PVAc乳液的乙烯、丙烯酸类、有机硅等共聚改性研究

PVAc是一种刚性的材料，可以由其与增塑剂共混或与适当的单体共聚合而增加其柔韧性。当一种均聚物用一种增塑剂或溶剂共混形成柔韧性胶黏剂时，由于增塑剂易渗出，常会使生成的胶接逐渐减弱而老化。当PVAc乳液用共聚单体进行内部增韧时，这种增塑作用将是持久的而不会渗出，这是由于共聚单体会是聚合物主链的一部分，同时常带有侧链基团，会增加链的旋转自由度，从而引起聚合物软化及易运动，使聚合物对塑料表面的胶接作用较好。

①乙烯共聚改性。
VAc单体能够同另一种或多种单体，如与丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、具有羧基或多官能团的单体进行二元或多元共聚。引入共聚单体不仅可改善其性能，而且还可降低成本。目前，国内外研究较多的是醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液。醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液自1965年由美国Air Production公司实现工业化生产以来，得到了很大发展。醋酸乙烯酯-乙烯共聚物分子中，由于乙烯的引入，产生了“内增塑”的作用，既能增大分子内的活动性，又能增大分子间的活动性。这种内增塑的作用是永久的，使PVAc乳液的综合性能得到很大的改善。醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液具有成膜温度较低、机械性能好、储存性能稳定等特点；另外，醋酸乙烯酯-乙烯共聚物胶膜具有较好的耐水、耐酸碱性能，对氧、臭氧、紫外线都很稳定。因此，其广泛应用于建筑、纺织包装等行业。
目前商品化的醋酸乙烯酯—乙烯共聚物可分为三类：
a．低VAc含量（10%～40%）的共聚物（EVA）​，一般是以乙烯为主要单体组分的共聚物，在高压下用本体聚合法制备，常用作热熔胶。
b．中VAc和乙烯含量接近相同（45%～55%）的共聚物（EVA）​，专用于橡胶方面或作为聚氯乙烯的抗冲击改性剂。它们是在中等压力下通过溶液聚合法获得的。
c．高VAc含量（60%～95%）的共聚物（VAE）​，一般是在2.07～10.3 MPa压力下用乳液聚合法制备的，是热塑性树脂。

②丙烯酸类共聚改性。
在乳液聚合的过程中加入丙烯酸类单体，与AVc共聚，在合适的工艺条件下，不仅可以降低生产成本，且能很大程度上提高共聚乳液的性能。由于PVAc均聚物一般是在PVA水溶液中聚合得到的，PVA既起乳化剂的作用，又起保护胶体的作用。因为PVA含有大量的亲水性羟基，而且又缺少空间障碍，分子间的羟基有很强的氢键作用，随着放置时间的增长或温度的降低，分子键相互缠绕会凝胶化，影响乳液的稳定性和防冻性，且乳液的耐水性也较差。引入可交联的丙烯酸（AA）或者丙烯酸酯类单体，能够在乳液中引入极性羧基，并能够产生空间障碍，从而会增加乳胶韧性和成膜的稳定性。丙烯酸类单体的玻璃化温度较低，如丙烯酸丁酯的玻璃化温度为-54 ℃，共聚后还可降低乳液的玻璃化温度和最低成膜温度。

③有机硅共聚改性。
有机硅改性就是在VAc乳液聚合过程中加入一定量的有机硅，作为一种单体参与VAc的聚合反应。所得的乳液因为有机硅的加入，相关性能得到很大改善。有机硅改性中采用的有机硅大多是聚硅氧烷，硅氧烷中Si—O键的键能（450kJ/mol）远大于C—O键的键能（345kJ/mol）和C—C键的键能（351kJ/mol）​，具有优良的耐候、耐热、保光性和抗紫外光能力，同时有机硅表面能较低，不易积尘，具有抗沾污性能。一方面，在PVAc分子链中引入疏水性的有机硅链段，会提高乳胶膜的耐水性；另一方面，因为有机硅具有卓越的抗寒性，可以在较低的温度下使用不凝固，共聚后可以提高抗冻性。又由于硅油具有很好的耐热性，可以在170 ℃下长期使用，共聚后，胶膜的耐热性得到提高。