聚醋酸乙烯酯（PVAC）胶乳

    在合成树脂粘合剂中，PVAC胶乳是很重要的品种之一，俗称白乳胶。自20世纪20年代问世以来，其用途不断扩大，产量不断增加，制造技术也不断提高。即使在化学工业高度发达的今天，它仍然在粘合剂中占据着相当重要的位置。

    归纳起来，它有如下一些特点：它对许多种材料都具有良好的粘接性，尤其是对极性较大的有机和无机材料、多孔质（或逢隙）的纤维状材料等，均具有良好的粘接效果；它具有良好的成膜性，可以自然干燥和加热烘干；它的物化性能稳定，不霉变，耐腐蚀；它的粘度和固体含量可以在很宽的范围内调整，适应机械设备和手工上胶的要求；它具有良好的化学反应性能，能够与多种乙烯基单体共聚合，十分有利于化学改性，通过改性，就能够得到性能更加特殊、更加优良的粘合剂品种，诸如乙烯一醋酸乙烯（EVA）、醋酸乙烯一丙烯酸酯（或氯乙烯、碳酸乙烯酯等等）共聚物；加入交联剂，还可以制备出热固性粘合剂；更重要的是它用水作为分散介质，基本不含挥发性有机化合物，低毒，不污染环境，不易燃烧；在使用过程中可以用水稀释，便于水清洗；它的制造工艺比较简单，设备投资少，有利于产业化；它的原料易得，造价在合成胶乳中比较低廉等等。这些都是促进PVAC胶乳不断发展的有利因素。
   1．胶乳的制备原理
    PVAC胶乳由醋酸乙烯酯（VAC ）单体、保护胶体（水溶性高分子）或乳化剂，以水为分散介质，在引发剂的存在下，经乳液聚合而成，是自由基聚合反应历程。保护胶体大多选用聚乙烯醇（PVA），根据产品的不同要求，选用不同型号的PVA，比如PVA一1788, PVA一1799等，PVA的分子量和皂化度对胶乳质量有较大影响。聚羧酸盐也可以用作保护胶体，比如（甲基）丙烯酸钠等。与PVA所不同的是，它们的大量羧基能够赋予胶乳更新的物化性能，主要表现在胶乳对粉状填料的分散稳定性、抗冻性能和对无机材料（包括金属）的粘接性能等等方面，都能得到显著地提高。保护胶体的用量随着胶乳的固体含量和粘度的要求而变化。其规律是，PVA的加入量越大，胶乳体系的粘度越大，流动、湿润性越差。换言之，在胶乳的固体含量已经确定时，要求体系的粘度越大，则PVA的用量也越大。PVA还决定着该乳液聚合能否顺利实施及胶乳的稳定性。由此可见，它是PVAC胶乳的重要组成部分。
    不过，对于浸渍用胶乳来说，则要求胶乳的粘度小，渗透性好。这样，在制备胶乳时，一般不选用PVA，而是用乳化剂。乳化剂是一些相对分子质量较小、但具有乳化性能的表面活性剂。常用的乳化剂有烷基酚聚氧乙烯醚（OP、TX、NP等）、烷基硫酸盐（Kiz等）、烷基苯磺酸盐等等，前者是非离子型，后者为阴离子型。现在，又把OP类进一步用马来酸酯化和亚硫酸盐磺化，可得到具有阴一非两种性能的乳化剂（MS一1等）。乳化剂的用量比较固定，一般为总单体量的1％一4％。乳化剂会降低胶膜的耐水性和粘接强度。因此，在保证胶乳的聚合稳定性和使用要求的前提下，应尽量少用乳化剂，甚至不用。现在，研制无乳化剂胶乳的目的就是为了克服普通乳化剂所带来的消极作用。反应型乳化剂是既能够起到乳化的作用，又能够参与共聚反应，制备出来的胶乳在耐水性和粘接强度等方面，均显示出较大的优越性。反应型乳化剂有乙烯基苯磺酸盐、乙烯基苯基聚氧乙烯醚及其衍生物等，其特征是分子结构中具有乙烯基和亲水基团。表面活性剂制备的胶乳，其表面张力小（可达0.03N/m以下），粘度小（可达lOmPa ·s以下），湿润渗透性就会很好，非常适合于厚质纤维无纺制品的定形粘接。相比之下，保护胶体制备的胶乳最显著的特征是内聚力和表观粘度比较大，其流动性、湿润性和渗透性就比较差，却很有利于多孔质（或缝隙）表面材料的复合粘接，有利于刮涂等机械涂胶的流水线上使用。由此可见，根据不同产品的性能要求、不同制品的成形工艺情况，选择不同稳定体系的胶乳是必要的。
    引发剂大多选用水溶性过硫酸盐，最常用的是按盐、钠盐。它们受热分解，形成游离基，进而引发乙烯基单体进行链式自由基聚合反应。但也有选用过氧化氢及其衍生物，并配以硫酸亚铁等组成氧化一还原引发系统，其好处是聚合反应能够在较低温度下进行，有利于控制胶乳体系的粒径大小和分布，减少固体凝聚物的产生。不过，在实际生产中，过硫酸盐单独作为引发剂使用时，其反应温度也就在70一80℃之间，生产过程很容易控制，产物的固体凝聚物很少，甚至完全没有，体系的粘度具有很好的重现性。
    水用做胶乳的分散介质，是科学技术的一大进步。在胶乳中，一般选用去离子水或者蒸馏水。二价以上的金属离子会显著地影响到胶乳的粘度，使其聚合过程中及产品贮存中产生固体凝聚物。对有电性能要求的粘合剂而言，也不希望水中的金属离子带入。由此可见，应当尽可能地减少高价金属离子进入胶乳体系。加入微量的鳌合剂有可能减少高价金属离子的不利作用。另外，还有其他辅助原料，比如缓冲剂（碳酸氢钠、磷酸氢二钠等）、相对分子质量调节剂（烷基硫醇等）、酸碱中和剂（氨水、氢氧化钠等）、消泡剂等等，不做详细介绍了。
    2．生产设备及工艺
    乳液聚合的反应器主要有釜式和管道式两种。目前，中小型乳胶制备商大多采用釜式反应器，而大型制造商采用的既有釜式的，又有管道式的。乳液聚合的方式可分为间歇式、半连续式和连续式几种。间歇式一般是指原料一次性投人反应釜中，在一定的温度、压力时间条件下完成聚合反应，获得产品即完成本批次的生产任务。间歇式生产一般采用釜式反应器，配备有搅拌、升温、冷却、冷凝回流、测温等功能。半连续式是在间歇式的基础上，原料的一部分投入反应器内，另一部分在反应开始以后，在一定的时间内连续地添加到反应器中，并在一定的温度和压力条件下完成聚合反应，获得产品即表明本次工作结束。其反应器一般为釜式，只是比间歇式多出添加原料的计量泵或者滴加计量罐。而连续式的特征在于，各种原料按比例、以一定的速度，从反应器的一端源源不断地加入，在反应器的另一端连续地获得产品，一定的温度、压力和物料在反应器内的停留时间是完成聚合反应的必要条件。它采用的反应器有釜式和管道式两种。管道式反应器的结构比较复杂，最关键的部分是要解决物料在管道内的分散、传质问题；而釜式反应器却很容易解决搅拌的问题，但必须有多只制备很便利。但是，贮存条件要求在4℃以上，否则，胶乳会发生凝胶而失去流动性，这对低温环境的运输、贮存都很不利，所以，制造商大多采取了“防冻”处理，即提高冻融稳定性。方法是外加抗冻剂（乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯等），或者加入离子性单体参与共聚，常用的有（甲基）丙烯酸等，它们成盐以后具有较好的抗低温凝聚作用。通常情况下二者并用效果更好，有效防冻处理的胶乳可在零下15℃左右不发生凝胶。