VAE乳液环保性研究进展

张变华

【摘 要】VAE乳液具有良好的综合性能，使得其在建筑、建材、食品、纺织品等领域被广泛应用，但是随着人们环保意识的提高，对乳液产品提出了更高的环保要求，尤其在家具、纺织品粘接、食品包装等应用领域，要求VAE乳液不含甲醛，甚至零VOC。论文简介了VAE乳液的共聚合原理和生产工艺，分析了普通VAE产品中甲醛和残余单体的来源，简述了目前使用消除甲醛和降低残余单体的方法，提出VAE乳液环保性方面今后努力方向的建议。

【Abstract】The good comprehensive performance of VAE emulsion， making the VAE is widely applied in the construction， building materials， food， textile and other fields， but with the improvement of people environmental protection consciousness， the emulsion products put forward higher requirements of environmental protection， especially in furniture， textiles， adhesives， food packaging applications， such as requirement of VAE emulsion does not contain formaldehyde， even zero VOC. Paper analyzes the VAE emulsion copolymerization principle and production technology， and the source of formaldehyde and residual monomer in ordinary VAE products. This paper briefly introduces the methods of eliminating formaldehyde and reducing residual monomer at present， and puts forward some suggestions on the future direction of VAE emulsion environmental protection.

【關键词】VAE；甲醛；残余单体；环保性

【Keywords】VAE； formaldehyde； residual monomer； environmental protection

【中图分类号】TQ325.5 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0092-02

1 引言

VAE乳液，是由乙酸乙烯酯和乙烯共聚生成的高分子乳液。VAE乳液具有永久的柔韧性、良好的粘接性能、耐酸碱性和耐紫外光老化性能，并广泛应用在建筑、建材、卷烟胶及防水涂料等领域，同时该产品绿色环保，被各个领域作为首选产品。[1]

随着人们在环保安全方面越来越重视，尤其在一些与人体密切接触的应用领域如家具、纺织品粘接、食品包装等，要求VAE乳液不含甲醛，甚至零VOC（挥发性有机化合物的简称）。但普通的VAE乳液受原材料以及生产工艺等条件的影响，自身含有微量的甲醛以及少量未聚合的VAC（乙酸乙烯酯单体的简称），这使得普通VAE乳液在贴近人的特殊领域里应用存在局限性。

2 VAE乳液的生产工艺

2.1 VAE乳液装置的工艺流程简介

首先，将配制好的初始表面活性剂泵入反应器中，再用泵向反应器中加入定量的初始 VAC。接着启动反应器的循环泵和搅拌器，对反应系统进行循环升温。随后向反应器中加入乙烯，使反应系统压力升至第一压力点。待反应器的压力升到第一压力设定点和温度升到初始反应温度时，反应开始计时，用泵以一定的速率向反应器加入引发剂，几分钟后加入连续 VAC，并在规定时间内加完。随着引发剂的不断加入，反应温度不断上升，同时反应压力也随之升高，直到反应温度达到全冷温度，这时冷却水系统开始进入全冷状态。当反应温度达到反应温度设定点时，控制引发剂加入量维持反应温度在设定值，并控制乙烯加入量，维持反应压力在第二压力设定点。当反应时间计时到 50%时，停止向反应器加入乙烯。当反应时间计时结束，进入整理期，将剩余引发剂全速加入，同时调节冷却水系统使反应温度在熟化温度。整理期结束后，降温脱泡。在脱泡槽加入添加剂后，经鼓式过滤器和框式过滤器二级过滤，再经乳液冷却器冷却，最后送至产品贮槽。

2.2 VAE乳液装置的主要工艺参数

反应压力：5.0～6.0 MPa（绝压）；

反应温度：78～82℃；

冷却后产品温度：35℃以下。

3 甲醛的消除

3.1 甲醛的危害

甲醛（HCHO）又名蚁醛，无色气体且易挥发，有强烈刺激性气味，密度为1.06（相对空气），易溶于水、醇和醚。甲醛比较容易聚合成多聚甲醛，而多聚甲醛不稳定，受热时会立即释放出甲醛。

甲醛，属于剧烈毒性化学物质，2004年被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质。其毒性主要表现在对人的皮肤、眼睛和黏膜有急性刺激作用和致敏作用；高浓度吸入会发生喉痉挛、肺水肿以及致癌。

3.2 消除甲醛

一直以来，生产醋酸乙烯-乙烯（VAE）共聚乳液最适合的引发体系[1]是还原剂甲醛合次硫酸锌（ZFS）和氧化剂双氧水（H2O2），但ZFS分解会产生游离甲醛，在食品、纺织品等领域不被人们接受。

经过数年的产品质量提升改进，目前寻找到一种适合的替代原材料还原剂ZFS的FF6M。该原材料是德国布吕格曼公司推出的新产品，是一种活性很高的还原剂，能大大降低氧化还原反应生成自由基的活化能，提高反应速率，从而可降低乳液中的游离甲醛含量，生产出新型的环保型 VAE 乳液[2]。

4 降低残余单体含量

4.1 降低残余单体VAC的缘由

乳液中残余单体含量高，不仅影响乳液的物理、化学和力学性能，而且会给产品带来不愉快的刺激性气味。

在卷烟胶领域，VAE乳液在使用技术上已经非常成熟[3]，在2005年卷烟胶标准中被推荐为主材使用，其市场需求量稳中有升。2004年国家烟草专卖局发布了行业标准YC/T188—2004《高速卷烟胶》规定残余单体含量不大于0.5%（即5000ppm）。而2011年在YQ5—2011《烟用水基胶挥发性與半挥发性成分限量》标准中要求烟草胶的原材料聚合物乳液中残余单体的含量为400ppm。八年间，残余单体含量由5000ppm降至400ppm，可见要求之严格。

4.2 降低残余单体VAC含量的方法

降低残余单体VAC含量的方法有物理法、化学法等。

物理方法中最常用的是脱挥。由于VAC的沸点低，可通过真空减压脱气降低乳液中残留的VAC，但是该方法会使产品起泡。不仅影响产品外观，而且泡沫难以去除。

化学方法中目前最有效的是将乳液进行第二次氧化还原反应，即后处理反应。选择合适的氧化还原剂，通过双滴加方式，使氧化还原反应充分，从而达到降低残余单体含量。

5 VAE环保性方面今后努力方向的建议

随着人们环保意识的提高，甲醛含量和残余单体VAC含量成为VAE乳液产品的重要指标。虽然满足了现行应用领域的标准要求，但仍有很多不足，今后努力方向的建议有：

①与商家沟通，采购无甲醛或不释放甲醛的原材料应用于VAE乳液生产过程中，从源头上控制保证产品绿色环保。

②寻找新的氧化还原引发体系，提高乳液中单体的转化率，使残余单体含量越来越低。

③探索乳液聚合原理，从根本上了解聚合组分对单体转化率的影响，优化生产工艺，使残余单体在初次聚合阶段达到理想状态。

【参考文献】

【1】刘红卫，袁万明.国内外VAE乳液的发展状况[J].中国胶粘剂，2005（02）：25-28.

【2】滕朝晖.可再分散性乳胶粉的作用机理与应用研究[J].中国胶粘剂，2008（11）：27-29.

【3】刘冰坡，王克友.新型VAE乳液及其在胶粘剂中的应用[J].中国胶粘剂，2005（07）：53-58.