[发明专利]利用乳液聚合制备乙酸乙烯酯-乙烯共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用乳液聚合制备乙酸乙烯酯-乙烯共聚物的方法，用于生产具有改进的粘附/内聚平衡的粘合剂。本发明更具体地涉及利用乳液聚合制备乙酸乙烯酯-乙烯共聚物的方法，用于生产具有改进的粘附/内聚平衡的粘合剂，所述粘合剂用于粘合聚合物基材和纤维素材料，优选粘合聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与纸或纸板。

背景技术

久已确立在水相中乳液聚合乙酸乙烯酯(VAC)与乙烯和任选存在的其它共聚单体以制备聚合物分散体的方法。为了实现制得的分散体的胶体稳定性，该聚合方法使用水溶性聚合物例如聚乙烯醇、纤维素衍生物和聚乙烯基吡咯烷酮作为保护性胶体，或者使用低分子量表面活性物质，称为乳化剂或表面活性剂。为了达到良好的胶体稳定性和/或为了调节粒径，久已公知的是在聚合过程中使用聚乙烯醇和乳化剂的组合。

DE-A 1595402描述了一种方法，其中通过在初始加料中包括至少75％的乙酸乙烯酯单体提高乙烯掺入到乙酸乙烯酯-乙烯共聚物中的速率。聚合在非离子型乳化剂的存在下进行。DE-A 2112769建议，为了确保均匀的聚合，在乙烯基酯与乙烯的共聚合中，使用氧化还原引发剂系统，在初始加料中完全包括还原剂与乙烯基酯、乙烯和分散剂，然后仅计量加入氧化组分。US-A 3644262描述了制备VAE分散体的方法，其改进了乙烯掺入的速率。为此，将乙酸乙烯酯和乳化剂和/或保护性胶体全部计量加入，或者在初始加料中仅包括非常少量的部分。此方法能够在低压和低温下使至多约20％的乙烯掺入到共聚物中。缺点是制得的产品均不能确保聚合物基材与纸或纸板之间足够的粘附性。

如此制得的基于乙酸乙烯酯和乙烯的聚合物水分散体(VAE分散体)可有利地用作胶粘剂，更具体地用于粘合剂，用于涂料，或者用于粘合纤维与无纺织物。数年来，对于这种VAE分散体的性能的要求愈发具体。例如，在粘合剂用途方面，对于粘合低表面能的材料例如粘合聚合物膜与纤维材料特别是纸和纸板时的具体要求的趋势已变得明显。常规的VAE分散体不适合于此目的，其为胶粘的组件的部件提供不足的粘附力。因此，为了提供具有改进的粘附力的VAE分散体，已进行各种尝试。

US-A 3708388描述了基于乙酸乙烯酯-乙烯共聚物的粘合剂，其仅用烷基酚乙氧基化物乳化剂或者用保护性胶体与所述乳化剂稳定化，具有特定的特性粘度并且可用于膜的层压。在制备方法中，初始进料中包括至少75％(在实施例中为96.5％-100％)的乙酸乙烯酯。为了提高在高温下的机械强度，建议使用交联剂。

EP 1212383B1描述了制备具有改进的粘附力的粘合剂的方法。它是在聚合结束后，将通过乳液聚合制得的水分散体与基于所述分散体的总重量0.3-3.0重量％的一种或多种乳化剂混合。此说明书教导仅在后续添加乳化剂时发生粘附力的改进，而在聚合过程中使用乳化剂不产生任何粘附力的改进。该方法的不利特征是没有提供粘附与内聚之间的平衡，对聚苯乙烯和聚酯膜的粘附力太低，并且分散体的固化速率太低。

EP 890625B1描述了改进的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)胶乳聚合物及其制备方法，据称其适合作为粘合剂用于包装和用于难以粘合的表面如聚乙烯、聚酯、金属化聚酯和取向聚丙烯。利用在限定的测试频率下特定的随温度而限的储能模量值来表征所述聚合物。对于其制备，建议使用调节剂，并且在聚合方法中，初始反应器加料中包括小于15％的乙酸乙烯酯，并且在聚合过程中使乙酸乙烯酯含量保持在小于5％。实际上，如此得到的聚合物分散体对于难以粘合的聚合物膜与纸或织物的粘合具有高粘附性。然而，由此制得的聚合物的缺点是，由于对储能模量的要求不允许足够高的内聚，因此粘合剂粘合的内聚显著太低。另外，含有4-100个氧化乙烯单元的烷基酚乙氧基化物用作乳化剂。但是，这种乳化剂对于环境和健康是有问题的。

EP 385734B1描述了VAE共聚物及制备其的聚合方法，得到固含量为65％-75％的聚合物水分散体。据称所述VAE共聚物适合作为粘合剂用于多种基材，并且具有高的固化速率。使用包含部分水解的聚乙烯醇和具有特定HLB的非离子型聚氧化乙烯乳化剂的分散剂混合物来制备。所述聚合方法的特征在于，通过乳化将40-90重量％的乙酸乙烯酯掺入到包含全部聚乙烯醇、全部乳化剂和全部还原剂的水溶液中，从而形成稳定的乳液，然后，在注入乙烯后，计量加入剩余的10-60重量％的乙酸乙烯酯。此操作突出的具体特征是在初步乳化步骤中使用40-90％的乙酸乙烯酯，剩余部分在聚合过程中被计量加入。此方法没有产生粘附与内聚之间仔细权衡的平衡；对聚苯乙烯和聚酯膜的粘附力太低。