CN102250567B - 水性镭射膜复合胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性镭射膜复合胶及其制备方法，属复合胶制备领域。该复合胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、pH调节剂、水性助剂和去离子水为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配处理后制备而成的固含量为45～55％的复合胶；其中，所述单体包括硬单体、软单体和含-C00H、-0H基团的功能单体；所用的乳化剂由烷基醚硫酸铵和甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠按1∶0.5～1.0的重量比例组成。该复合胶既安全又环保，性能与溶剂型复合胶相当，不仅初粘性好、粘接强度高，而且对镭射层亲和性好、透明度高、不起泡，能够满足各种后加工要求。

Description

水性镭射膜复合胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂制造领域，尤其是涉及一种水性镭射膜复合胶及其制备方法。

背景技术

镭射膜一般采用计算机点阵光刻技术、3D真彩色全息技术、多重与动态成像技术等，经模压把具有彩虹动态、三维立体效果的全息图像转移到PET、BOPP、PVC或带涂层的基材上，然后利用复合、烫印、转移等方式使商品包装表面获得某种激光镭射效果。镭射包装是包装行业中的一个细分行业，近年来取得了快速的发展，与包装行业内的其他产品相比，镭射包装材料不仅具有新颖、亮丽的外观效果，同时还具有高技术防伪功能，被称为世界包装印刷业中最前沿的技术产品。目前镭射材料的应用领域已经非常广泛，在食品、药品、日化用品、烟酒、服装、礼品包装以及装饰材料等行业都得到较快的推广。

镭射膜复合胶是指用来制作镭射膜复合纸等包装材料的胶粘剂。目前市场上所使用的各种复合胶大部分为溶剂型复合胶，其需要大量使用甲苯溶剂，对环境造成污染，对操作工人的身心健康也不利。于是，乳液型复合胶开始被广泛使用，而市场上的普通乳液型复合胶在对镭射膜的覆膜中存在一些缺陷，主要表现为对镭射层的粘接强度不够高、初粘性差；与镭射层亲和性不好，容易出现不透明或起泡现象；后加工性能不好，压痕、击凹凸、模切时出现起皱或脱层现象等。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种水性镭射膜复合胶及其制备方法，可以解决现有复合胶所存在的亲和性不好、透明度差、易起泡及后加工性能不好等问题，该复合胶既安全又环保，性能与溶剂型复合胶相当，不仅初粘性好、粘接强度高，而且对镭射层亲和性好、透明度高、不起泡，能够满足各种后加工要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明实施方式一种水性镭射膜复合胶，该复合胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、pH调节剂、水性助剂和去离子水为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配处理后制备而成的固含量为45～55％的复合胶；

其中，所述单体包括硬单体、软单体和含-COOH、-OH基团的功能单体；

所述单体中的硬单体由甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯组成；

所述单体中的软单体由丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯组成；

所述单体中的含-COOH、-OH基团的功能单体由甲基丙烯酸或丙烯酸中的任一种，和丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任一种，及乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯中的任一种组成；

所述乳化剂由烷基醚硫酸铵和甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠按1∶0.5～1.0的重量比例组成。

上述复合胶中，乳化剂的用量为单体总重量的1～3％。

上述复合胶中，按单体各原料总重量为100％，所述单体中各原料的用量为：甲基丙烯酸甲酯10～20％、丙烯酸甲酯20～40％、丙烯酸丁酯20～40％、丙烯酸异辛酯10～20％、单体一1～5％、单体二1～5％、单体三1～5％。

上述复合胶中，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％。

上述复合胶中，所述缓冲剂采用碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，缓冲剂的用量为单体总重量的0.1～0.3％。

上述复合胶中，所述水性助剂包括：水性润湿剂、水性消泡剂和水性防腐剂；其中，所用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％；所用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％；所用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％。

上述复合胶中，所述pH调节剂采用氨水，pH调节剂的用量为单体总重量的1～3％。

上述复合胶中，所述去离子水的用量为单体总重量的0.8～1.2倍。

本发明实施方式还提供一种水性镭射膜复合胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

按上述权利要求1～8任一项所述的水性镭射膜复合胶的配方取各原料；

预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量20～30％的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量50～70％的烷基醚硫酸铵、占甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠总重量50～70％的甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠、全部单体，搅拌乳化至少30分钟，得到预乳液；

种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量50～60％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵和剩余的甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠、缓冲剂，搅拌并升温，当温度到达75℃时，向聚合反应釜中投入5～10wt％的上述预乳化步骤制得的预乳液，再加入占引发剂总重量30～40％的引发剂，加入时将引发剂用去离子水溶解成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溶解为5～10％质量浓度的引发剂溶液后加入到乳化釜剩余的预乳液中，一起乳化5～10分钟；当聚合反应釜中的种子反应结束后，将温度稳定在80℃时，将乳化釜中的剩余的预乳液向聚合反应釜中滴加，在3～4小时内滴完，然后将聚合反应釜升温到82～85℃继续保温反应1～2小时；

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℃，向聚合反应釜内的乳液中加入pH调节剂和剩余的去离子水，将乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试粘度和固含量合格后，向乳液中加入水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，得到的产物即为水性镭射膜复合胶。

通过本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施方式提供的复合胶，通过在乳化剂中引入反应性乳化剂甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠，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界面带来的影响，提高了该水性丙烯酸乳液复合胶的初粘性和粘接强度；并通过在单体中引入含-COOH、-OH基团的功能单体，提高了该水性丙烯酸乳液复合胶对镭射层的粘接强度。同时在功能单体中加入乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯参与共聚，可以起到内交联剂的作用，进一步提高复合胶胶膜的内聚强度，改善复合后制品的后加工性能，能够满足各种压痕、击凹凸、模切等后加工的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例1

本实施例提供一种水性镭射膜复合胶，是一种水性丙烯酸乳液，该复合胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、pH调节剂、水性助剂和去离子水为原料，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％的复合胶；

其中，所述单体包括硬单体、软单体和含-COOH、-OH基团的功能单体；所述的硬单体由甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸甲酯(MA)组成；所述的软单体由丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸异辛酯(EHA)组成；所述的单体中的含-COOH、-OH基团的功能单体由甲基丙烯酸(MAA)或丙烯酸(AA)中的任一种，和丙烯酸羟乙酯(HEA)或丙烯酸羟丙酯(HPA)中的任一种，及乙二醇二丙烯酸酯(EGMA)或乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)中的任一种组成。

上述单体中各原料的用量为(按单体各原料总重量为100％)：甲基丙烯酸甲酯10～20％、丙烯酸甲酯20～40％、丙烯酸丁酯20～40％、丙烯酸异辛酯10～20％、单体一(甲基丙烯酸或丙烯酸)1～5％、单体二(丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯)1～5％、单体三(乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯)1～5％。

上述原料中的乳化剂由烷基醚硫酸铵和甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠按1∶0.5～1.0的重量比例组成；乳化剂的用量为单体总重量的1～3％。

上述原料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02～0.6％。

上述原料中的缓冲剂采用碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，缓冲剂的用量为单体总重量的0.1～0.3％。

上述原料中的水性助剂包括：水性润湿剂、水性消泡剂和水性防腐剂；其中，所用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％；所用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％；所用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％。

上述原料中的pH调节剂采用氨水，pH调节剂的用量为单体总重量的1～3％。

上述原料中的去离子水的用量为单体总重量的0.8～1.2倍。

制备上述水性镭射膜复合胶的方法，具体包括下述步骤：

可按上述配方取制备水性镭射膜复合胶的各原料(实际中，可根据最终制得复合胶的固含量确定单体和去离子水的用量，再根据单体的用量确定其它各原料的用量)；

预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量20～30％的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量50～70％的烷基醚硫酸铵、占甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠总重量50～70％的甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠、全部单体，搅拌乳化至少30分钟，得到预乳液；

种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量50～60％的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵和剩余的甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠、缓冲剂，搅拌并升温，当温度到达75℃时，向聚合反应釜中投入5～10wt％的上述预乳化步骤制得的预乳液，再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水溶解为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溶解为5～10％质量浓度的引发剂溶液后加入到乳化釜剩余的预乳液中，一起乳化5～10分钟；当聚合反应釜中的种子反应结束后，将温度稳定在80℃时，将乳化釜中的剩余的预乳液向聚合反应釜中滴加，在3～4h内滴完，然后将聚合反应釜升温到82～85℃继续保温反应1～2小时；

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℃，向聚合反应釜内的乳液中加入pH调节剂和剩余的去离子水，将乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试粘度和固含量合格后(粘度为100～300mPas、固含量为45～55％，则为合格)，向乳液中加入水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，即得到水基丙烯酸乳液复合胶成品。

本实施例的水性镭射膜复合胶，由于在乳化剂中引入反应性乳化剂甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠，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界面带来的影响，提高了该水性丙烯酸复合胶的初粘性和粘接强度；并通过在单体中引入含-COOH、-OH基团的功能单体并通过合适的添加量，提高了该水性丙烯酸乳液复合胶对纸张和镭射层的粘接强度；同时在功能单体中加入乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯参与共聚，可以起到内交联剂的作用，进一步提高胶膜的内聚强度，改善复膜制品的后加工性能，能够满足各种压痕、击凹凸、模切等后加工的要求。

实施例2

本实施例提供一种水性镭射膜复合胶，可用在镭射膜与纸张复合中，该复合胶包括：

上述水性镭射膜复合胶的制备方法，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30％的去离子水、占乳化剂A总重量50％的乳化剂A、占乳化剂B总重量50％的乳化剂B及全部单体，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55％的去离子水、剩余的乳化剂A及剩余的乳化剂B、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，加入占引发剂总重量30％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；

(3)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，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内剩余的预乳液，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调节剂和剩余去离子水，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(若粘度为100～300mPas、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，即得到水性丙烯酸乳液复合胶的成品，最后检测产品的固含量为46.2％，粘度为130mPas，pH值为8.0。

实施例3

本实施例提供一种水性镭射膜复合胶，可用在镭射膜与纸张复合中，该复合胶包括：

上述水性镭射膜复合胶的制备方法，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25％的去离子水、占乳化剂A总重量60％的乳化剂A、占乳化剂B总重量60％的乳化剂B及全部单体，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60％的去离子水、剩余的乳化剂A及剩余的乳化剂B、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；

(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中滴加，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，将聚合釜温度下降到50℃，加入pH调节剂和剩余去离子水，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(若粘度为100～300mPas、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，即得到水性丙烯酸乳液复合胶成品；最后检测产品的固含量为52.6％，粘度为210mPas，pH值为7.0。

实施例4

本实施例提供一种水性镭射膜复合胶，可用在镭射膜与纸张复合中，该复合胶包括：

上述水性镭射膜复合胶的制备方法，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20％的去离子水、占乳化剂A总重量70％的乳化剂A、占乳化剂B总重量70％的乳化剂B及全部单体，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70％的去离子水、剩余的乳化剂A及剩余的乳化剂B、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，加入占引发剂总重量40％的引发剂(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，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：保温反应结束后，将聚合反应釜温度下降到50℃，加入pH调节剂和剩余去离子水，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(若粘度为100～300mPas、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，即得到水性丙烯酸乳液复合胶成品。最后检测产品的固含量为49.5％，粘度为150mPas，pH值为7.5。

综上所述，本发明实施例的水性镭射膜复合胶，通过在乳化剂中引入反应性乳化剂甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠，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界面带来的影响，提高了该水性丙烯酸乳液复合胶的初粘性和粘接强度；并通过在单体中引入含-COOH、-OH基团的功能单体并通过调整合适的添加量，提高了该水性丙烯酸乳液复合胶对纸张和镭射层的粘接强度；同时在功能单体中加入乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯参与共聚，可以起到内交联剂的作用，进一步提高胶膜的内聚强度，改善复膜制品的后加工性能，能够满足各种压痕、击凹凸、模切等后加工的要求。

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披露的技术范围内，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 (7)

1.一种水性镭射膜复合胶，其特征在于，该复合胶是以单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、pH调节剂、水性助剂和去离子水为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应及复配处理后制备而成的固含量为45～55%的复合胶；

其中，所述单体包括硬单体、软单体和含-COOH、-OH基团的功能单体；

所述单体中的硬单体由甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯组成；

所述单体中的软单体由丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯组成；

所述单体中的含-COOH、-OH基团的功能单体由甲基丙烯酸或丙烯酸中的任一种，和丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任一种，及乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯中的任一种组成；

所述乳化剂由烷基醚硫酸铵和甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠按1：0.5～1.0的重量比例组成，所述乳化剂的用量为单体总重量的1～3%；

按单体各原料总重量为100%，所述单体中各原料的用量为：甲基丙烯酸甲酯10～20%、丙烯酸甲酯20～40%、丙烯酸丁酯20～40%、丙烯酸异辛酯10～20%、单体一1～5%、单体二1～5%、单体三1～5%；其中，单体一为甲基丙烯酸或丙烯酸；单体二为丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯；单体三为乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述的水性镭射膜复合胶，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%。

3.根据权利要求1所述的水性镭射膜复合胶，其特征在于，所述缓冲剂采用碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，缓冲剂的用量为单体总重量的0.1～0.3%。

4.根据权利要求1所述的水性镭射膜复合胶，其特征在于，所述水性助剂包括：水性润湿剂、水性消泡剂和水性防腐剂；其中，所用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%；所用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%；所用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%。

5.根据权利要求1所述的水性镭射膜复合胶，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1～3%。

6.根据权利要求1所述的水性镭射膜复合胶，其特征在于，所述去离子水的用量为单体总重量的0.8～1.2倍。

7.一种水性镭射膜复合胶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

按上述权利要求1～6任一项所述的水性镭射膜复合胶的配方取各原料；

预乳化：向乳化釜中投入占去离子水总重量20～30%的去离子水、乳化剂中占烷基醚硫酸铵总重量50～70%的烷基醚硫酸铵、占甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠总重量50～70%的甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠、全部单体，搅拌乳化至少30分钟，得到预乳液；

种子反应：向聚合反应釜中投入占去离子水总重量50～60%的去离子水、乳化剂中剩余的烷基醚硫酸铵和剩余的甲基丙烯酰胺异丙基磺酸钠、缓冲剂，搅拌并升温，当温度到达75℃时，向聚合反应釜中投入5～10wt%的上述预乳化步骤制得的预乳液，再加入占引发剂总重量30～40%的引发剂，加入时将引发剂用去离子水溶解成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溶解为5～10%质量浓度的引发剂溶液后加入到乳化釜剩余的预乳液中，一起乳化5～10分钟；当聚合反应釜中的种子反应结束后，将温度稳定在80℃时，将乳化釜中的剩余的预乳液向聚合反应釜中滴加，在3～4小时内滴完，然后将聚合反应釜升温到82～85℃继续保温反应1～2小时；

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℃，向聚合反应釜内的乳液中加入pH调节剂和剩余的去离子水，将乳液的pH值调为7.0～8.5之间；在取样测试粘度和固含量合格后，向乳液中加入水性助剂，继续降温到40℃以下，过滤出料，得到的产物即为水性镭射膜复合胶。