CN102190992A - 一种水性转移胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性转移胶，主要由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、功能性单体、引发剂，乳化剂，缓冲剂，功能性助剂，pH调整剂，去离子水通过乳液聚合制得。还提供了本发明的制备方法。本发明具有工艺简单、成本低廉，绿色环保、最终制品均符合烟草行业所规定16项有害物质限量要求。同时用本发明水性转移胶制得金卡纸及银卡纸的耐折性、亮度均优于目前市售的产品。尤其是在有害物质限量方面远远优于目前烟包行业使用的羧基丁苯胶乳粘合剂。

Description

一种水性转移胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粘合剂及其制备方法，尤其涉及一种用于转移法制备各类金卡纸、银卡纸以及用于镭射膜与各类纸张复合的水性转移胶及其制备方法。

背景技术

转移胶是制备金卡纸、银卡纸及镭射膜与各类纸张复合用的重要粘合剂。转移胶虽早已水性化，但目前多使用羧基丁苯乳液，最具代表性的产品是德国BASF公司的产品，BASF生产的羧基丁苯转移胶，一直统治着中国烟包行业，其特点是综合性能非常优异，但随着烟草行业有害物质限量要求的提高，及烟包加工厂对粘合剂本身要求的苛刻之极，要求16项VOC中，甲苯、乙苯、二甲苯不能检出，故羧基丁苯类水性转移胶已开始受到限制；

另一方面，用于镭射膜复合水性转移胶均存在冬季流平不好，制品光泽或平整度下降的问题。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，进行丙烯酸酯乳液的分子设计、优化各类助剂，从而提供一种水性转移胶，该水性转移胶能彻底满足烟包加工厂对粘合剂本身的要求，同时本发明还从分子设计出发，解决了冬季水性转移胶因表面张力提高、胶乳最低成膜温度偏高而导致的流平不好的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种上述水性转移胶的制备方法。

本发明为达目的所用的技术方案是：一种水性转移胶，由以下原料通过乳液聚合制得：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、功能性单体、引发剂，乳化剂，缓冲剂，功能性助剂，pH调整剂，去离子水；

所述功能性单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸及羟甲基丙烯酰胺中的至少2种；

所述乳化剂选自磺基琥珀酸盐和酚醚硫酸盐中的至少一种，磺基琥珀酸盐类乳化剂可选用DB-45和SB-10，酚醚硫酸盐类乳化剂可选用CO-458和A-2054；

所述缓冲剂选自碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种；

所述功能性助剂包括润湿剂和消泡剂；

所述的pH调整剂为氨水。

上述水性转移胶中，所述润湿剂为琥珀酸盐与炔醇类的复合物，其中琥珀酸盐可选用OT-75或ABO中的一种，炔醇类润湿剂可以选用Dynol-440，Dynol-604或Dynol-607；

上述水性转移胶中，所述消泡剂为炔醇类消泡剂、矿物油类消泡剂或硅氧烷类消泡剂，或其两两组合。

上述水性转移胶中，所述引发剂为过硫酸盐/亚硫酸盐的复合引发体系。

上述水性转移胶中，所述引发剂中的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。

上述水性转移胶中，所述引发剂中的亚硫酸盐为连二硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、刁白块、偏重亚硫酸钠或硫代硫酸钠。

上述水性转移胶中，各组分所占的重量百分比分别为：甲基丙烯酸甲酯30～80％，丙烯酸丁酯20～50％，丙烯酸2-乙基己酯0～20％；功能性单体包括丙烯酸/甲基丙烯酸0～6％，丙烯酸羟乙酯/甲基丙烯酸羟乙酯0～5％，羟甲基丙烯酰胺0～5％；引发剂包括过硫酸盐2‰～1.0％，亚硫酸盐2‰～1.0％；乳化剂包括磺基琥珀酸盐0～2％、酚醚硫酸盐0～5％；缓冲剂包括碳酸氢铵0～0.5％、碳酸氢钠0～1％；润湿剂0～2.0％，消泡剂0.01～2.00‰，氨水0～5％，去离子水45～55％。

上述原料均为市售常用产品

本发明还提供了一种水性转移胶的制备方法，包括以下步骤：

(a)将定量去离子水、乳化剂和缓冲剂加入到反应釜中，搅拌并升温至65～75℃后得到混合原料；

(b)将定量的去离子水和乳化剂加入预乳化釜中，搅拌0～20分钟后，在搅拌下依次加入丙烯酸/甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯/甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯，搅拌30～70分钟后得到预乳化液，取出其中的1～6％作为种子液；

(c)将步骤a聚合釜中的混合原料升温至60～75℃，加入步骤b中的种子液后，稳定2～15分钟后，加入过硫酸盐引发剂的水溶液，5～10分钟后再加入亚硫酸盐引发剂的水溶液，控制聚合温度在60～75℃；

(d)5～10分钟后开始滴加步骤b制得的预乳化液和剩余的过硫酸盐水溶液及亚硫酸盐的水溶液，滴加时间控制2～5小时；

(e)滴加完毕后，在聚合温度下保温反应1～3小时后，降温至50～67℃；

(g)进行后消除聚合，然后降温至60℃以下，加入功能性助剂，待温度降至40℃，调整粘度后出料。

在上述制备方法中，所述步骤b中，搅拌中还可加入丙烯酸2-乙基己酯。

本发明具有工艺简单、成本低廉，绿色环保、最终制品均符合烟草行业所规定16项有害物质限量要求。同时用本发明水性转移胶制得金卡纸及银卡纸的耐折性、亮度均优于目前市售的产品。尤其是在有害物质限量方面远远优于目前烟包行业使用的羧基丁苯胶乳粘合剂。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1至4配方如下(表1)：

实施例1至4工艺条件如下(表2)：

工艺步骤	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					预乳化	20℃乳化60分钟	20℃乳化60分钟	20℃乳化60分钟	20℃乳化60分钟
初引发	60℃	68℃	60℃	68℃
					滴加温度	60-62℃	68-71℃	60-62℃	71-73℃
滴加时间	5.0h	4.0h	5.0h	3.5h
					保温温度	60-62℃	68-71℃	60-62℃	71-73℃

保温时间	120分钟	120分钟	120分钟	120分钟
					后消除温度	65-67℃	65-67℃	65-67℃	65-67℃

实施例1

(a)将260.0kg去离子水、4kg乳化剂(即3.00kg的CO-458和1kg的DB-45)和0.5kg的缓冲剂(小苏打)加入到反应釜中，搅拌并升温至65～75℃后得到混合原料；

(b)将213.30kg去离子水和6.2kg乳化剂(即4.70kg的CO-458和1.50kg的DB-45)加入预乳化釜中，搅拌0～20分钟后，在搅拌下依次加入18kg丙烯酸、10kg丙烯酸羟乙酯、239kg甲基丙烯酸甲酯、173kg丙烯酸丁酯和60kg丙烯酸2-乙基己酯，20℃搅拌60分钟后得到预乳化液，取出其中的35kg作为种子液；

(c)将步骤a聚合釜中的混合原料升温至60℃，加入步骤b中的种子液后，稳定2～15分钟后，加入过硫酸盐引发剂的水溶液(配方见表1中“组分三：垫底引发液A”)，5～10分钟后再加入亚硫酸盐引发剂的水溶液(配方见表1中“组分四：垫底引发液B”)，控制聚合温度在60～62℃；

(d)5～10分钟后开始滴加步骤b制得的预乳化液和剩余的过硫酸盐水溶液(配方见表1中“组分五：滴加引发液A”)及亚硫酸盐的水溶液(配方见表1中“组分六：滴加引发液B”)，滴加时间控制5小时，滴加温度控制在60～62℃；

(e)滴加完毕后，在聚合温度下保温反应2小时后，降温至50～60℃；

(g)进行后消除聚合，温度控制在65-67℃，然后降温至60℃以下，加入功能性助剂(配方见表1中“组分八：润湿剂”和“组分九：消泡剂”)，待温度降至40℃，通过pH调整剂(配方见表1中“组分七：中和剂”)调整粘度后出料。

实施例2

制备步骤同实施例1，配方及工艺条件见表1和表2。

实施例3

制备步骤同实施例1，配方及工艺条件见表1和表2。

实施例4

制备步骤同实施例1，配方及工艺条件见表1和表2。

实施例1至4制得的水性转移胶经检测，结果如下：

固含量	47.51％	47.80％	47.45％	47.62％
					pH值	7.0	7.0	7.0	7.0
粘度(涂4#杯)	21秒	22秒	16秒	18秒
					残余单体总量	48ppm	56ppm	42ppm	67ppm
耐折	20次无脱层	20次无脱层	20次无脱层	20次无脱层

亮度	好	较好	较好	稍差
					三苯检出情况	无	无	无	无
粘结强度(3M胶带粘结拉开法)	无铝层脱落	10％铝层脱落	无铝层脱落	10％铝层脱落
					亮度	好	好	好	差

由此可见，本发明最终制品均符合烟草行业所规定16有害物质限量要求。同时用本发明水性转移胶制得金卡纸及银卡纸的耐折性、亮度均优于目前市售的产品。尤其是在有害物质限量方面远远优于目前烟包行业使用的羧基丁苯胶乳粘合剂。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种水性转移胶，其特征在于，由以下原料通过乳液聚合制得：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、功能性单体、引发剂，乳化剂，缓冲剂，功能性助剂，pH调整剂，去离子水；

所述功能性单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸及羟甲基丙烯酰胺中的至少2种；

所述乳化剂选自磺基琥珀酸盐和酚醚硫酸盐中的至少一种；

所述缓冲剂选自碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种；

所述功能性助剂包括润湿剂和消泡剂；

所述的pH调整剂为氨水。

2.如权利要求1所述水性转移胶，其特征在于，所述润湿剂为琥珀酸盐与炔醇类的复合物。

3.如权利要求1所述水性转移胶，其特征在于，所述消泡剂为炔醇类消泡剂、矿物油类消泡剂或硅氧烷类消泡剂，或其两两组合。

4.如权利要求1所述水性转移胶，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐/亚硫酸盐的复合引发体系。

5.如权利要求4所述水性转移胶，其特征在于，所述引发剂中的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。

6.如权利要求4所述水性转移胶，其特征在于，所述引发剂中的亚硫酸盐为连二硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、刁白块、偏重亚硫酸钠或硫代硫酸钠。

7.如权利要求1至6任一项所述水性转移胶，其特征在于，所述各组分所占的重量百分比分别为：甲基丙烯酸甲酯30～80％，丙烯酸丁酯20～50％，丙烯酸2-乙基己酯0～20％；功能性单体包括丙烯酸/甲基丙烯酸0～6％，丙烯酸羟乙酯/甲基丙烯酸羟乙酯0～5％，羟甲基丙烯酰胺0～5％；引发剂包括过硫酸盐2‰～1.0％，亚硫酸盐2‰～1.0％；乳化剂包括磺基琥珀酸盐0～2％、酚醚硫酸盐0～5％；缓冲剂包括碳酸氢铵0～0.5％、碳酸氢钠0～1％；润湿剂0～2.0％，消泡剂0.01～2.00‰，氨水0～5％，去离子水45～55％。 

8.一种如权利要求1所述水性转移胶的制备方法，包括以下步骤：

(a)将定量去离子水、乳化剂和缓冲剂加入到反应釜中，搅拌并升温至65～75℃后得到混合原料；

(b)将定量的去离子水和乳化剂加入预乳化釜中，搅拌0～20分钟后，在搅拌下依次加入丙烯酸/甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯/甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯，搅拌30～70分钟后得到预乳化液，取出其中的1～6％作为种子液；

(c)将步骤a聚合釜中的混合原料升温至60～75℃，加入步骤b中的种子液后，稳定2～15分钟后，加入过硫酸盐引发剂的水溶液，5～10分钟后再加入亚硫酸盐引发剂的水溶液，控制聚合温度在60～75℃；

(d)5～10分钟后开始滴加步骤b制得的预乳化液和剩余的过硫酸盐水溶液及亚硫酸盐的水溶液，滴加时间控制2～5小时；

(e)滴加完毕后，在聚合温度下保温反应1～3小时后，降温至50～67℃；

(g)进行后消除聚合，然后降温至60℃以下，加入功能性助剂，待温度降至40℃，调整粘度后出料。

9.一种如权利要求1所述水性转移胶的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，搅拌中加入丙烯酸2-乙基己酯。