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在我国压敏胶粘剂行业的发展中,丙烯酸酯乳液压敏胶粘剂占主导地位,其用量随着经济的发展与日俱增。丙烯酸丁酯是丙烯酸酯中应用最广泛和消耗量最大的品种,也是丙烯酸酯乳液压敏胶用量最多的聚合单体。在诸多关于压敏胶的报道中,开发节能环保型的压敏胶生产工艺一直是研究热点之一。 本文对丙烯酸丁酯的催化合成与丙烯酸酯乳液压敏胶的制备进行了研究,选择了强酸性阳离子交换树脂催化合成丙烯酸丁酯,所得的丙烯酸丁酯产物经过简单处理后可以直接用于丙烯酸酯乳液压敏胶的生产。 从丙烯酸酯乳液压敏胶用丙烯酸丁酯制备工艺的选择入手,考察了以杂多酸、十二烷基苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂为催化剂的酯化反应,确定了最佳反应条件。其中重点研究了强酸性阳离子交换树脂催化合成丙烯酸丁酯的反应,确定了最佳反应条件:醇酸摩尔比为1.2:1,催化剂用量为27.8g树脂/100g丙烯酸,带水剂的量为72g环己烷/100g丙烯酸,反应时间为3h,丙烯酸的酯化率稳定在97%以上。 通过对动力学实验数据的拟合得到了阳离子交换树脂催化反应的经验速率方程,其形式为: 其中反应速率常数形式为: 即反应的活化能为60.03kJ/mol,指前因子为9.33×105kgmin-1mol-1。用该方程可预测各反应温度下酯化率随反应时间的变化规律。 通过催化活性与选择性的比较,确定了以强酸性阳离子交换树脂为催化剂的丙烯酸丁酯的制备工艺。该酯化工艺所得的丙烯酸丁酯经过简单处理之后可直接作为丙烯酸酯乳液压敏胶用聚合单体。经测试,得到的压敏胶性能指标均符合使用要求。由于减少了酯化生产中的中和、精馏等工序,此工艺具有节能、环保等优点。 同时考察了丙烯酸丁酯单体后处理工艺对其乳液聚合动力学与聚合稳定性的影响,研究表明丙烯酸在聚合单体中的含量是影响聚合速率与聚合稳定性的重要因素,丙烯酸的量控制在丙烯酸丁酯单体的1%左右,反应速率较快,同时乳化体系稳定。