水性膠粘劑

上海徐工涂料技術有限公司 徐國興

國數千年前就已開始使用以水為介質的粘物，用水調和粘土淀粉，膠粘石塊，用骨膠、魚膠粘接鎧甲、刀鞘等。隨著工業的發展，成膠粘劑到當前也已向水性系統方向開發，發揮其無污染、無毒性、安全、節約有機溶資源等優點，價格也較低廉， 應用面也較，可粘合木材、織物等多孔性材料，也可粘金屬、塑料、皮革等。

前，常用的水性膠粘劑通常是將高分子成樹脂有效地分散在水中，成膠束狀微粒分的乳液體系，涂布以后，乳液中的水份滲吸材料中或向空中揮發后，樹脂膠束就相互融成為連續膠膜而將兩塊底材粘結在一起。膠從液相轉化為固相，而后粘結牢度逐步提。所以水性膠的使用與環境溫度高低有關，粘力的產生與時間有關，都成為水性粘合工上的缺陷。

現在將常用的幾種水性膠粘劑介紹于下：

一、 聚醋酸乙烯系

聚醋酸乙烯水性膠，俗稱白膠，其使用歷史較長，價格便宜，穩定性好，并有良好的初粘強度，能添加填料、增塑劑以自由調節稠度，混和性良好。主要用于粘接纖維質材料，如膠合板、裝飾板及各種木材，紙盒箱和書籍等紙制品，無紡布等織物。在引入含其他基團的組后，可用于粘接陶瓷、皮革、織物及某些塑料制品。

1． 白膠 主要組份為PVAc(-CH2-CH(OOCCH3)-) n

配方中加入增塑劑，其量常根據使用季節而變動。例如（單位為重量份）：

醋酸乙烯(VAc)40.24～45.8，聚乙烯醇(PVA)3.66-4,水44.3-50.3,辛醇0.183,引發劑過硫酸銨0.137，乳化劑辛基苯酚聚氧烯醚0.513，鄰苯二甲酸二丁酯5.13～5.5份。

操作：先將PVA溶于水中，常溫加乳化劑、辛醇和部分刀bc單體與引發劑， 在75℃I發乳液聚合反應。然后滴入剩余單體（占大部分）和引發劑。全部滴加完后，在95℃保溫半小時使反應完全。降溫出料，加入增塑劑。其固體份為55%左右。

2．多功能白膠

配方中加入丙烯酸丁酯(BA)進行共聚。增加了親油性基團，使產品對某些非極性的材料也有一定的粘結力，耐水性也比普通白膠增強。可用以粘合PVC與膠合板，鋁箔與紙，瓷磚、硬木、皮革、水泥、泡沫塑料，和用于制造提琴，鋼琴等。

配方一例：VAc 27～31.5，BA 13.5～18,PVA 3，水52,過硫酸銨0.1, OP-10 0.23,醋酸鈉0.3份（均為重量份）。

操作：將VAc與BA預先混合作為混合單體加料，其他操作同前q成品固體份含量為47%～48%。

二、聚乙烯醇(PVA)和其縮醛膠

PVAc經皂化水解即成PVA（[CH2-CH(OH)]n），用于水性膠的PVA是仍帶若干醋酸酯基團的皂化度較低的水解產物。

作為紙張、紙箱、信封、郵票、標簽粘結用的PVA膠是將PVA I份與水9～10份在85～90℃下不斷攪拌溶解而成10%左右固體份的膠水。也可與淀粉等并用作織物上漿劑。其缺點是耐水性差，可加入交聯劑如硫酸鈉、硼酸、多元羧酸、醛類等來改進防潮性，添加增塑劑改善其脆性。有時添加填料、防腐劑，用于木材、皮革、建材（水泥、陶瓷制品）等的粘結．加入甲醛進行縮醛化，可提高其耐水性，可按縮醛程度高低，作電絕緣涂料、涂料或粘合劑使用。作為建材粘合劑使用的PVA縮甲醛膠水配方舉例如下（重量份）：

PVA 1799# 7～12,甲醛（36%水溶液）2.6～4.8，水84～90份。操作：PVA在85-95℃熔化成水溶液后，在用HCl調節的酸性介質的催化下與甲醛縮合反應，溫度91～94℃。縮合完畢后，調節pH至中性。含固量7%-12%。可用以粘合板條、瓷磚、馬賽克、墻布，與水泥調和，可增強地坪致密性，也可粘結陶瓷制品。

三、丙烯酸酯系水性膠

丙烯酸酯系統一般均采用共聚物。如適當地用丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、2—乙基己酯等混合調節達到所需軟化點、韌性， 或與丙烯腈、苯乙烯、VAc、MMA等共聚， 引入其他基團和功能性，以適應不同用途的需要。丙烯酸酯系共聚物的熱穩定性、光化學穩定性好，抗氧化性良好，結膜完全透明。其酯基具有很強的氫鍵，與許多材料粘結附著優良。

1，織物貼合用膠 用于以尼龍波紋綢為底料貼合開司米面料的運動衫。配方舉例（重量份）：丙烯酸乙酯(EA)42，丙烯酸(AA)1.5，N-羥甲基丙烯酰胺(HAM) 4.5,丙烯腈5,水46.5，過硫酸銨0.15，醋酸鈉0.44份。

操作：在70℃水中先將HAM 3份， 醋酸0.44份，過硫酸銨0.01份聚合成乳液。然在此溫度滴加剩余的單體和引發劑，反應時5小時。含同體量為52%左右。

2．靜電植絨粘合劑

配方舉例：丙烯酸甲酯(MA) 6.5， EA25.5,丙烯酸2-乙基己酯10.8, AAI，HAM0.9，水52，聚氧乙烯酚醚3，過硫酸鉀0．035，偏亞硫酸鈉0.035重量份。

操作：先按配方之1/4量制備出共聚物乳液，再在3小時內滴加剩余單體和助劑、引發劑。共聚完畢后，添加六甲氧甲基三聚氰胺5份和固化劑0.5份，用氨水(28%)中和至pH6.5即成。

3，標貼用壓敏膠 用于轉移性標簽壓敏粘合。配方舉例：BA 26.4～28.5, AA4.3～5，水65，5～68，十二烷基硫酸鈉0.33～0.66，油酸鈉0.165～0.33,十二硫醇0.05～0.13,過硫酸銨0.17重量份。作為瓶貼膠也可再加硼砂1%及OP-10 0.5%。

操作：乳化劑全部和水與1/3單體、 1/3引發劑，在75℃乳液聚合后，在3.5小時內滴加剩余單體和引發劑。加完，保溫反應半小時。降溫至4 0℃，加入對苯二酚0.1份。

4．PVC膠粘帶用壓敏膠

配方操作（重量份）：在反應器內配制下列水溶液：羥乙基纖維素0.5，聚氧乙烯壬基酚醚2,十二烷基聯苯醚二磺酸鈉1.3，碳酸氫鈉0.087，水54份。將1/5的共聚單體(BA 20，VAc 14，及十二烷基硫醇0.6份）混和，加熱到85℃，將過硫酸鉀0.14份與水8.7份配成溶液，連同剩余的4/5共聚單體和硫醇，在85-90℃時，一起滴加進去，進行乳液聚合。滴加到2/3時，同時滴加AA 0.17份，MAA O．25份， 共4.5小時滴完。 保溫0.5小時，冷至溫，加聚醚醋酸酯3.2份，即成。

5．絲網印花漿

配方操作：BA 70，MMA 30， 丙烯酰胺10，水1 50，勻染劑（平平加0）2.5， 過硫酸銨0.25份。用水將勻染劑溶解后升溫至75℃，加1/3引發劑及混合單體進行聚合。 升溫至86℃，滴加剩余單體和引發劑。加完后保溫反應2小時。降溫至50℃以下出料。

該印花漿料柔韌適中，與合纖、棉纖粘結性強。加入所需著色染料、顏料，即成印花涂料。

水性膠的發展十分迅速，品種繁多。以上舉例僅j：疹市已普遍應用的品種。為了改善水性膠的初粘力、干燥速度和耐水性等，不斷有新組份、新配方出現。

例如最早的層壓板大量使用酚醛膠水（在堿性催化劑NaOH或Ca(OH)2存在下，酚／醛摩爾比l：（1.5～1. 8），反應制得含固量為45%-50%的水性膠）、脲醛膠水或三聚氰胺甲醛樹脂膠水，現在國外已發展到使用水溶性聚氨酯粘合劑（端基為異氰酸基的聚醚／甲苯二異氰酸酯預聚體與三乙醇胺以1：3摩爾比加聚反應之產物配成含固40%的水溶液）；聚乙烯醇和聚醋酸乙烯乳液已升級為乙烯／醛磐乙烯共聚體(VAc含量28%～80%）的水乳液。它們可以提高粘結強度和耐水性。

為了克服干燥速度慢的缺點， 日本太陽星公司研制成功一種噴霧混合雙組份丙烯酸酯系水性膠，輔劑是以對乳液起凝集作用的有機金屬鹽為固化劑。在使用中采用雙頭噴槍將兩個組份在氣流中混合后，噴涂在物面上。主劑樹脂乳液部份凝集，在短時間內產生初粘力，達到與溶劑型相似的起始粘接強度。

我市對水性聚氨酯在木材層壓等方面的應用也已在研究開發中。EVA系膠水也有批量供應。