国内用于纸管的粘合剂一般以白胶为主,而白胶存在粘接强度不高、干燥速度慢等缺点。但随着我国化纤(长丝)、人造塑料膜及胶带等近几年的飞速发展,需要大量纸管包装用的新型粘合剂。该类纸管特别是化纤ｆｄｙ管由于转速快对纸张粘合剂的要求高,目前国内一般卷管速度的决定因素主要是纸张质量和粘合剂的质量。要求粘合剂不仅要初粘性好、粘接强度高,还必须干燥速度快,否则就无法进入下一道工序。为了满足这些要求,一般的做法是提高固含量和在纸品胶中加入一些107胶水以提高初粘性和干燥速度,但这样必须要增加产品的成本,而且效果不佳。
为此,我们采用了先共聚后交联的工艺,通过添加合适的添加剂,对原白胶进行改性,以满足初粘性好、粘接强度高,干燥速度快的要求。
1　实验部分
1.1 原料基胶:
聚乙烯醇(ｐｖａ)、ｅｖａ乳液、丙烯酸和醋酸乙烯(ｖａｃ)。添加剂:催化剂、乳化剂、交联剂、增塑剂及填料等。
1.2 实验方法
将一定量的ｅｖａ乳液、ｐｖａ和乳化剂加入带有电动搅拌、回流冷凝器、温度计的四颈瓶中,混合溶解,然后加入ｖａｃ、丙烯酸和催化剂进行共聚反应,水浴控制反应温度。待聚合反应结束后,加入交联剂进行交联反应。最后加入填料和增塑剂搅拌0.5ｈ,冷却即成。1.3　主要技术指标的测定
固含量:蒸发剩余物(重量法);粘度:用ｎｄｊ-ｉ旋转型粘度计在25℃恒温下测定;ｍｆｔ:用ｑｍｂ最低成膜温度测定仪测定;ｐｈ值:用精密ｐｈ试纸测定。
2　结果与讨论
2.1 反应温度的影响
固定共聚反应时间为5ｈ,交联反应时间为3ｈ,考察了不同反应温度对产品性能的影响,结果见表1。
实验结果表明,反应温度对产品的粘度和初粘性影响较大。温度低,反应不完全,产品粘度低、初粘性差。温度太高,高分子主链太软,反而会影响粘度。因此控制反应65-70℃范围内比较合适。
2.2 反应时间的影响
固定反应温度在65-70℃范围内,比较了不同共聚反应时间(固定交联反应时间为3ｈ)和不同交联反应时间(固定共聚反应时间为5.5ｈ)对产品性能的影响情况,结果见表2和表3。
可见,反应时间对产品的粘度和初粘性影响很大。随着反应时间的增加,反应趋于完全。因此共聚反应5.5ｈ后,粘度变化已经不大;而交联反应2.5ｈ后,粘度趋于平稳。考虑生产操作和生产能力的需要,选择共聚反应时间为5.5ｈ,交联反应时间为2.5ｈ。
2.3　添加剂的选用
使用合适的添加剂既可以降低产品的成本、提高产品的固含量,又可以提高干燥速度,但如果选择不当,不但不能提高干燥速度还会产生沉淀,影响产品的使用性能。为此我们在数十种添加剂中通过数十次试验,筛选了分散性好、又能与基料进行反应的几种添加剂,并确定了其用量(均以基胶为计算基准)。
(1)乳化剂:对基胶的稳定性和填料的分散效果起着较好的作用。我们选用十二烷基硫酸钠作为乳化剂,用量为1.5-2.5%。
(2)催化剂:由盐酸和过硫酸铵组成,起到调节反应体系的ｐｈ值和引发聚合、交联反应的作用,用量为1.5-2.0%。
(3)交联剂:虽然药用淀粉可以和基料在催化剂的作用下起交联反应,可以防止填料沉淀、增加粘度,但容易发霉,会影响产品的使用性能。为此我们在药用淀粉中配以少量的二氧化钛作为复合交联剂,可起到防霉的作用,用量为3.5-4.5%。
(4)增塑剂:合成乳液的ｍｆｔ低,说明该乳液可以在较低温度下操作使用;反之,则必须在较高温度下使用。否则当环境温度低于其ｍｆｔ时,乳液粒子就不能聚集熔融成膜,而变为粉状或开裂状。添加增塑剂可以改善乳液的ｍｆｔ,而外增塑是简单易行的方法。通过筛选,我们选用磷酸三甲苯酯作为外增塑剂,用量为5-7%,此时ｍｆｔ为13-16℃。
(5)填料:填料加入的目的是提高产品的干燥速度和固含量。我们选择了数种填料,如:轻钙、重钙、滑石粉、硼砂、瓷土、粘土等,通过试验发现,选择重钙和硼砂混合使用可以提高干燥速度、增加成膜的硬度,用量为3.5-4.5%。
3　产品的性能指标与应用效果
产品的主要性能指标如下:(1)性状:均匀的灰白色乳液;(2)固含量:38-45%;(3)粘度:0.36-0.38ｐａ.ｓ;(4)ｍｆｔ:13-16℃;(5)ｐｈ值:4-6;(6)保存期:>8个月。
在某纺织器材厂引进的西德ｍａｊｅｒ公司产螺旋纸管机上试用,效果十分理想,车速可达16-20米/分(ｆｄｙ型)和20-23米/分(ｄｔｙ型),其制品的抗压强度相应达到650ｎ/ｃｍ和1350ｎ/ｃｍ。该胶还用于其它螺旋式卷筒纸管的生产,如各种高速收卷的ｂｏｐｐ膜、ｄｏｙ纸管、丝绸地毯用卷管等,速度均可达到27米/分。