1. 研究目的与意义
丙烯酸酯乳液压敏胶是乳液型压敏胶中最重要的一类。它们都是由丙烯酸丁
酯（BA)、丙烯酸异辛酯(2一EHA)等软单体与甲基丙烯酸甲酯(MMA}、乙酸乙烯酯(VAe)等硬单体以及丙烯酸(AA)、丙烯酸羟基乙酯(HEA)等功能单体经乳液共聚制得的。丙烯酸酯乳液压敏胶最早应用成功是在纸标签和牛皮纸胶粘带行业．然后就在BOPP胶粘带的生产线上得到大量应用。近几年．又对压敏保护膜、PVC电工绝缘胶带以及医用压敏胶带等有特殊要求的压敏胶制品行业进行了开发，并逐步得到了应用。与传统的溶剂型压敏胶相比，乳液
型压敏胶环境污染小、成本低和在替代溶剂型压敏胶时无需改变生产设备等特点，故而是改进的首选目标。但乳液压敏胶的综合性能尤其是耐水性能、涂布工艺和干燥速度等往往不如溶剂型压敏胶。丙烯酸酯乳液压敏胶的技术发展就是围绕着不断提高性能．克服缺点，并进一步降低生产成本而进行的。2. 国内外研究现状分析
1.1乳液型丙烯酸酯压敏胶的构成
乳液型丙烯酸酯压敏胶是一种特殊的压敏胶，所以其基本组成和普通的压敏胶相同，为基材和压敏胶两大部分。
1.1.1基材
表面保护膜的基材，主要有纸张和塑料薄膜两大类。纸张类有牛皮纸、马尼
拉麻纸、桑皮纸等；塑料薄膜有聚乙烯（PE）、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯(PET)、聚乙烯/聚丙烯混合熔融共挤出、聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚体（EVA）共挤出复合薄膜等。纸质基材强度低、柔韧性差、不透明，而且不适于生产那些需要进行弯曲、切断、冲压、打孔等二次加工材料使用的表面保护膜，应用上受到较大的限制；塑料薄膜，通常具有良好的透明性和伸长率，可加工性好，作为表面保护膜的基材，应用面较广。塑料薄膜中使用最广的是聚乙烯薄膜，它有许多其它塑料薄膜不可比拟的物理机械性能，尤其是其具有优良的柔韧性及延伸性（聚乙烯薄膜的纵向伸长率可达300-700%，另外，聚乙烯薄膜的厚度最小可达50μm），因此，聚乙烯膜被广泛用于制作各种表面保护膜用胶带。聚乙烯膜为难粘性材料，压敏胶在膜上的附着性差。因此，必须对其表面进行处理，一般用电晕处理，使其表面张力达3810-3N/m以上，或涂布时使用特殊的底胶
1.1.2压敏胶
压敏胶是指不需添加固化剂或溶剂，也不需加热，只需稍微施加一点接触压力就能实现粘接的胶粘剂。其特点是粘之容易，揭之不难，剥而不损，在较长时间内胶层不会干固，所以压敏胶也称为不干胶。而丙烯酸酯类压敏胶是胶粘剂中发展极为迅速的品种，它具有优良的压敏性和粘合性，由于其分子结构中
不含饱和键而具有耐老化、耐光和耐水性能，广泛应用到包装、汽车、电子、建筑医疗卫生及航天航空等领域。乳液型丙烯酸酯压敏胶是20世纪80年代以来我国发展最快的聚合物乳液胶粘剂，据统计，中国生产的各类压敏胶中，丙烯酸酯乳液型压敏胶已约占65％。经过近二三十年的迅速发展，制造技术、应用技术相对成熟，其已被广泛用于各种包装胶带、压敏标签、医用材料、一次性用品等。随着全世界对环保问题的日益重视，污染小的乳液型压敏胶更倍受重视。
1.2 乳液型聚丙烯酸酯压敏胶的国内外研究状况
聚丙烯酸酯乳液压敏胶黏剂是近年来的发展较快的品种，目前主要用于制造包装胶黏带和压敏性标签等。它的主要优点是：①成本低，安全，无公害；②聚合物合成时操作容易，聚合时间短；③聚合物的分子量较高；④容易制成高浓度、低粘度的压敏胶黏剂。其缺点是耐水性、电性能差，干燥速度慢，能量消耗大，以及表面张力较高，涂布性能不如溶剂型聚丙烯酸酯压敏胶。
丙烯酸酯乳液压敏胶通过丙烯酸酯单体的自由基乳液共聚制得。丙烯酸酯自由基乳液聚合体系通常包括：水、单体、表面活性剂、引发剂、缓冲剂等，有时为了调节反应，还可以使用其他组分。其单体的组成，视乳液压敏胶的不同用途可作种种变化。当表面活性剂在水相中的浓度超过一定限度时，即形成胶束。在充分搅拌的情况下，单体分散为细小的油珠，部分单体因表面活性剂对它的增容作用而进入胶束。添加引发剂后，经加热引发剂分解产生自由基。自由基进入胶束，引发胶束中的单体开始聚合。更多的单体从油珠中通过水相扩散，又进入胶束进行聚合。聚合转化率达到10%~20%,表面活性剂浓度达到了CMC以下时，胶束消失。聚合系统的所有表面活性剂都被吸附到了聚合物粒子和水的界面上。达到这一点后，表面张力将显著增大，不再生成新粒子。这时，聚合物粒子数就固定下来了，聚合就专在这些已有的粒子中进行。聚合转化率达到50%~60%时，聚合物粒子将吸收全部的游离单体，单体油滴从而消失。从这个阶段开始，聚合物粒子中的单体浓度逐渐减少，当粒子中单体耗尽时，聚合就完成。不断的聚合终于形成表面覆有极薄表面活性剂层的细微颗粒，这些颗粒悬浮于水中，因表面活性剂的功能而得以稳定。
名称 | 用途 | 生产单位 |
高剪切多用途丙烯酸系列乳液压敏胶 | 本系列乳液压敏胶贮存稳定性良好，还可加氨水自增稠在较大范围内变化黏度，用增稠法或本系列乳液混合等方法调节内聚力和黏结力的平衡。P型胶涂布的BOPP胶带，持粘力极好；用A型、P型混配涂布BOPP胶带，可降低用胶量，保持持粘力和提高剥离强度；T型胶无需增稠，直接用转移法涂布铝箔胶带、商标贴和双面胶带，无局部结团的缺点；A型和HS型乳胶可用于丝网漏印PVC铭牌胶合工艺 | 中国林科院林产化学工业研究所及联营厂 |
压敏胶乳剂 | 有较好的耐光、耐热及耐老化性能 | 广州市化工研究所 |
聚丙烯酸酯压敏胶 | 用于玻璃珠反光路标及测绘系统地图制版的黏合，胶透明、耐油，使用温度范围为-40~ 100℃ | 北京市第二轻工业研究所 |
水乳性压敏胶 | 主要用作相册压敏胶，纸品黏合剂 | 石家庄市农药厂 |
BBY-1压敏胶 | 用于保护胶带 | 河北省永清县有机化工厂 |
BBY-2压敏胶 | 汽车保温材料专用 | 河北省永清县有机化工厂 |
BCY-401压敏乳液 | 用于制备自黏商标纸，广泛用于各类商品及包装材料上 | 天津市有机化工试验厂 |
DFA-9231压敏乳液 | 用于BOPP膜和其他各种基材的压敏胶带 | 江阴市陆桥东风助剂厂 |
DFA-9232压敏乳液 | 用于转移涂布法生产的自黏性标贴，牛皮纸胶带等 | 江阴市陆桥东风助剂厂 |
DFA-9233压敏乳液 | 用于PVC基材的金属保护膜上胶之用 | 江阴市陆桥东风助剂厂 |
DFA-9234压敏乳液 | 用于BOPP、CPE基材的金属等保护膜上胶之用 | 江阴市陆桥东风助剂厂 |
DNT-01聚丙烯酸酯压敏胶 | 用于涂制各种商标贴与铭牌，适用于棉毛等纺织品、塑料、玻璃等包装装潢，使儿童玩具及化妆用品造型别致 | 上海市纺织工业局印刷厂 |
EM-220乳液压敏胶 | 用于BOPP、PET等胶带 | 沈阳市石油化工研究院 |
J-401压敏胶 | 用于PVC绝缘胶带的生产，也可用于牛皮纸封箱胶带的生产 | 汕头市裕华化工有限公司 |
J-402压敏胶 | 涂于PVC膜等做电子、汽车、铝材、不锈钢等金属表面保护膜，在冲击、加工、运输、安装过程起保护作用 | 汕头市裕华化工有限公司 |
J-403压敏胶 | 用于BOPP基材的各种胶带及牛皮纸胶带、双面胶带、不干胶商标及医用透气胶带等生产 | 汕头市裕华化工有限公司 |
PS-02压敏胶 | 制作各种商标原纸，用于帛纸和各种基材的压敏粘贴商标 | 北京东方罗门哈斯有限公司 |
PS-11压敏胶及胶带 | 粘贴不锈钢、铝、铜等多种金属材料和多种非金属，应用于电气绝缘 | 上海市合成树脂研究所 |
Primal PS-90压敏胶 | 各种胶带及不同基材的商标等 | 北京东方罗门哈斯有限公司 |
Primal EJG-02压敏胶 | 制作各种商标原纸及各种基材压敏商标 | 北京东方罗门哈斯有限公司 |
PS-9317压敏胶 | 用于OPP胶带、纸胶带、PVC胶带和商标等 | 北京东方罗门哈斯有限公司 |
PT-03可再剥离型据丙烯酸酯乳液压敏胶 | 适用于装饰等大面积板材的表面保护胶带 | 北京东方化工厂 |
SBY-1压敏胶 | 商标纸专用 | 河北省永清县有机化工厂 |
TP-1，TP-2，TP-3，TP-5压敏胶 | TP-1用于永久性标签，可复贴纸、薄膜、隔离纸和金属箔 TP-2胶用于印花，可黏贴纸、铝箔 TP-3胶用于PVC薄膜与难黏表面的黏合 TP-5胶为通用型压敏胶 | 江苏省太仓塑料助剂厂 |
Winner-100聚丙烯酸压敏胶乳液 | 用于BOPP封箱胶、文具胶、双面胶及不干胶制品 | 广州宏昌化学工业有限公司 |
YBR-1压敏胶 | 药用 | 河北省永清县有机化工厂 |
YBR-2压敏胶 | 医用 | 河北省永清县有机化工厂 |
YM-2型压敏胶乳液 | 用于纸张、皮革、陶瓷、塑料、金属、木材、人造革等各种材料面及涂层表面的压敏型粘结 | 广州市东风化工厂 |
Z-604胶 | 生产装饰布静电植绒面胶，也可作其他织物背涂胶 | 汕头裕华化工有限公司 |
日本有专利报道以丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯等制的乳液浓度为50%的压敏胶，老化后剥离力增加不多，剥离时无残胶。
还有专利报道以丙烯酸-2-乙基己酯，甲基丙烯酸甲酯，聚乙二醇双丙烯酸酯，丙烯酸等为原料制得乳液型压敏胶，涂于PE膜上，对不锈钢的剥离力1.3N/20mm，2.3N/20mm（三个月）。相对于国外的乳液型丙烯酸酯压敏胶产品，国内的压敏胶产品在性能上还不能与之相比，而且在使用的过程中多采用双组分型，最主要的是解决不了在使用过程中胶体转移的问题，所生产的产品只能用于要求不高的行业中，乳液型丙烯酸酯压敏胶在国内还没有形成大规模生产，国内使用主要依赖进口。所以对乳液型丙烯酸酯保护膜用压敏胶的研究具有很大的经济价值，市场广阔。
1.3合成乳液型丙烯酸酯压敏胶的工艺
间歇乳液聚合法：一次投入全部的混合单体、乳化剂至四口烧瓶反应器中, 在80℃ 下滴加全部引发剂, 约7h滴完,保温反应2h后用氨水中和调节pH 出料。
半连续乳液聚合法：先投入蒸馏水、全部乳化剂、一定比例混合单体至四口烧瓶中, 在60℃ 下进行预乳化制得均匀单体乳液, 加入部分引发剂水溶液并缓慢升温到80℃ ,待回流减少后, 开始滴加其余单体混合物和引发剂溶液, 7h连续加入到反应器中, 滴完后保温2h, 聚合完成后, 加氨水中和冷却出料。
种子乳液聚合法：先投入部分混合单体、乳化剂、引发剂, 在75℃下进行聚合成核, 恒温反应一段时间, 降温到60℃ ,滴加部分单体混合物及乳化剂, 恒温0. 5h, 升温到80℃ , 滴加剩余单体和引发剂, 7h 滴完, 保温反应2h, 冷却出料。
1.4提高压敏胶固含的原因
高固含量乳液压敏胶可提高生产设备的利用率、减少运输、储存的费用，加快胶乳的干燥速度、减少上胶工序就可达到产品所要求的厚度。但聚合物乳液的固含量超过50% 时，粘度开始随固含量增加而急剧上升，粘度增高使聚合体系的混合、传热成为问题，因此，在合成高固含量的同时，粘度不能太高，合成难度较大。
1.5 影响压敏胶固含的因素
温度：在一定温度范围内，反应温度愈高, 乳胶粒平均粒径愈大, 粒子数愈少。可能是因为反应温度高, 聚合物粒子变得更软, 乳胶粒碰撞几率大, 粘并聚结可能性大，所以固含较高。
单体滴加时间：单体滴加时间长, 胶粒平均粒径大, 分布变窄, 乳胶粒数少。这是因为单体滴加时间长, 滴加单体几乎全部进入乳胶粒, 一次成核的可能性小, 多分散度变小。
单体：高固含量乳液压敏胶由于固含量升高导致粘度很大，粘度大致使乳液聚合过程中物料流动困难，反应物混合不均匀，聚合热难以排除，局部反应浓度过大，反应温度太高，极易产生凝胶，因此，在选择单体时，主要应考虑单体对粘度和聚合稳定性的影响。
1.5课题的主要研究内容及思路
近年来虽然我国在丙烯酸酯胶黏剂的合成、研究和应用方面取得了不少进展, 但在聚合温度、时间、搅拌速率、配方优化等方面尚需进一步提高, 同时我国在一些如保护膜应用行业的高性能丙烯酸酯压敏胶的产量上缺口较大, 主要依靠进口。乳液型压敏胶在高粘接性能方面不如单体组成相同的溶剂压敏胶, 但是由于其在节约资源、保护环境方面的优异性, 使其理论研究和应用也获得了较快的发展。本文采用三种不同的乳液聚合方式, 通过研究方式对体系的影响, 优选出一种聚合方式。然后探讨各种影响因素对合成聚丙烯酸酯乳液型压敏胶性能的影响。
本论文的研究内容主要包括以下几个方面：
（1）采用间歇乳液聚合法、半连续乳液聚合法、种子乳液聚合法三种工艺，选出最优工艺。
（2）确定工艺后，改变单体配比、乳化剂种类和用量、引发剂用量，找出最优配比。
（3）得到高固含和低粘度的压敏胶，其初粘力、剥离强度、持粘力都符合要求。
本论文的研究思路是：
①通过对压敏胶物理性能、粘接性能、耐老化性能等的研究，选择合适的软、硬单体比例。
②在以上研究的基础上选择合适的功能单体及用量、乳化剂种类及用量、交联单体的种类及用量等条件。
③通过改变单体的配比，乳化剂的种类及用量来调节聚合物的内聚强度，从而设计出合理、经济、理想的乳液型丙烯酸酯压敏胶合成工艺和配方。
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3. 研究的基本内容与计划
（1）采用间歇乳液聚合法、半连续乳液聚合法、种子乳液聚合法三种工艺，选出最优工艺。
（2）确定工艺后，改变单体配比、乳化剂种类和用量、引发剂用量，找出最优配比。
（3）得到高固含和低粘度的压敏胶，其初粘力、剥离强度、持粘力都符合要求。
4. 研究创新点
(1)不断减少水的用量，改变单体配比，提高压敏胶的固含，并且要低粘度。
控制乳化剂的用量，得到性能更好的乳液型丙烯酸酯压敏胶。
