CN102134463B

CN102134463B - 水性干式复膜胶及其制备方法

Info

Publication number: CN102134463B
Application number: CN2011100570478A
Authority: CN
Inventors: 陈小锋; 沈峰; 邓煜东
Original assignee: Beijing Comens New Materials Co Ltd
Current assignee: Nantong Gaomeng New Material Co., Ltd.
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: CN102134463A

Abstract

本发明公开一种水性干式复膜胶及其制备方法，属粘合剂制造领域。该复膜胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、去离子水、pH调节剂和水性助剂为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配各步骤制备而成的固含量为45～55％的复膜胶；其中，单体包括硬单体、软单体和功能单体，其中硬单体采用苯乙烯；软单体由丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯组成；功能单体由丙烯酸或甲基丙烯酸中的任一种和丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任一种，及邻苯二甲酸二烯丙酯组成；乳化剂由烷基醚硫酸铵、磺基琥珀酸钠和烯丙氧基磺酸钠按2∶1∶0.4～0.8的重量比例组成。该复膜胶粘接强度高，对油墨的亲和性以及盖粉性好；进一步减少了VOC的含量，环保性好。

Description

水性干式复膜胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及粘合剂制造领域，特别涉及一种水性干式复膜胶及其制备方法。

背景技术

纸塑复合是利用胶粘剂将聚丙烯(简称BOPP)或聚酯(简称PET)薄膜与纸质印刷品复合在一起，综合了纸张与塑料膜的优点，从而使印刷品表面更加光亮平滑，使色泽更加鲜艳和富有立体感，同时还起到防潮、防污、防伪、耐折耐磨等作用，广泛应用于装饰建材、包装材料、精装书籍、产品宣传广告或说明书等。随着市场经济的发展，消费水平的提高，覆膜相当广泛。纸塑复合所使用的胶粘剂称为纸塑复合胶粘剂，简称纸塑复膜胶。

纸塑复膜胶分为油性复膜胶和水性复膜胶两种。油性复膜胶采用甲苯、乙酸乙酯等作溶剂，存在着易燃易爆的风险，而且操作过程中有大量有机溶剂挥发到环境中，不仅污染环境，而且对工人的身心产生毒害，已经被国家限制使用，尤其是含苯类溶剂的复膜胶，国家已经明令禁止使用，因此，油性复膜胶正逐步退出市场，取而代之的是环保的水性复膜胶。水性复膜胶以水作溶剂，不含任何有机溶剂，无毒无味，环保安全，符合国家绿色包装的标准要求，是一种极有发展前途的复膜胶。

纸塑复膜胶既要求对非极性、低表面能的塑料薄膜表面具有好的粘接力，还要求对极性的纸张表面具有好的黏合力，而且对油墨也必须有好的亲合性，这就对纸塑复膜胶提出了一些特殊要求。目前，市场上的水性复膜胶存在着粘接强度不高、盖粉不好、对油墨亲和性不好等问题，其性能还达不到油性复膜胶的标准，有的产品添加的助剂不环保，使用过程中存在安全隐患。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例的目的是提供一种水性干式复膜胶及其制备方法，其性能与油性复膜胶相当，不添加任何有毒物质，是完全的水性环保粘合剂。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种水性干式复膜胶，该复膜胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、去离子水、PH调节剂和水性助剂为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配各步骤制备而成的固含量为45～55％的复膜胶；

其中，所述单体包括硬单体、软单体和功能单体，其中硬单体采用苯乙烯；软单体由丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯组成；功能单体由丙烯酸或甲基丙烯酸中的任一种和丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任一种，及邻苯二甲酸二烯丙酯组成；

所述乳化剂由烷基醚硫酸铵、磺基琥珀酸钠和烯丙氧基磺酸钠按2∶1∶0.4～0.8的重量比例组成；

所述水性助剂包括：水性润湿剂、水性消泡剂和水性防腐剂。

本发明实施方式还提供一种水性干式复膜胶的制备方法，包括：

按上述水性干式复膜胶的原料配方取各原料；

预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量40～50％的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量50～60％的烷基醚硫酸铵、占磺基琥珀酸钠总重量50～60％的磺基琥珀酸钠及全部的烯丙氧基磺酸钠、全部单体，搅拌乳化不少于30分钟，制得预乳液；

种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量40～50％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵和剩余的磺基琥珀酸钠、缓冲剂，开动搅拌并升温，当温度到达75℃时，投入5～10wt％的上述制得的预乳液到聚合反应釜中，并加入占引发剂总重量30～40％的引发剂，将引发剂用去离子配成5～10％质量浓度的引发剂溶液，反应30～40分钟；

聚合反应：将剩余的引发剂用去离子配成5～10％质量浓度的引发剂溶液加入到乳化釜中，与预乳液一起混合5～10分钟；当聚合反应釜内的种子反应结束后，温度稳定在80℃时，向聚合反应釜中滴加乳化釜中剩余的预乳液，在3～4小时内滴完，然后升温到82～85℃继续保温反应1～2h；

复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将聚合反应釜内乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试粘度和固含量合格后，向聚合反应釜的乳液中加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水性干式复膜胶成品。

通过本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中通过在所用原料的乳化剂中引入反应性乳化剂烯丙氧基磺酸钠，减少了普通乳化剂的加入量，这样就减少了因乳化剂小分子迁移到纸/塑料膜界面带来的影响，提高了粘接强度；通过在功能单体中引入含-COOH、-OH基团的功能单体，提高该复膜胶对纸张和塑料膜的粘接强度，改善对油墨的亲和性以及盖粉不佳的问题；通过加入功能单体邻苯二甲酸二烯丙酯参与共聚，可以起到内增塑剂的作用，进一步减少了VOC的含量，做到了真正的环保。避免了目前市场上很多产品直接外添加邻苯二甲酸二烷基酯作为增塑剂，而此类增塑剂已被欧盟REACH法规列为禁止或限量添加的助剂，环保性差的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种水性干式复膜胶，该复膜胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、去离子水、PH调节剂和水性助剂为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配各步骤制备而成的固含量为45～55％的复膜胶；

上述复膜胶中的单体包括硬单体、软单体和功能单体，其中，硬单体为苯乙烯(St)，软单体由丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸异辛酯(EHA)组成，功能单体由丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)中的任一种、丙烯酸羟乙酯(HEA)或丙烯酸羟丙酯(HPA)中的任一种以及邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)三种组成；按单体各原料总重量为100％计，单体各原料的重量百分比为：苯乙烯30～50％、丙烯酸丁酯20～40％、丙烯酸异辛酯10～20％、丙烯酸或甲基丙烯酸1～5％、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯1～5％和邻苯二甲酸二烯丙酯1～5％。

上述复膜胶中的乳化剂由烷基醚硫酸铵、磺基琥珀酸钠和烯丙氧基磺酸钠按2∶1∶0.4～0.8的重量比例组成，乳化剂的用量为单体总重量的1～3％。

上述复膜胶中的引发剂采用过硫酸铵或过硫酸钾中任一种，引发剂的用量为单体总重量的0.2～0.6％；

上述复膜胶中的缓冲剂采用碳酸氢钠或碳酸氢铵，缓冲剂的用量为单体重量的0.1～0.3％。

上述复膜胶中的pH调节剂采用氨水，pH调节剂的用量为单体总重量的0.5～1.5％。

上述复膜胶的水性助剂中，水性润湿剂采用阴离子或非离子表面活性剂，水性润湿剂的用量为单体总重量的0.1～0.5％；水性消泡剂采用含矿物油类的水性消泡剂，水性消泡剂的用量为单体总重量的0.1～0.5％；水性助剂中的水性防腐剂采用含异噻唑啉酮类，水性防腐剂的用量为单体总重量的0.1～0.5％。

上述水性干式复膜胶的制备方法，按下述步骤进行：

种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量40～50％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵和剩余的磺基琥珀酸钠、缓冲剂，开动搅拌并升温，当温度到达75℃时，投入5～10wt％的上述制得的预乳液到聚合反应釜中，并加入占引发剂总重量30～40％的引发剂，加入时引发剂用去离子配成5～10％质量浓度的引发剂溶液，反应30～40分钟；

复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将聚合反应釜内乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试粘度和固含量合格后(测试乳液取样的粘度为50～300mPas、固含量为45～55％，则为合格)，加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水性干式复膜胶成品。

本发明实施例的水性干式复膜胶，通过在所用原料的乳化剂中引入反应性乳化剂烯丙氧基磺酸钠，减少了普通乳化剂的加入量，这样就减少了因乳化剂小分子迁移到纸/塑料膜界面带来的影响，提高了粘接强度；通过引入含-COOH、-OH基团的功能单体并调整合适的添加量，提高了该复膜胶对纸张和塑料膜的粘接强度，改善对油墨的亲和性以及盖粉不佳的问题；通过加入功能单体邻苯二甲酸二烯丙酯参与共聚，可以起到内增塑剂的作用，与目前市场上很多复膜胶产品直接外添加邻苯二甲酸二烷基酯来作为增塑剂，此类增塑剂已被欧盟REACH法规列为禁止或限量添加的助剂。因此，本发明实施例的水性干式复膜胶进一步减少了VOC的含量，做到了真正的环保。

实施例2

本实施例提供一种水性干式复膜胶，可用在纸/塑界面复合中，该复膜胶包括下述原料：

上述复膜胶的制备方法，按下述步骤进行：

(1)预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量40％的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量50％的烷基醚硫酸铵、占磺基琥珀酸钠总重量50％的磺基琥珀酸钠及全部的烯丙氧基磺酸钠、全部单体，开动搅拌乳化30min以上，制得预乳液；

(2)种子反应：向聚合反应釜中投入占总重量50％的去离子水、乳化剂中占剩余的烷基醚硫酸铵及剩余的磺基琥珀酸钠、缓冲剂，开动搅拌并升温，当温度到达75℃时，投入5～10wt％上述制得的预乳液到聚合反应釜中，加入占引发剂总重量30～40％的引发剂(将引发剂用去离子配成5～10％质量浓度的引发剂溶液后再加入聚合反应釜中)，反应30～40min；

(3)聚合反应：将剩余引发剂用去离子水配成5～10％质量浓度的引发剂溶液后加入到乳化釜中，一起乳化5～10min；当聚合反应釜内的种子反应结束后，温度稳定在80℃时，将乳化釜中剩余的预乳液向聚合反应釜内滴加，在3～4h内滴完，然后升温到82～85℃继续保温反应1～2h；

(4)复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将聚合反应釜内乳液的PH值调为7.0～8.5之间；取样测试粘度和固含量(测试乳液取样的粘度为50～300mPas、固含量为45～55％，则为合格)，合格后加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水性干式复膜胶成品。最后检测该复膜胶的固含量为45.5％，粘度为80mPas，pH值为8.0。

实施例3

上述复膜胶的制备方法，按下述步骤进行：

(1)预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量45％的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量55％的烷基醚硫酸铵、55％的磺基琥珀酸钠及全部的烯丙氧基磺酸钠、全部单体，开动搅拌乳化30min以上，制得预乳液；

(2)种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量45％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵及剩余的磺基琥珀酸钠、缓冲剂，开动搅拌并升温，当温度到达75℃时，投入5～10wt％上述制得的预乳液到聚合反应釜中，加入占引发剂总重量35％的引发剂(用去离子水配成5～10％质量浓度的引发剂溶液)，反应30～40min；

(4)复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将乳液的PH值调为7.0～8.5之间；取样测试粘度和固含量(以测试乳液取样的粘度为50～300mPas、固含量为45～55％为合格)，合格后加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水性干式复膜胶成品。最后检测该复膜胶的固含量为50.2％，粘度为100mPas，pH值为7.0。

实施例4

上述复膜胶的制备方法，按下述步骤进行：

(1)预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量40～50％的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量60％的烷基醚硫酸铵、占磺基琥珀酸钠总重量60％的磺基琥珀酸钠及全部的烯丙氧基磺酸钠、全部单体，开动搅拌乳化30min以上，制得预乳液；

(2)种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量40～50％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵及剩余的磺基琥珀酸钠、缓冲剂，开动搅拌并升温，当温度到达75℃时，投入5～10wt％上述制得的预乳液到聚合反应釜中，加入占引发剂总重量30～40％的引发剂(加入时引发剂用去离子配成5～10％质量浓度的引发剂溶液)，反应30～40min。

(3)聚合反应：将剩余的引发剂用去离子配成5～10％质量浓度的引发剂溶液后加入到乳化釜中，一起乳化5～10min；当聚合反应釜内的种子反应结束后，温度稳定在80℃时，向聚合反应釜内开始滴加乳化釜中剩余的预乳液，在3～4h内滴完，然后升温到82～85℃继续保温反应1～2h；

(4)复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将乳液的PH值调为7.0～8.5之间；取样测试粘度和固含量(以测试乳液取样的粘度为50～300mPas、固含量为45～55％为合格)，合格后加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到复膜胶成品。最后检测该复膜胶的固含量为54.5％，粘度为120mPas，pH值为7.5。

综上所述，本发明实施例的水性干式复膜胶，通过在所用原料的乳化剂中引入反应性乳化剂烯丙氧基磺酸钠，减少了普通乳化剂的加入量，这样就减少了因乳化剂小分子迁移到纸/塑料膜界面带来的影响，提高了粘接强度；通过引入含-COOH、-OH基团的功能单体并调整合适的添加量，提高了该复膜胶对纸张和塑料膜的粘接强度，改善对油墨的亲和性以及盖粉不佳的问题；通过加入功能单体邻苯二甲酸二烯丙酯参与共聚，可以起到内增塑剂的作用，与目前市场上很多复膜胶产品直接外添加邻苯二甲酸二烷基酯来作为增塑剂，此类增塑剂已被欧盟REACH法规列为禁止或限量添加的助剂。因此，本发明实施例的水性干式复膜胶进一步减少了VOC的含量，做到了真正的环保。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种水性干式复膜胶，其特征在于，该复膜胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、去离子水、pH调节剂和水性助剂为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配各步骤制备而成的固含量为45～55％的复膜胶；

所述水性助剂包括：水性润湿剂、水性消泡剂和水性防腐剂；

所述单体按各原料总重量为100％，单体中各原料的用量为：

苯乙烯30～50％、丙烯酸丁酯20～40％、丙烯酸异辛酯10～20％、丙烯酸或甲基丙烯酸1～5％、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯1～5％、邻苯二甲酸二烯丙酯1～5％。

2.如权利要求1所述的水性干式复膜胶，其特征在于，所述乳化剂的用量为单体总重量的1～3％。

3.如权利要求1所述的水性干式复膜胶，其特征在于，所述引发剂采用过硫酸铵或过硫酸钾中任一种，引发剂的用量为单体总重量的0.2～0.6％。

4.如权利要求1所述的水性干式复膜胶，其特征在于，所述缓冲剂采用碳酸氢钠或碳酸氢铵，缓冲剂的用量为单体重量的0.1～0.3％。

5.如权利要求1所述的水性干式复膜胶，其特征在于，所述pH调节剂采用氨水，pH调节剂的用量为单体总重量的0.5～1.5％。

6.如权利要求1所述的水性干式复膜胶，其特征在于，所述水性助剂中的水性润湿剂采用阴离子或非离子表面活性剂，水性润湿剂的用量为单体总重量的0.1～0.5％；所述水性助剂中的水性消泡剂采用含矿物油类的水性消泡剂，水性消泡剂的用量为单体总重量的0.1～0.5％；所述水性助剂中的水性防腐剂采用含异噻唑啉酮类水性防腐剂，水性防腐剂的用量为单体总重量的0.1～0.5％。

7.如权利要求1所述的水性干式复膜胶，其特征在于，所述经预乳化、种子反应、聚合反应及复配各步骤制备而成的固含量为45～55％的复膜胶具体包括：

种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量40～50％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵和剩余的磺基琥珀酸钠、缓冲剂，开动搅拌并升温，当温度到达75℃时，投入5～10wt％的上述制得的预乳液到聚合反应釜中，并加入占引发剂总重量30～40％的引发剂，将引发剂用去离子水配成5～10％质量浓度的引发剂溶液，反应30～40分钟；

聚合反应：将剩余的引发剂用去离子水配成5～10％质量浓度的引发剂溶液加入到乳化釜中，与预乳液一起混合5～10分钟；当聚合反应釜种子反应结束后，温度稳定在80℃时，向聚合反应釜中滴加乳化釜中剩余的预乳液，在3～4小时内滴完，然后升温到82～85℃继续保温反应1～2h；

复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将聚合反应釜内乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试粘度和固含量合格后，加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水性干式复膜胶成品。

8.一种水性干式复膜胶的制备方法，其特征在于，包括：

按上述权利要求1～7任一项所述的水性干式复膜胶的原料配方取各原料；

聚合反应：将剩余的引发剂用去离子水配成5～10％质量浓度的引发剂溶液加入到乳化釜中，与预乳液一起混合5～10分钟；当聚合反应釜内的种子反应结束后，温度稳定在80℃时，向聚合反应釜中滴加乳化釜中剩余的预乳液，在3～4小时内滴完，然后升温到82～85℃继续保温反应1～2h；

复配：聚合反应釜保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂，将聚合反应釜内乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试乳液粘度和固含量合格后，向聚合反应釜的乳液中加入各种水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水性干式复膜胶成品。

9.如权利要求8所述的水性干式复膜胶的制备方法，其特征在于，所述取样测试粘度和固含量合格包括：

测试乳液取样的粘度为50～300mPas，则为合格；

测试乳液取样的固含量为45～55％，则为合格。