關(guān)于水性膠粘劑生產(chǎn)你不得不知道的那些事兒
水性膠粘劑是一個(gè)的最古老品種,在古代人們?nèi)且院泄悄z、干酪素等天然物系的水溶性高分子做膠黏劑的。到了六十年代初,這個(gè)領(lǐng)域才有了新的發(fā)展。近年來(lái),在膠粘劑開(kāi)發(fā)研究中,推行安全無(wú)公害化,特別是無(wú)溶劑化,促進(jìn)了水基膠粘劑的發(fā)展。
水性膠粘劑就是以水為高聚物的分散介質(zhì),當(dāng)高聚物溶于水,稱為水溶性膠粘劑,而當(dāng)高聚物借助乳化劑的作用,分散于水中,則稱為水乳型膠粘劑。水性膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)有:對(duì)環(huán)境友好、無(wú)毒、不可燃、固含量高、可用現(xiàn)有的應(yīng)用設(shè)備和設(shè)備較易清洗。
1、如何提高生產(chǎn)效率?
◇制定生產(chǎn)計(jì)劃，加強(qiáng)車(chē)間管理;明確員工職責(zé)，做好分工協(xié)作。
◇將助劑分類(lèi)稱量，單獨(dú)放置，保證取用方便。及時(shí)做好車(chē)間的清掃和整理。
◇配備高壓水槍，及時(shí)清洗反應(yīng)釜。配備后消除罐和儲(chǔ)料罐。實(shí)現(xiàn)半連續(xù)生產(chǎn)。
◇在保溫階段完成下一釜的預(yù)乳液制作，具體辦法是：如果連續(xù)生產(chǎn)，則將預(yù)乳化原料全部加入并攪拌充分;如果半連續(xù)生產(chǎn)則，只需將水、乳化劑和主要單體加入攪拌均勻即可，分別放置的助劑待到開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)再行加入。
◇提高過(guò)濾速度。過(guò)濾機(jī)的方式不可行。簡(jiǎn)便快捷的方法是：將200L雙口塑料桶立式對(duì)稱剖開(kāi)、在支架上略微傾斜平并在底端桶口加裝塑料閥門(mén)，下鋪鋼網(wǎng)、上鋪尼龍濾布;以達(dá)到增加觸面提高速度的目的。
2、如何減低車(chē)間的氣味?
◇改善車(chē)間通風(fēng)條件。
◇杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。
◇提高冷凝器的冷凝效率。
3、如何更好的控制反應(yīng)溫度?
◇反應(yīng)溫度過(guò)高，會(huì)使聚合反應(yīng)速率提高，平均分子量降低，乳膠粒數(shù)目增大，粒徑減小;同時(shí)，乳膠粒布朗運(yùn)動(dòng)加劇，乳液穩(wěn)定性降低。當(dāng)溫度大于乳化劑的濁點(diǎn)時(shí)，乳化劑失去穩(wěn)定作用，導(dǎo)致破乳。因此，一定要按照工藝設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度。
◇低于工藝要求溫度1～2℃時(shí)，可繼續(xù)滴加預(yù)乳液和引發(fā)劑;同時(shí)采用定時(shí)加熱的方式升溫。一般而言，溫度計(jì)顯示升高0.1℃時(shí)，即可停止;隨后反應(yīng)液溫度會(huì)自然沖高2～3℃.這就是所謂的“馬太效應(yīng)”。
◇如果釜內(nèi)溫度與工藝要求溫度相差較多，則應(yīng)當(dāng)加熱升溫，同時(shí)停止滴加，待溫度達(dá)到要求后再開(kāi)始滴加，滴加結(jié)束時(shí)間順延。強(qiáng)行滴加會(huì)加大“噴釜”的危險(xiǎn)性。
◇高于工藝要求溫度1～2℃時(shí)，可繼續(xù)滴加預(yù)乳液和引發(fā)劑;同時(shí)采用定時(shí)打冷的方式降溫。一般而言，溫度計(jì)顯示降低0.1℃時(shí)，即可停止;隨后反應(yīng)液溫度會(huì)自然降低2～3℃.
◇高于工藝要求溫度3℃以上，應(yīng)立即降溫，同時(shí)停止預(yù)乳液和引發(fā)劑的滴加;如果釜內(nèi)溫度已大大高于要求溫度，應(yīng)立即打冷降溫，停止滴加;同時(shí)疏散全部工作人員，以免發(fā)生危險(xiǎn)。
◇如果是設(shè)備瑕疵導(dǎo)致，應(yīng)立即進(jìn)行改進(jìn)。重點(diǎn)檢查：冷源和熱源，溫度計(jì)套管位置。
◇溫度計(jì)存在系統(tǒng)誤差。應(yīng)選用精確到0.1℃的電子式數(shù)顯溫度計(jì)。
◇滴加速度控制不好。應(yīng)嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝進(jìn)行滴加操作。
◇掌握反應(yīng)過(guò)程的放熱規(guī)律和設(shè)備特點(diǎn)，可以防患于未然。
4、攪拌強(qiáng)度對(duì)乳液生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量有哪些影響?
◇在乳液聚合過(guò)程中，攪拌的一個(gè)重要作用是把單體分散成珠滴，并有利于傳熱。但攪拌強(qiáng)度不宜太高，攪拌強(qiáng)度太高時(shí)，會(huì)使乳膠粒數(shù)目減少，乳膠粒直徑增大及聚合反應(yīng)速率降低，同時(shí)會(huì)使乳液產(chǎn)生凝膠，甚至破乳。因此應(yīng)采用適度的攪拌。
◇攪拌強(qiáng)度對(duì)乳膠粒直徑的影響：在乳液聚合中，攪拌轉(zhuǎn)速越大，乳膠粒直徑越大，乳膠粒數(shù)越少。這是因?yàn)樵谌橐壕酆戏稚㈦A段，轉(zhuǎn)數(shù)大時(shí)，單體被分散成更小的單體珠滴，每1cm³水中單體珠滴的表面積就更大，在單體珠滴表面吸附的乳化劑量增多。致使每1cm³水中膠束數(shù)目減少，成核幾率下降，故所生成的乳膠粒數(shù)Np(1cm³水)減少。初單體量一定時(shí)，乳膠粒直徑會(huì)增大。
◇攪拌強(qiáng)度對(duì)聚合反應(yīng)速率的影響：如上所述，攪拌強(qiáng)度大時(shí)，每1cm³水中乳膠粒數(shù)目減少，反應(yīng)中心減少，因而導(dǎo)致聚合反應(yīng)速率較低;另一方面，攪拌強(qiáng)度大時(shí)，混入體系的空氣增多，而空氣中的氧是自由基反應(yīng)的阻聚劑，也會(huì)使反應(yīng)速率降低。
◇攪拌對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響：過(guò)激的機(jī)械作用會(huì)使乳液降低穩(wěn)定性，甚至凝膠、破乳，這是因?yàn)椋孩贁嚢枳饔脤①x予乳膠粒以動(dòng)能，當(dāng)乳膠粒的動(dòng)能超過(guò)了乳膠粒間的斥力或空間位阻作用時(shí)，乳膠粒就會(huì)聚結(jié)而凝膠。②乳化劑在乳膠粒表面有一定的結(jié)合牢度，當(dāng)攪拌強(qiáng)度增大時(shí)，由于乳膠粒表面和水介質(zhì)間的摩擦作用增強(qiáng)，乳膠粒上的乳化劑會(huì)被瞬時(shí)拉走脫離，使乳化劑在乳膠粒表面的覆蓋率降低，故而穩(wěn)定性下降。而當(dāng)激起大量氣泡時(shí)(主要是乳化劑而成)，對(duì)穩(wěn)定性的影響更大。③非離子型乳化劑對(duì)乳液的穩(wěn)定作用靠水化，當(dāng)攪拌強(qiáng)度增大時(shí)，乳膠粒和水之間的摩擦增大，致使水化層變薄，故穩(wěn)定性下降。
◇綜上所述，為確保生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)、產(chǎn)品質(zhì)量均一，立式電機(jī)反應(yīng)釜宜加裝變頻調(diào)速器。臥式電機(jī)反應(yīng)釜?jiǎng)t宜根據(jù)攪拌桿形狀及攪拌效率確定適宜的輪徑比，以保證最佳的攪拌強(qiáng)度。
5、在生產(chǎn)過(guò)程中滴速如何控制?引發(fā)劑和(預(yù)乳化)單體滴加的濺落點(diǎn)有何要求?
◇如果發(fā)現(xiàn)滴速過(guò)快，不應(yīng)當(dāng)停止滴加，而應(yīng)當(dāng)結(jié)合反應(yīng)溫度、根據(jù)剩余的液體及時(shí)間，重新計(jì)算滴速，均勻地滴加。
◇滴速過(guò)慢，切不可為了趕速度在極短時(shí)間內(nèi)把大量液體放入反應(yīng)釜內(nèi)，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)剩余液體量和時(shí)間，結(jié)合反應(yīng)溫度，重新計(jì)算滴速，均勻地加入液體。
◇引發(fā)劑和單體宜濺落在錨式攪拌頭或距離釜內(nèi)壁：攪拌桿=1：2的位置上;為了保證流束集中、避免掛壁，應(yīng)在滴加口法蘭內(nèi)側(cè)加裝不銹鋼導(dǎo)管。
6、生產(chǎn)過(guò)程中突然停電怎么辦?
◇如果種子階段停電，應(yīng)迅速排清反應(yīng)釜夾套內(nèi)的蒸汽、熱水或?qū)嵊停⒀杆俅蚶洹４齺?lái)電后，觀察反應(yīng)物如果均勻不分層、無(wú)凝膠，則迅速升溫至工藝要求的反應(yīng)溫度繼續(xù)計(jì)時(shí)操作。
◇如果滴加階段停電，也應(yīng)迅速打冷，并停止單體與引發(fā)劑的滴加。來(lái)電后觀察反應(yīng)物如果無(wú)異常情況，則迅速升溫到反應(yīng)溫度繼續(xù)計(jì)時(shí)操作。
◇如果保溫階段停電，則無(wú)需打冷。來(lái)電后觀察如無(wú)異常，則升溫至要求溫度正常保溫即可。
◇生產(chǎn)過(guò)程中突然停電，要從容應(yīng)對(duì)，避免慌亂，視情況及時(shí)采取補(bǔ)救措施。
7、在冬季，為什么乳液易出現(xiàn)綠光甚至五彩貝殼光?
◇丙烯酸是一種常用的內(nèi)交聯(lián)劑。不但可以提高聚合物的內(nèi)聚強(qiáng)度并賦予乳液堿增稠的優(yōu)良性能，而且在體系中起著穩(wěn)定劑的作用。但是，當(dāng)氣溫低于14℃時(shí)，丙烯酸由液態(tài)變成固態(tài);導(dǎo)致其未能在預(yù)乳液中混合充分。
◇乳化劑未充分溶解導(dǎo)致預(yù)乳化不充分。解決辦法是：將預(yù)乳化組分用水加熱到50～60℃再進(jìn)行預(yù)乳化;同時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)乳化過(guò)程的攪拌時(shí)間和強(qiáng)度。
◇有鐵質(zhì)或銅制構(gòu)件接觸反應(yīng)液，金屬離子干擾了反應(yīng)進(jìn)行。
◇水質(zhì)問(wèn)題。應(yīng)使用軟化水，最好去離子水。
◇乳化體系設(shè)計(jì)瑕疵，導(dǎo)致在階段Ⅱ局部出現(xiàn)“禿頂現(xiàn)象”。優(yōu)化乳化體系，或換用新配方。
8、如何解決乳液味道重的問(wèn)題?
◇使用大廠正品，保證單體純度。
◇保溫階段適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，以使反應(yīng)完全。嚴(yán)格按照后消除工藝操作。
◇保溫過(guò)程中，從釜底放出10～20公斤膠水傾回反應(yīng)釜中。視情況可重復(fù)進(jìn)行。
◇降溫至50℃后，間歇打開(kāi)反應(yīng)罐蓋。必要時(shí)抽真空脫除殘余單體。
◇氣溫偏高導(dǎo)致的氨氣揮發(fā)。可采用一乙醇胺與氨水1：1混配調(diào)整酸堿度的辦法。AMP-95多功能助劑可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾困難，因而不建議采用。
◇如果是水溶性樹(shù)脂含有的殘余醇醚超標(biāo)所致，則應(yīng)更換新的樹(shù)脂。
9、 乳液干燥后透明度不高原因是什么?
◇固含量偏低導(dǎo)致成膜不連續(xù)。
◇乳化體系設(shè)計(jì)不合理。應(yīng)予改進(jìn)。
◇非離子型乳化劑添加量過(guò)大，導(dǎo)致乳液粒徑粗糙。
◇雜質(zhì)影響。反應(yīng)釜應(yīng)及時(shí)清理。
◇種子階段操作失當(dāng)引起的分子量分布寬，粒徑分布散亂。
10、為什么乳液有時(shí)微泡沫多?涂布后在膜上會(huì)有“油縮孔”?
◇機(jī)械原因、復(fù)合膜的原因和人為操作原因在此不予討論。
◇消泡劑與膠水體系不匹配或加量少都會(huì)導(dǎo)致微泡沫多。消泡劑應(yīng)兼有消泡與抑泡的作用。
◇消泡劑過(guò)量會(huì)導(dǎo)致“油縮孔”“金魚(yú)眼”和“火山口”的現(xiàn)象。應(yīng)確定適宜添加量。
◇兩種以上的不匹配的消泡劑混用或殘余單體超量也會(huì)導(dǎo)致油縮孔。
◇正辛醇可與其他任何消泡劑混配使用，消泡迅速，且不會(huì)導(dǎo)致油縮。缺點(diǎn)是：氣味偏大。
來(lái)源/上海光普化工有限公司/保定光普化工研究所
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