,對環(huán)境污染較大,嚴(yán)重威脅著人們的身體健康,隨著環(huán)保法規(guī)的日趨完善,發(fā)展無毒、無污染的高性能水性膠粘劑成為必然的趨勢。

    天然膠乳可用于膠粘劑,但其性能不穩(wěn)定、氣味大,耐高低溫性能不佳,需對其改性。本文以天然膠乳為主要成分,加入適量的增粘劑、穩(wěn)定劑和殺菌劑等助劑,配制成黏度小、貯存穩(wěn)定性好、氣味小的水性膠粘劑。該水性膠粘劑可用于沙發(fā)等家具的粘接。

    2實(shí)驗(yàn)部分

    2.1主要原料

    天然膠乳（固含量60%）,工業(yè)級,廣州化工公司;平平加O,AR,廣州市成盛化學(xué)品有限公司;OP-10表面活性劑,AR,廣州豐天化工表面活性劑廠;*,AR,廣州潤峰化工有限公司;硼酸,AR,廣州恒盈化工股份有限公司;抗氧劑2,6-二甲基對甲酚,AR,南京大唐化工有限責(zé)任公司;37%的*,AR,瀏陽市京港化工實(shí)業(yè)有限公司;干酪素,AR,上海諾泰化工有限公司;氫氧化鉀（KOH）,AR,廣州東林生物科技有限公司;氯化羥胺,AR,上海靈錦精細(xì)化工有限公司;松香類增粘劑,工業(yè)級,廣州市東風(fēng)化工實(shí)業(yè)有限公司;去離子水。

    2.2制備方法

    干酪素用KOH去離子水水溶液溶解,取平平加O、*、硼酸、氯化羥胺、抗氧劑2,6-二甲基對甲酚和表面活性劑OP-10適量,用去離子水溶解攪拌均勻后,把兩者同時加入到天然膠乳中快速攪拌均勻,50℃水浴下,快速攪拌并抽真空約1h;之后緩慢滴加定量的*,即可得到改性天然膠乳膠粘劑。再向其中加入適量松香類增粘劑,即可得到性能優(yōu)良的水性膠粘劑。根據(jù)性能要求,可用去離子水稀釋至相應(yīng)的固含量和黏度,也可加入適量聚丙烯酸類增稠劑提高黏度。

    3結(jié)果與討論

    3.1表面活性劑（OP-10）濃度的確定

    固定其他助劑用量,取不同濃度的表面活性劑5g加入到100g天然膠乳中,快速攪拌30min,抽真空1h,貯存1d后觀察其穩(wěn)定性。結(jié)果見表1。從表1可知,當(dāng)表面活性劑不用去離子水稀釋直接加到天然膠乳中時,膠乳粒子立刻發(fā)生凝膠,可能因?yàn)楸砻婊钚詣舛冗^大,不易均勻地擴(kuò)散到膠乳粒子的周圍,造成表面活性劑的部分凝聚。當(dāng)表面活性劑濃度小于0.2g/L時,膠乳也凝膠,這是由于表面活性劑濃度較小時,每個天然膠乳周圍所包圍的表面活性劑量減少,致使膠乳水合層變薄,發(fā)生凝膠。當(dāng)表面活性劑濃度為0.4g/L以上時,都能得到穩(wěn)定的膠乳溶液。本試驗(yàn)選擇表面活性劑的濃度為0.6g/L,因?yàn)闈舛绕?膠乳粒子容易凝膠,穩(wěn)定性不好;濃度過高,又導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。

表1

    3.2OP-10用量的確定

    當(dāng)其他條件不變,表面活性劑濃度為0.6g/L,改變100g天然膠乳中表面活性劑的用量,考查其用量對水性膠性能的影響,結(jié)果見表2。

表2

    由表2可知,當(dāng)表面活性劑用量小于3g時,包圍在膠乳粒子周圍的表面活性劑數(shù)目較少,導(dǎo)致保護(hù)膠乳穩(wěn)定性的水合層變薄,從而引起膠乳的凝聚;當(dāng)用量大于等于5g時,即可得到穩(wěn)定的改性水性膠。表面活性劑溶液中含有去離子水,所以水性膠的黏度和固含量隨著表面活性劑溶液用量的增加而減小。綜合考慮,100g天然膠乳中加入5g的表面活性劑溶液*。

    3.3平平加O用量的確定

    平平加O是非離子表面活性劑,也是優(yōu)良的膠乳穩(wěn)定劑,主要用于控制黏度和改善化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性,同時也提高膠乳對電解質(zhì)的穩(wěn)定性,本試驗(yàn)主要是用來提高膠乳的力學(xué)穩(wěn)定性。在其他用量不變的條件下,改變平平加O的用量,考查其用量對水性膠機(jī)械穩(wěn)定性的影響。靜置1d后,結(jié)果見表3。

表3

    由表3可知,當(dāng)平平加O用量低于0.3g時,水性膠不穩(wěn)定,有小顆粒出現(xiàn),當(dāng)其用量達(dá)到0.5g以上時能得到穩(wěn)定的水性膠溶液。隨著平平加O用量逐漸減少,膠乳的機(jī)械穩(wěn)定性呈降低趨勢,100g天然膠乳中加入0.7g平平加O為*,因?yàn)檫^少會出現(xiàn)凝膠等現(xiàn)象,過高不但會增加生產(chǎn)成本,還降低了水性膠的耐高溫性,同時也導(dǎo)致固含量降低。

    3.4助劑與天然膠乳攪拌時間的確定

    用100g的天然膠乳與定量的表面活性劑等穩(wěn)定劑,經(jīng)不同的攪拌混合時間,制備的水性膠性能見表4。

表4

    由表4可知,當(dāng)天然膠乳與表面活性劑等助劑混合時,如果不攪拌,穩(wěn)定劑分子擴(kuò)散到膠乳粒子周圍的速度很慢,當(dāng)?shù)渭?時,由于天然膠乳周圍沒有或者只有很少數(shù)目的穩(wěn)定劑保護(hù),其水合層會變薄甚至遭到破壞,導(dǎo)致膠乳粒子容易凝膠。隨著攪拌時間的延長,膠乳和穩(wěn)定劑混合的越來越均勻,氣泡逐漸減少,膠乳逐漸呈半透明狀。攪拌時間大于10min。

    3.5甲醛滴加速度的影響

    *除作為防腐劑外,還可作為去氨劑用于除去真空尚未抽完的氨氣。它和氨氣反應(yīng)生成的六次甲基四胺（CH2）6N4,是一種作用緩慢的弱硫化促進(jìn)劑,臨界溫度為140℃,所以可不予考慮。但必須注意所加甲醛量不得超過與氨*反應(yīng)所需的量,否則膠乳增稠,zui后導(dǎo)致膠乳凝固[3]。

    甲醛的用量如下所示[3]:

    甲醛的用量=[膠乳質(zhì)量×（抽完真空后氨氣含量-所需求氨含量）/甲醛濃度]×2.645

    甲醛滴加速度對水性膠穩(wěn)定性的影響見表5。由表5可知,當(dāng)*的滴加速度大于10滴/10s時,膠乳出現(xiàn)凝膠等現(xiàn)象,當(dāng)?shù)渭铀俣刃∮?滴/10s時,就可以得到穩(wěn)定的水性膠。甲醛滴加速度應(yīng)小于5滴/10s。

表5

    3.6性能指標(biāo)

    改性前后水性天然膠乳膠粘劑質(zhì)量指標(biāo)見表6。

表6

    4結(jié)語

    采用助劑對天然膠乳進(jìn)行改性,得到改性的天然膠乳膠粘劑。該膠粘劑性能穩(wěn)定,耐低溫性等均得到提高,可滿足沙發(fā)等粘接的需要。

    參考文獻(xiàn)

    [1]趙光賢.橡膠的自粘和增粘[J].世界橡膠工業(yè),2006,3（8）:32.

    [2]袁子成.借鑒*積極發(fā)展改性天然膠乳[J].膠乳工業(yè),1992（3）:4.

    [3]魏邦柱.膠乳·乳液[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.341.