环保型聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶的填料改性研究

2014-03-18徐晓安

江西化工 2014年2期

徐晓安

(江西省化学工业学校，江西南昌 330029)

前言

纸管用胶粘剂俗称纸管胶，是制作各种纸管、纸筒、纸罐及相关制品的一种专用胶粘剂。随着我国经济的快速发展，纸管在日常用品、纺织、轻工、包装、皮革等等领域的需求量越来越大。如卫生卷纸内芯纸筒、纺织用纱管、布匹、纸品、皮革、塑料薄膜等卷筒包装用纸管等，所以在纸管胶的用量上大大的提高了需求量。企业在要求纸管具有足够高的压缩强度、硬度、韧性、耐水性、耐热性及抗蠕变性等良好的综合性能时，其主要取决与所用纸管胶的性能，而各类制品视其用途不同，对纸管胶也有了特殊的要求。

历来生产纸管用胶国内外大多以聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇缩甲醛乳胶或淀粉胶为胶粘剂。聚醋酸乙烯乳液的稳定性较强，但醋酸乙烯是硬性单体，聚醋酸乙烯乳液的玻璃化温度较高，它形成的膜发脆。在冬天由于温度较低，乳液粒子就不能聚集熔融形成完整的膜，而变成开裂状或粉状，以至冬天使用时制作的纸管就会产生“抱管”现象，另外成本也较高，而且它粘接后的耐压强度差。因此，聚醋酸乙烯乳液的应用始终难以推广。至于聚乙烯醇缩甲醛乳胶(PVF，俗称107胶)，虽然在生产成本上可以得到很好的调配，但是，最大的问题是由于在反应过程中，甲醛的毒性不能避免，而且在产品中存在一定的游离甲醛，这不但危害人的身体健康，而且在纸产品用完后对环境也将造成一定程度的污染。纸管用胶还有一种是生产成本较低的淀粉胶，虽然其成本及生产工艺低，但淀粉胶的初粘力较低、干燥速度慢，不如聚醋酸乙烯乳液稳定性强，而且使用后容易发霉。所以环保型纸管胶是目前的首项研究，以乙二醛代替毒性的甲醛与聚乙烯醇通过缩聚合成具有环保功能的纸管胶是新的研究方向。

填料又称填充剂，泛指被填充于其他物体中的物质。通常它有两种功能：首先是降低产品的成本；其次是改善产品的某些性能，如降低胶粘剂的线膨胀系数，减少固化时的收缩率，增加粘度，增加挤压性能，改变胶的密度，改善胶的加工性能，改变颜色，改变属性，有些能与胶发生反应，调整粘接力、改善强度等等.

在纸管胶中加入填料主要是提胶的固体含量和降低成本,从另一方面考虑是为了有效地控制胶粘剂向纸内渗透,从而提高初粘接力和干燥速度。不同的填料,其加入量有所不同,但无论使用那种填料,胶液的粘度和产品的性能都会产生不同的效果。当填料加入到纸管胶中后，在一定程度上形成了一种新的共混体系，也就符合了共混的基本规律，如相容性、相分离机理等。本文选取了四种填料，分别研究其对纸管胶的一系列影响。

1、陶土改性的用量及影响

通过优化实验，从产品的综合性能观察，选取相对优异的实验配方，以此为基础，加入填料研究性能的变化。

在实验初，先设定聚乙烯醇缩乙二醛乳液的固含量，改变一些原料的反应用量，再研究填料的加入后固含量的变化值。本文选用两种纸管胶乳液的固含量为比较依据，分别是12%和15%，再从中选择综合性能优良者。

实验使用：PVA(1799)，38g(49.5g)；乙二醛，11g(14.5g)；淀粉，4.5g(6.0g)；脲素，11.6g(15.0g)；水，380mL；陶土，适量。性能结果如表1所示。

表1 陶土改性聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶

*注：以上各组所测的粘度为结束实验后当场所测量；固含量为在烘箱中放置一天后所测；分散情况是在加入填料混合均匀后静置一段时间所观察。

从表中可看出，陶土与该纸管胶的共混不是很理想，胶体与陶土颗粒的相容性差，容易分层。所得的改性乳胶粘度小，粘接强度低，故此填料不适宜。

2、高岭土改性的用量及影响

高岭土，白色或浅黄色粉末或碎块，有特殊的黏土味，不溶于水、酸和碱溶液。一般含二氧化硅46%，三氧化铝39%，在330℃以上失水。

实验使用：PVA(1799)，38g(49.5g)；乙二醛，11g(14.5g)；淀粉，4.5g(6.0g)；脲素，11.6g(15.0g)；水，380mL；高岭土，适量。性能结果如表2所示。

表2 高岭土改性聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶

*注：以上各组所测的粘度为结束实验后当场所测量；固含量为在烘箱中放置一天后所测；分散情况是在加入填料混合均匀后静置一段时间所观察。

从表2中得到，高岭土在改性聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶时，所得到改性乳胶的综合性能良好，其固含量和粘度都适中，利于乳胶的保存，使得储存稳定期长，而且该胶体的粘接强度高，能在短时间内干燥并使纸管粘合牢固。该改性乳胶的耐水性能比较优异，简化了生产工艺。

3、氧化锌改性的用量及影响

氧化锌，白色或浅黄色粉末，在空气中吸收二氧化碳，为两性氧化物，溶于稀酸、浓氢氧化碱溶液、氨水和铵盐溶液，不溶于水和醇。

实验使用：PVA(1799)，38g(49.5g)；乙二醛，11g(14.5g)；淀粉，4.5g(6.0g)；脲素，11.6g(15.0g)；水，380mL；氧化锌，适量。性能结果如表3所示：

表3 氧化锌改性聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶

*注：以上各组所测的粘度为结束实验后当场所测量；固含量为在烘箱中放置一天后所测；分散情况是在加入填料混合均匀后静置一段时间所观察。

从表3中可看出，聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶，在加入氧化锌为改性填料后，其固含量明显增大，加快了其固化凝胶程度，使得乳胶的保存期缩短，一般在10天之内均已固化为膏状物，失去了流动性能。由于氧化锌自身在空气中吸收二氧化碳的性能，乳胶在储存和使用过程中若不能防护则会使胶体酸化，这将大大的降低该纸管胶的粘接强度。