CN101914356A

CN101914356A - 可再制浆的压敏胶粘剂组合物和双面压敏胶带

Info

Publication number: CN101914356A
Application number: CN 201010288701
Authority: CN
Inventors: 李建; 陈跃祖; 韩守臣; 赵成浩
Original assignee: Zhejiang Chihe Chemical Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Hexin Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN101914356B

Abstract

本发明公开了一种可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其主要组成为：70～89重量份的丙烯酸酯共聚物、碱、9～28重量份的聚乙二醇单甲醚增塑剂、0.5～1重量份的交联剂、0.2～0.5重量份的抗氧化剂和0～0.5重量份的着色剂；所述的碱的用量以中和占丙烯酸酯共聚物中羧基总摩尔数30～70％的羧基来衡量。还公开了一种利用可再制浆的压敏胶粘剂组合物制备的双面压敏胶带，具有双层压敏胶粘剂层，可作为胶粘材料，具有很强的初粘性、持粘性和180°剥离强度，以及很好的可再制浆性能，在废纸回收利用过程中不会污染设备，符合现在环保和可持续发展的要求。

Description

可再制浆的压敏胶粘剂组合物和双面压敏胶带

技术领域

本发明涉及压敏胶粘剂技术领域，特别涉及一种可再制浆的压敏胶粘剂组合物和双面压敏胶带。

背景技术

造纸、印刷及包装行业要使用大量的压敏胶粘制品：例如在纸的生产、加工及印刷中，就需要用压敏胶带将前后两纸辊连接起来，以保证生产的连续性；在包装行业也需要大量的密封用压敏胶带或标识用压敏标签。因此，废纸中会含有相当比例的压敏胶粘制品，成为生产过程中“胶粘物质”的一个重要来源。在废纸回收利用过程中，压敏胶粘制品中的胶粘剂会聚集成微小球体，牢固的粘附在纤维上，不能有效除去。它们进一步沉积在纸机的成型网、毛毯、烘缸上，导致一系列生产问题或纸病。因此常规压敏胶粘制品的使用会严重干扰废纸的回收利用过程，就这一点来讲现有压敏胶粘产品不符合现在环保及可持续发展的要求，属于非“环境友好型”产品。因此开发“环境友好型”压敏胶粘剂，使其既具有良好的压敏性能，又能在废纸制浆过程中容易除去，不产生“胶粘物质”问题，就成为需要。

欧美等发达国家早已注意到压敏胶粘制品对废纸回用过程的危害，并已就此进行了广泛研究，取得了很多成果。为了从源头上避免压敏胶粘制品对废纸回用过程的危害，一些压敏胶粘剂新产品、新技术相继问世。这类不会对废纸回用过程产生危害的产品被称作可再制浆的压敏胶粘剂(Repulpable PSAs)或可再制浆的压敏胶带(Repulpable PSAs tape)，它们又可分为水溶性的(soluble)和可分散的(dispersible)两类。美国制浆造纸协会(TAPPI)已经制定了相应产品的检测标准，即Tappi UM-213和Tappi UM-204，规定通过这两个检测标准之一才能称为可再制浆的压敏胶粘剂。除了特别要求，美国通常用Tappi UM-213作为可再制浆的压敏胶粘剂性能的检测标准。而我国在这方面的研究很少，对造纸、印刷及包装行业使用的压敏胶粘制品还没有“可再制浆”性能的要求，也没有制定相应的检测方法和检测标准。

丙烯酸酯压敏胶粘剂是由多种丙烯酸酯单体经过共聚得到的一类压敏胶粘剂产品。通常由三类单体构成：粘性单体(软单体，如丙烯酸丁酯)、内聚单体(硬单体，玻璃化转变温度较高，如甲基丙烯酸甲酯)和改性单体(如丙烯酸，在经过碱处理之后可赋予压敏胶粘剂水溶性)。此种丙烯酸酯压敏胶粘剂制备的水溶性胶带由于内聚单体无法给予胶粘剂足够的内聚力而出现胶带端面溢胶的问题。

交联是改善丙烯酸酯压敏胶性能的一个重要方法。通过交联不但可以提高压敏胶的内聚强度，还能提高压敏胶耐溶剂、抗高温和老化的性能。但是交联会导致胶粘剂初粘性的大幅降低。US4413080、US3865770等美国专利中通过加入大量的增塑剂来提高压敏胶的初粘性，但加入此增塑剂会产生新的问题：长时间储存或放置于较高温度后，增塑剂容易分离出来，渗入纸基中(产生渗胶现象)，并且降低压敏胶的粘接强度和持粘性。

因此，有必要开发一种新型的可再制浆的压敏胶粘剂。

发明内容

本发明提供了一种新型的可再制浆的压敏胶粘剂组合物。

本发明还提供了一种双面压敏胶带，利用本发明可再制浆的压敏胶粘剂组合物来制备压敏胶粘剂层，具有较好的初粘性、持粘性、180°剥离强度以及可再制浆性能，避免了因加入大量增塑剂所导致的渗胶、粘性降低等问题。

一种可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其主要组成为：70～89重量份的丙烯酸酯共聚物、碱、9～28重量份的聚乙二醇单甲醚增塑剂、0.5～1重量份的交联剂、0.2～0.5重量份的抗氧化剂和0～0.5重量份的着色剂；

其中，所述的丙烯酸酯共聚物包含以下重量百分比的单体：49％～56％第一共聚单体、25％～35％第二共聚单体和16％～19％第三共聚单体；

所述的第一共聚单体为丙烯酸烷基酯中的一种或多种；

所述的第二共聚单体为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或多种；

所述的第三共聚单体为可聚合羧酸中的一种或多种；

所述的碱的用量以中和占丙烯酸酯共聚物中羧基总摩尔数30％～70％的羧基来衡量；

所述的交联剂为多官能团的环氧化合物、异氰酸酯化合物中的一种或多种，优选多官能团的环氧化合物。

本发明通过适量的交联来解决胶带端面溢胶问题，通过在丙烯酸酯共聚物的侧基引入一定比例的聚氧乙烯醚链段来提高胶粘剂对被粘物的润湿性，同时减少增塑剂的用量，从而避免加入大量的增塑剂导致的一系列渗胶、粘性降低等问题。另外，侧基聚氧乙烯醚链段的引入增加了粘接界面的齿合力(如图3所示)，使得胶带具有较高的持粘性和180°剥离强度，同时也提高了胶粘剂的水溶性。

为了达到更好的发明效果，优选：

所述的聚乙二醇单甲醚增塑剂为有5～30个氧乙烯基重复单元的聚乙二醇单甲醚，进一步优选为有5～15个氧乙烯基重复单元的聚乙二醇单甲醚。

所述的丙烯酸烷基酯为烷基包含4～8个碳原子的丙烯酸烷基酯，侧基碳原子超过8个时容易导致共聚物具有较差的水溶性，进一步优选丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种。

所述的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(即甲氧基聚(氧乙烯基)丙烯酸酯)为有5～15个氧乙烯基重复单元的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯。

所述的可聚合羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、衣康酸中的一种或多种，进一步优选为丙烯酸、甲基丙烯酸或两者的混合物。

所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂，进一步优选为氢氧化钾。使用时可以水溶液的形式添加。

所述的抗氧化剂为酚类抗氧化剂，进一步优选抗氧化剂IRGANOX1076。

所述的着色剂为铜酞菁染料。

所述的丙烯酸酯共聚物可采用本领域常用的共聚物制备方法制备，如溶液聚合方法，其中，自由基引发剂可使用偶氮类引发剂(如偶氮二异丁腈，2，2′-偶氮二(2-甲基丁腈)，2，2′-偶氮二(2，4，4-三甲基戊烷))、过氧化物引发剂(如过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰叔丁酯)等中的一种或多种。在聚合中，可使用一种或多种溶剂如乙酸乙酯、甲苯、乙酸正丁酯、甲乙酮等中的一种或多种。

所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物可采用本领域压敏胶粘剂常用的制备方法制备，如可通过将丙烯酸酯共聚物与碱水溶液、增塑剂、交联剂和其他添加剂(抗氧化剂、着色剂等)共混，搅拌均匀而制备。

一种双面压敏胶带，包括第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层，所述的第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层之间设有无纺布纸层，且第一压敏胶粘剂层或第二压敏胶粘剂层上盖有离型纸；所述的第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层均由本发明所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物制成。

所述的双面压敏胶带可采用如下方法制备：

将所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物施加到经过剥离处理的离型纸一面上，使压敏胶粘剂组合物干燥形成第一压敏胶粘剂层；重复将所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物施加到另一经过剥离处理的离型纸一面上，使压敏胶粘剂组合物干燥形成第二压敏胶粘剂层；将得到的第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层分别附着到无纺布纸的两面，脱除一面的离型纸，然后用另一离型纸将无纺布纸卷绕在一起，即制得双面压敏胶带。

所述的涂布方式可为辊式涂布、刮刀式涂布、棒涂、唇式涂布或凹版涂布。

本发明具有如下优点：

本发明可再制浆的双面压敏胶带具有很强的初粘性、持粘性和180°剥离强度，以及很好的可再制浆性能，避免了因加入大量增塑剂所导致的渗胶、粘性降低等问题，在废纸回收利用过程中不会污染设备，符合现在环保和可持续发展的要求。可广泛应用在造纸、印刷及包装等行业中。

本发明的可再制浆的压敏胶粘剂组合物还可用于制造水溶性单面胶带，该水溶性单面胶带除了可用于起卷和封卷外，通过使用超薄背材料作为基材可赋予接头优异的后续加工性能，如涂布、印刷等。

附图说明

图1为本发明双面压敏胶带的结构示意图；图中，10为离型纸，11为第一压敏胶粘剂层，12为载体无纺布，13为第二压敏胶粘剂层；

图2为本发明双面压敏胶带使用时的对接示意图；图中，11为第一压敏胶粘剂层，13为第二压敏胶粘剂层，100为第一被粘物，130为第二被粘物。

图3为图2中所示圆圈部分的结构放大示意图。

具体实施方式

该具体实施方式中，部分化合物采用下列缩写：

第一共聚单体：丙烯酸丁酯，缩写为BA；丙烯酸异辛酯，缩写为EA；

第二共聚单体：甲氧基聚(氧乙烯基)₁₀丙烯酸酯，缩写为EO₁₀A；甲氧基聚(氧乙烯基)₅丙烯酸酯，缩写为EO₅A；甲氧基聚(氧乙烯基)₁₅丙烯酸酯，缩写为EO₁₅A；

第三共聚单体：丙烯酸，缩写为AA；甲基丙烯酸，缩写为MA；

引发剂：偶氮二异丁腈，缩写为AIBN；

强碱：氢氧化钾，分子式为KOH；

交联剂：三环氧丙基异氰尿酸酯，缩写为TGIC；

增塑剂：具有9个氧乙烯基重复单元的聚乙二醇单甲醚增塑剂，缩写为MEO-9；

着色剂：铜酞菁染料，缩写为RL；

抗氧化剂：抗氧化剂IRGANOX 1076，缩写为IR1076。

实施例1～10

压敏胶粘剂组合物中丙烯酸酯共聚物通过自由基溶液聚合法制备，制备过程如下：向配备有氮气入口、搅拌器、冷凝管和温度计的多口烧瓶中加入单体、AIBN和乙酸乙酯，65℃下保温5h，升温至80℃，继续聚合2h，得到丙烯酸酯共聚物溶液。实施例1～10丙烯酸酯共聚物中的单体、引发剂和其他组分的用量如表1。

表1-丙烯酸酯共聚物组成

压敏胶粘剂组合物按以下方法制备：室温下，向上述丙烯酸酯共聚物溶液中加入质量百分浓度为45％的KOH水溶液，搅拌10分钟后加入增塑剂、TGIC、IR1076、RL等，搅匀后涂胶，制得压敏胶粘剂组合物。实施例1～10压敏胶粘剂组合物中所加各组分的用量分别如表2～4，以重量份表示；KOH中和羧基(mol％)指被KOH中和的羧基的摩尔数占丙烯酸酯共聚物中羧基总摩尔数的百分比。

表2-实施例1～4压敏胶粘剂组合物中组分

表3-实施例5～7压敏胶粘剂组合物中组分

表4-实施例8～10压敏胶粘剂组合物中组分

实施例11～20

分别将实施例1～10制备的压敏胶粘剂组合物通过刮刀式涂布机涂布到离型纸10一面上，重复将实施例1～10制备的压敏胶粘剂组合物通过刮刀式涂布机涂布到另一离型纸一面上，使涂布到离型纸10上的压敏胶粘剂组合物干燥形成第一压敏胶粘剂层11和第二压敏胶粘剂层13；将得到的第一压敏胶粘剂层11和第二压敏胶粘剂层13分别附着到无纺布纸12的两面，脱除一面的离型纸，然后用另一离型纸10将无纺布纸卷绕在一起，制得双面压敏胶带，其中，压敏胶粘剂组合在离型纸10上的涂布厚度为0.025mm。

对比例1～3

除了原料按下表5和表6变化之外，其余操作同实施例1和实施例11，制得对照用压敏胶粘剂组合物及相应的对照用双面压敏胶带。

表5-丙烯酸酯共聚物组成

	单体，g	AIBN，g	乙酸乙酯，g
				对比例1～3	BA/AA：75/25	0.5	233

表6-对比例1～3压敏胶粘剂组合物中组分

可再制浆的双面压敏胶带的性能评价：

初粘性：采用斜面滚球法，根据中华人民共和国国家标准GB/T4852-84检测。测试结果以钢球球号表示。

持粘性：根据中华人民共和国国家标准GB/T 4851-1998检测。

180°剥离强度：根据中华人民共和国国家标准GB/T 2792-1998检测。

注：环境温度、湿度对初粘性、持粘性、180°剥离强度的测试影响较大。一般来说，增加环境温度和湿度会提高压敏胶的初粘性能，同时会降低其持粘性能，所以同一产品在不同环境下的检测结果也可能有较大差别。本发明中的测试数据均在恒温恒湿室中(温度25℃±2℃，相对湿度65％±2％)检测，因此可以进行比较得出结论。

可再制浆性能测试方法：根据美国制浆造纸工业协会(TAPPI)制定的检测水溶性胶带可再制浆性能的TAPPI UM-213标准。检测过程如下：对于双面胶带，取20cm×2.54cm的胶带，将其夹在相同尺寸的两张吸水纸中间制成待测样品；对于单面胶带，取两条20cm×2.54cm的胶带，粘在相同尺寸的吸水纸的两面制成待测样品。将样品剪成约1.5×1.5cm2的碎片，然后加入相同尺寸的吸水纸碎片，二者混合后共重约15g。将试样放入高速捣碎机中，加入500ml常温自来水，然后开动搅拌，以15,000rpm的转速搅拌30秒后停止，将溅到壁上的浆料用水冲回，再以相同转速继续搅拌30秒后停止，将溅到壁上的浆料冲回，然后再以相同转速继续搅拌30秒。将得到的浆料抄成片，经脱水、干燥后，对光观察，检查未溶解的胶粘颗粒或胶粘条，按照表7中标准评定水溶性。符合1和2条件的满足胶带水溶性的要求。

表7

等级	说明
		1	无胶粘颗粒或胶粘条
2	1-3个胶粘颗粒；无胶粘条
		3	4-5个胶粘颗粒；无胶粘条
4	超过5个胶粘颗粒；有胶粘条

渗胶测试方法：将双面胶带两面各沾上一张纸，然后在两边各放数张纸。对该样品在40℃下施加10kg/cm²的压力15小时。如果胶粘剂未渗透过第一层纸，定义为无渗胶。如果胶粘剂渗透过第一层纸，并对第二层纸产生轻微粘接，定义为轻微渗胶。以上两种情况都是可以接受的。如果胶粘剂渗透过第一层纸，并对第二层纸产生很强的粘接，则定义为严重渗胶。

溢胶测试方法：将整卷试样置于温度(30±2)℃、相对湿度(80±5)％的恒温恒湿箱中，经7天后取出，观察整卷胶带端面是否溢胶。结果以严重溢胶(胶粘剂流出)、轻度溢胶(端面发粘，但无胶粘剂流出)、无溢胶(端面不粘或微粘)衡量。

粘性测试方法：将胶带剪成宽度为10mm的胶带条，将其分别粘贴在指定的样纸上(铜版纸、复印纸)做粘性对比实验。迅速剥离胶带，以破坏样纸表面超过70％为合格。

耐湿热性测试方法：将整卷试样置于温度(65±2)℃、相对湿度(80±5)％的恒温恒湿箱中，经24h后取出，在常态下停放1h，再按上述方法测试胶带的持粘性和粘性。

表8-实施例1～4可再浆化双面压敏胶带性能测试结果

表9-实施例5～7可再浆化双面压敏胶带性能测试结果

表10-实施例8～10可再浆化双面压敏胶带性能测试结果

表11-对比例1～3双面压敏胶带性能测试结果

从表11中结果可知，未交联的双面压敏胶带(对比例1)持粘性很差，端面溢胶严重。交联的胶带(对比例2)因未使用本发明的丙烯酸酯共聚物在增塑剂较少的情况下，初粘很差，基本没有粘性。而对比例3在增塑剂比重较高时，渗胶严重。

从表8、9和10中的结果可知，本发明改性的可再制浆的双面压敏胶带(实施例1-10)具有较好的初粘性、持粘性、180°剥离强度以及可再制浆性能，避免了因加入大量增塑剂所导致的渗胶、粘性降低等问题。

以上通过实施例对本发明的实施方法作进一步说明，但是本发明不局限于这些实施例，还包括：在不偏离本发明范围条件下，对公开的方法进行本领域技术人员显而易见的各种改变。

Claims

1.一种可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其主要组成为：70～89重量份的丙烯酸酯共聚物、碱、9～28重量份的聚乙二醇单甲醚增塑剂、0.5～1重量份的交联剂、0.2～0.5重量份的抗氧化剂和0～0.5重量份的着色剂；

所述的第一共聚单体为丙烯酸烷基酯中的一种或多种；

所述的第三共聚单体为可聚合羧酸中的一种或多种；

所述的交联剂为多官能团的环氧化合物、异氰酸酯化合物中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的聚乙二醇单甲醚增塑剂中氧乙烯基重复单元为5～30个。

3.根据权利要求2所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的聚乙二醇单甲醚增塑剂中氧乙烯基重复单元为5～15个。

4.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的丙烯酸烷基酯为烷基包含4～8个碳原子的丙烯酸烷基酯。

5.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯为有5～15个氧乙烯基重复单元的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的可聚合羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、衣康酸中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。

8.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的抗氧化剂为酚类抗氧化剂。

9.根据权利要求1所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物，其特征在于：所述的着色剂为铜酞菁染料。

10.一种含有权利要求1～9任一项所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物的双面压敏胶带，其特征在于：包括第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层，所述的第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层之间设有无纺布纸层，且第一压敏胶粘剂层或第二压敏胶粘剂层上盖有离型纸；所述的第一压敏胶粘剂层和第二压敏胶粘剂层均由所述的可再制浆的压敏胶粘剂组合物制成。