關于水性膠粘劑生產(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,這個領域才有了新的發(fā)展。近年來,在膠粘劑開發(fā)研究中,推行安全無公害化,特別是無溶劑化,促進了水基膠粘劑的發(fā)展。
水性膠粘劑就是以水為高聚物的分散介質(zhì),當高聚物溶于水,稱為水溶性膠粘劑,而當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)點有:對環(huán)境友好、無毒、不可燃、固含量高、可用現(xiàn)有的應用設備和設備較易清洗。
1、如何提高生產(chǎn)效率?
◇制定生產(chǎn)計劃，加強車間管理;明確員工職責，做好分工協(xié)作。
◇將助劑分類稱量，單獨放置，保證取用方便。及時做好車間的清掃和整理。
◇配備高壓水槍，及時清洗反應釜。配備后消除罐和儲料罐。實現(xiàn)半連續(xù)生產(chǎn)。
◇在保溫階段完成下一釜的預乳液制作，具體辦法是：如果連續(xù)生產(chǎn)，則將預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始生產(chǎn)時再行加入。
◇提高過濾速度。過濾機的方式不可行。簡便快捷的方法是：將200L雙口塑料桶立式對稱剖開、在支架上略微傾斜平并在底端桶口加裝塑料閥門，下鋪鋼網(wǎng)、上鋪尼龍濾布;以達到增加觸面提高速度的目的。
2、如何減低車間的氣味?
◇改善車間通風條件。
◇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溫度?
◇反應溫度過高，會使聚合反應速率提高，平均分子量降低，乳膠粒數(shù)目增大，粒徑減小;同時，乳膠粒布朗運動加劇，乳液穩(wěn)定性降低。當溫度大于乳化劑的濁點時，乳化劑失去穩(wěn)定作用，導致破乳。因此，一定要按照工藝設計要求，嚴格控制反應溫度。
◇低于工藝要求溫度1～2℃時，可繼續(xù)滴加預乳液和引發(fā)劑;同時采用定時加熱的方式升溫。一般而言，溫度計顯示升高0.1℃時，即可停止;隨后反應液溫度會自然沖高2～3℃.這就是所謂的“馬太效應”。
◇如果釜內(nèi)溫度與工藝要求溫度相差較多，則應當加熱升溫，同時停止滴加，待溫度達到要求后再開始滴加，滴加結(jié)束時間順延。強行滴加會加大“噴釜”的危險性。
◇高于工藝要求溫度1～2℃時，可繼續(xù)滴加預乳液和引發(fā)劑;同時采用定時打冷的方式降溫。一般而言，溫度計顯示降低0.1℃時，即可停止;隨后反應液溫度會自然降低2～3℃.
◇高于工藝要求溫度3℃以上，應立即降溫，同時停止預乳液和引發(fā)劑的滴加;如果釜內(nèi)溫度已大大高于要求溫度，應立即打冷降溫，停止滴加;同時疏散全部工作人員，以免發(fā)生危險。
◇如果是設備瑕疵導致，應立即進行改進。重點檢查：冷源和熱源，溫度計套管位置。
◇溫度計存在系統(tǒng)誤差。應選用精確到0.1℃的電子式數(shù)顯溫度計。
◇滴加速度控制不好。應嚴格按照生產(chǎn)工藝進行滴加操作。
◇掌握反應過程的放熱規(guī)律和設備特點，可以防患于未然。
4、攪拌強度對乳液生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量有哪些影響?
◇在乳液聚合過程中，攪拌的一個重要作用是把單體分散成珠滴，并有利于傳熱。但攪拌強度不宜太高，攪拌強度太高時，會使乳膠粒數(shù)目減少，乳膠粒直徑增大及聚合反應速率降低，同時會使乳液產(chǎn)生凝膠，甚至破乳。因此應采用適度的攪拌。
◇攪拌強度對乳膠粒直徑的影響：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。這是因為在乳液聚合分散階段，轉(zhuǎn)數(shù)大時，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，乳膠粒直徑會增大。
◇攪拌強度對聚合反應速率的影響：如上所述，攪拌強度大時，每1cm³水中乳膠粒數(shù)目減少，反應中心減少，因而導致聚合反應速率較低;另一方面，攪拌強度大時，混入體系的空氣增多，而空氣中的氧是自由基反應的阻聚劑，也會使反應速率降低。
◇攪拌對乳液穩(wěn)定性的影響：過激的機械作用會使乳液降低穩(wěn)定性，甚至凝膠、破乳，這是因為：①攪拌作用將賦予乳膠粒以動能，當乳膠粒的動能超過了乳膠粒間的斥力或空間位阻作用時，乳膠粒就會聚結(jié)而凝膠。②乳化劑在乳膠粒表面有一定的結(jié)合牢度，當攪拌強度增大時，由于乳膠粒表面和水介質(zhì)間的摩擦作用增強，乳膠粒上的乳化劑會被瞬時拉走脫離，使乳化劑在乳膠粒表面的覆蓋率降低，故而穩(wěn)定性下降。而當激起大量氣泡時(主要是乳化劑而成)，對穩(wěn)定性的影響更大。③非離子型乳化劑對乳液的穩(wěn)定作用靠水化，當攪拌強度增大時，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)過程平穩(wěn)、產(chǎn)品質(zhì)量均一，立式電機反應釜宜加裝變頻調(diào)速器。臥式電機反應釜則宜根據(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度。
5、在生產(chǎn)過程中滴速如何控制?引發(fā)劑和(預乳化)單體滴加的濺落點有何要求?
◇如果發(fā)現(xiàn)滴速過快，不應當停止滴加，而應當結(jié)合反應溫度、根據(jù)剩余的液體及時間，重新計算滴速，均勻地滴加。
◇滴速過慢，切不可為了趕速度在極短時間內(nèi)把大量液體放入反應釜內(nèi)，而應當根據(jù)剩余液體量和時間，結(jié)合反應溫度，重新計算滴速，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，應在滴加口法蘭內(nèi)側(cè)加裝不銹鋼導管。
6、生產(chǎn)過程中突然停電怎么辦?
◇如果種子階段停電，應迅速排清反應釜夾套內(nèi)的蒸汽、熱水或?qū)嵊�，并迅速打冷。待來電后，觀察反應物如果均勻不分層、無凝膠，則迅速升溫至工藝要求的反應溫度繼續(xù)計時操作。
◇如果滴加階段停電，也應迅速打冷，并停止單體與引發(fā)劑的滴加。來電后觀察反應物如果無異常情況，則迅速升溫到反應溫度繼續(xù)計時操作。
◇如果保溫階段停電，則無需打冷。來電后觀察如無異常，則升溫至要求溫度正常保溫即可。
◇生產(chǎn)過程中突然停電，要從容應對，避免慌亂，視情況及時采取補救措施。
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，當氣溫低于14℃時，丙烯酸由液態(tài)變成固態(tài);導致其未能在預乳液中混合充分。
◇乳化劑未充分溶解導致預乳化不充分。解決辦法是：將預乳化組分用水加熱到50～60℃再進行預乳化;同時，適當延長預乳化過程的攪拌時間和強度。
◇有鐵質(zhì)或銅制構(gòu)件接觸反應液，金屬離子干擾了反應進行。
◇水質(zhì)問題。應使用軟化水，最好去離子水。
◇乳化體系設計瑕疵，導致在階段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題?
◇使用大廠正品，保證單體純度。
◇保溫階段適當提高反應溫度，以使反應完全。嚴格按照后消除工藝操作。
◇保溫過程中，從釜底放出10～20公斤膠水傾回反應釜中。視情況可重復進行。
◇降溫至50℃后，間歇打開反應罐蓋。必要時抽真空脫除殘余單體。
◇氣溫偏高導致的氨氣揮發(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多功能助劑可能會導致過濾困難，因而不建議采用。
◇如果是水溶性樹脂含有的殘余醇醚超標所致，則應更換新的樹脂。
9、 乳液干燥后透明度不高原因是什么?
◇固含量偏低導致成膜不連續(xù)。
◇乳化體系設計不合理。應予改進。
◇非離子型乳化劑添加量過大，導致乳液粒徑粗糙。
◇雜質(zhì)影響。反應釜應及時清理。
◇種子階段操作失當引起的分子量分布寬，粒徑分布散亂。
10、為什么乳液有時微泡沫多?涂布后在膜上會有“油縮孔”?
◇機械原因、復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導致微泡沫多。消泡劑應兼有消泡與抑泡的作用。
◇消泡劑過量會導致“油縮孔”“金魚眼”和“火山口”的現(xiàn)象。應確定適宜添加量。
◇兩種以上的不匹配的消泡劑混用或殘余單體超量也會導致油縮孔。
◇正辛醇可與其他任何消泡劑混配使用，消泡迅速，且不會導致油縮。缺點是：氣味偏大。
來源/上海光普化工有限公司/保定光普化工研究所
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