CN102433087A

CN102433087A - 一种耐高温纸塑复膜胶及其制备方法

Info

Publication number: CN102433087A
Application number: CN2011102502935A
Authority: CN
Inventors: 文秀芳; 陆亚林; 皮丕辉; 蔡智奇; 程江; 杨卓如
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: CN102433087B

Abstract

本发明公开了一种耐高温纸塑复膜胶的制备方法。以质量百分比计，本发明的纸塑复膜胶由60～90份复合乳化液、1～15份VAE乳液、1～15份增粘树脂、1～10份无机粉末填料、1～10份交联剂、0.2～0.5份消泡剂及0.2～0.5份增稠剂组成。发明中首先制备EVA树脂和混合蜡的复合乳化液，然后再将该乳液与VAE乳液、消泡剂、无机粉末填料、增粘树脂、交联剂和增稠剂复配，最终制得一种耐高温纸塑复膜胶。该产品具有耐高温性、高初粘力、高剥离强度、耐水性、纸塑分离后粘结面具有干性，不沾纸屑、胶膜具有转印的效果。

Description

一种耐高温纸塑复膜胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂技术领域，具体是涉及一种耐高温纸塑复膜胶及其制备方法。

技术背景

纸塑复合是利用胶黏剂将双向拉伸聚丙烯(BOPP)或涤纶(PET)薄膜与纸张印刷品复合在一起，复合后的印刷品不仅美观，而且更能耐光、耐热和耐水，从而大大改进了印刷品的应用性和外观。纸塑复合产品可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。

能将PP薄膜粘贴到纸产品上的胶黏剂称为纸塑复合胶黏剂，简称复膜胶。市售的复膜胶有以下几个主要产品：聚氨酯双组份胶、VAE胶、SBS胶和聚丙烯酸酯胶等。目前纸塑复合胶黏剂主要有3类：热熔型、有机溶剂型和水基乳液型。热熔型复膜胶采用预涂膜的方式，使用不方便、粘结力低、不易后续加工，因而较少采用。有机溶剂型复膜胶由于大量使用甲苯、汽油、醋酸乙酯等有机溶剂，因而物料成本高、劳动条件差、生产及使用不安全、危害身体健康并且严重污染环境，因此发展水性复膜胶势在必行。

其中VAE乳液胶黏剂以其优异的性能备受关注，这种胶黏剂具有如下优点：1)湿粘性好，固化速度快，室温下5～10min即可固化结膜；2)固化后胶膜无色透明，柔韧性好，回弹性好，伸长率可达600％；3)耐水性、耐碱性、耐磨性、耐蠕变、耐冻融性较好；4)耐候性好，对氧、紫外线稳定，不易老化；5)与其他水基胶黏剂相容性好，易于改性获得新的性能；6)无毒、无味、无害，适合卫生和食品用。而VAE乳液虽然可以直接作为胶黏剂，但其性能却不够理想，应用受到限制，也存在着以下不足之处：1)初粘性不够高；2)粘结强度有待提高；3)耐水性有待提高；4)纸与薄膜分离后粘结表面有粘性，粘手，有纸屑脱落；5)耐高温性不好。

发明内容

本发明的目的是针对VAE乳液胶黏剂自身的不足，提供一种耐高温纸塑复膜胶的制备方法，得到的复膜胶具有耐高温性、高初粘力、高剥离强度、耐水性、纸塑分离后粘结面具有干性，不粘手，不沾纸屑、胶膜具有转印效果。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种耐高温纸塑复膜胶，以质量百分比计，由如下组份组成：

所述的VAE乳液选自乙烯质量含量为10％～20％的VAE乳液；

所述的增粘树脂选自萜烯树脂乳液、水性松香树脂乳液、水性松香甘油酯乳液和水性环氧树脂乳液中的一种或多种；

所述的无机粉末填料选自白垩粉、高岭土、陶土、轻质碳酸钙、二氧化硅和炭黑中的一种或多种；

所述的交联剂选自双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、己二酸二酰肼(ADH)、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)，甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷等中的一种或多种；

以质量百分比计，所述的复合乳化液组分为：乳化剂5～10％、EVA树脂1～30％、三乙醇胺1～5％、蜡1～30％和去离子水40～60％；所述的乳化剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基碘化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)、烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、Tween20和Span20中的一种或多种。

所述的蜡选自巴西棕榈蜡、微晶蜡、蜂蜡、聚乙烯蜡、地蜡、褐煤蜡、南非沙索蜡、改性蒙旦蜡和液体石蜡中的一种或多种。可进一步优先选用蜡混合物，因为蜡的极性较低，对BOPP膜具有较好的粘结能力，与VAE乳液复配后降低VAE乳液的极性，更好的将纸与薄膜结合。

为提高复合乳液的粘度和施工性能，发明中使用增稠剂提高乳液的粘度。本发明的消泡剂和增稠剂可选用本领域通用产品，优选地，所述的消泡剂选自SPA-202、BKY-045、DEUCHEM090和DEUCHEM091中的一种或多种；所述的增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、干酪素、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种；

上述耐高温纸塑复膜胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)复合乳化液的制备

取配方质量份的EVA树脂、蜡混合物投入反应器中，50℃～120℃，搅拌速度为300～500rpm下加入配方质量份的三乙醇胺；另取配方质量份的乳化剂与去离子水混合后，在2000～3000rpm剪切分散下缓缓加到EVA树脂和蜡的混合液中，分散30～50min后，得到复合乳化液；

(2)耐高温纸塑复膜胶的复配

取配方质量份的复合乳化液和VAE乳液混合后置于分散釜中，在搅拌速度为500～1000rpm、室温下加入配方质量份的消泡剂，分散10～60min；然后调整搅拌速度至200～300rpm后，加入配方质量份的无机粉末填料，分散10～120min；加入配方质量份的增粘树脂，分散10～60min；再加入配方质量份的交联剂，分散10～60min；最后加入配方质量份的增稠剂，调体系粘度至施工粘度后，得到耐高温纸塑复膜胶产品。

相对于现有技术，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)耐高温性

将交联剂引入了体系当中，使得固化后的树脂体系的为体型结构，从而增加了涂膜的耐高温性。

(2)高初粘力和高剥离强度

将适量的增粘树脂同时加入到了VAE乳液中，三者不仅自身具有较高的粘结性，而且混合后又有了协同增强效果，比单独使用某种树脂时无论是在初粘力还是剥离强度上都有明显的提高；与此同时体系中的交联官能团还能和纸张纤维中的羟基发生反应，也进一步的提高了该体系的粘结力。

(3)纸塑分离后，膜层为干性，不黏手，不沾纸屑和耐水性

在该体系中引入了EVA树脂和蜡的复合乳化液，固化胶膜的光泽度、耐水性大大增加，因此胶膜光亮且手感光滑，不再有粘手的感觉，也避免了胶膜表面黏附纸屑的现象。

(4)胶膜具有转印效果

在该体系中，第一步被乳化的VAE树脂中乙烯结构单元较多，使得这种VAE树脂的内塑性较好、极性较低，从而与常用塑料薄膜(PP、PVC等)具有很好的粘结作用，使得复膜胶与塑料薄膜之间的粘结性较好；在后续步骤中加入的VAE乳液，这种VAE乳液采用的是乙烯结构单元含量较少的VAE乳液，乙酰基较多，极性较大，从而更有利于与纸张中的纤维相结合；而两种树脂的用量是前者大于后者，所以复膜胶对塑料薄膜的粘结力大于对纸张的粘结力，这样以来，使得纸张与薄膜分离时，复膜胶会被粘在薄膜上，保持了纸张的完整性。

(5)本发明制备的纸塑复膜胶综合性能优良，能达到如下技术指标：

外观：乳白色液体

PH值：7-8

粘度：43秒

固含量：42～45％

初粘性：8min

180°剥离强度：5.0N·25mm^-1(GB 2792-1981)

热烘干稳定性：60℃下24小时不起泡，不脱层

抗湿热时间：110℃水蒸气5min后剥离强度无变化

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围之内。

本发明各实施例制备的纸塑复膜胶产品测试方法均按表1中标准测试。

表1

实施例1

(1)取15g的EVA树脂、4g巴西棕榈蜡，3g南非沙索蜡，3g地蜡的混合物一并投入反应器中，120℃、搅拌速度为300rpm下将EVA树脂和混合蜡全部溶解，并加入2g三乙醇胺；另取2gOP-10，2g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、1g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)和2g十二烷基硫酸钠(SDS)，一起溶于64g去离子水中，在2000rpm剪切分散下缓缓加到EVA树脂和蜡的混合液中，分散50min后，得到复合乳化液。

(2)将步骤(1)中所得的复合乳化液和10gVAE乳液混合后置于分散釜中，在搅拌速度为600rpm、室温下加入0.3g SPA-202，分散10min。

(3)将步骤(2)中的搅拌速度调至200rpm后，加入6g的二氧化硅，分散90min。

(4)保持(3)中搅拌速度不变，加入5g萜烯树脂乳液、3g水性环氧树脂乳液，分散15min。

(5)保持(4)中搅拌速度不变，加入2gN-羟甲基丙烯酰胺，2g甲基三乙氧基硅烷，1g甲苯二异氰酸酯，分散20min。

(6)保持(5)中搅拌速度不变，加入0.3g甲基纤维素后，调节体系粘度至施工粘度后，即得到纸塑复膜胶产品。

按上述实施例制备的纸塑复膜胶，测试产品性能，其技术指标如下表2：

表2

实施例2

(1)取30g的EVA树脂、10g的蜂蜡、5g液体石蜡、5g微晶蜡的混合物一并投入反应器中，60℃、搅拌速度为400rpm下将EVA树脂、混合蜡溶解，并加入3g三乙醇胺；另取4g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、2g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，3g十二烷基硫酸钠(SDS)、2g烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)并一起溶于96g去离子水中，在3000rpm剪切分散下缓缓加到EVA树脂、混合蜡的混合液中，分散30min后，得到复合乳化液。

(2)将步骤(1)中所得的复合乳化液和15gVAE乳液混合后置于分散釜中，在搅拌速度为1000rpm、室温下加入0.1g BKY-045、0.2g DEUCHEM090，分散60min。

(3)将步骤(2)中的搅拌速度调至300rpm后，加入5g高岭土和5g陶土，分散120min。

(4)保持(3)中搅拌速度不变，加入3g萜烯树脂乳液、3g水性环氧树脂乳液和4g水性松香乳液，分散15min。

(5)保持(4)中搅拌速度不变，加入3g双丙酮丙烯酰胺、2g己二酸二酰肼、1g六亚甲基二异氰酸酯，分散20min。

保持(5)中搅拌速度不变，加入0.1g羧甲基纤维素和0.1g干酪素，调节体系粘度至施工粘度后，即得到纸塑复膜胶产品。

按上述实施例制备的纸塑复膜胶，测试产品性能，其技术指标如下表3：

表3

实施例3

(1)取5g的EVA树脂、30g改性蒙旦蜡的混合物一并投入反应器中，100℃、搅拌速度为500rpm下将EVA树脂和蜡熔融，并加入5g三乙醇胺；另取2gTween-20、2gSpan-20、1g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)、1g十二烷基硫酸钠(SDS)并一起溶于73g去离子水中，在2500rpm剪切分散下缓缓加到EVA树脂和混合蜡的混合液中，分散30min后，得到复合乳化液。

(2)将步骤(1)中所得的复合乳化液和12gVAE乳液混合后置于分散釜中，在搅拌速度为1000rpm、室温下加入0.4g DEUCHEM091，分散15min。

(3)将步骤(2)中的搅拌速度调至300rpm后，加入8g的轻质碳酸钙，分散80min。

(4)保持(3)中搅拌速度不变，加入10g水性松香甘油酯乳液分散15min。

(5)保持(4)中搅拌速度不变，加入4g 3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，分散30min。

(6)保持(5)中搅拌速度不变，加入0.3g聚丙烯酸钠、0.2g聚氧化乙烯后，调节体系粘度至施工粘度后，即得到纸塑复膜胶产品。

按上述实施例制备的纸塑复膜胶，测试产品性能，其技术指标如下表4：

表4

实施例4

(1)取25g的EVA树脂、3g聚乙烯蜡、2g褐煤蜡的混合物一并投入反应器中，50℃、搅拌速度为200rpm下将EVA树脂和混合蜡熔融，并加入4g三乙醇胺；另取6g十六烷基三甲基碘化铵溶于67g去离子水中，在2000rpm剪切分散下缓缓加到EVA树脂和混合蜡的混合液中，分散50min后，得到复合乳化液。

(2)将步骤(1)中所得的复合乳化液和9gVAE乳液混合后置于分散釜中，在搅拌速度为1000rpm、室温下加入0.3g DEUCHEM091，分散15min。

(3)将步骤(2)中的搅拌速度调至400rpm后，加入4g的白垩粉、3g的炭黑，分散80min。

(4)保持(3)中搅拌速度不变，加入10g水性环氧树脂乳液分散15min。

(5)保持(4)中搅拌速度不变，加入3g甲苯二异氰酸酯(TDI)和1g3-氨丙基三乙氧基硅烷，分散20min。

(6)保持(5)中搅拌速度不变，加入0.1g聚乙烯吡咯烷酮、0.2g聚乙烯醇后，调节体系粘度至施工粘度后，即得到纸塑复膜胶产品。

按上述实施例制备的纸塑复膜胶，测试产品性能，其技术指标如下表5：

表5

Claims

1.一种耐高温纸塑复膜胶，其特征在于，以质量百分比计，由如下组份组成：

所述的VAE乳液选自乙烯质量含量为10％～20％的VAE乳液；

所述的交联剂选自双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、己二酸二酰肼、N-羟甲基丙烯酰胺，甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷等中的一种或多种；

以质量百分比计，所述的复合乳化液组分为：乳化剂5～10％、EVA树脂1～30％、三乙醇胺1～5％、蜡1～30％和去离子水40～60％；所述的乳化剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基碘化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、Tween20和Span20中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的耐高温纸塑复膜胶，其特征在于：所述的蜡选自巴西棕榈蜡、微晶蜡、蜂蜡、聚乙烯蜡、地蜡、褐煤蜡、南非沙索蜡、改性蒙旦蜡和液体石蜡中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的耐高温纸塑复膜胶，其特征在于：所述的消泡剂选自SPA-202、BKY-045、DEUCHEM090和DEUCHEM091中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的耐高温纸塑复膜胶，其特征在于：所述的增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、干酪素、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一项所述耐高温纸塑复膜胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)复合乳化液的制备

取配方质量份的EVA树脂、蜡混合物投入反应器中，50℃～120℃，搅拌速度为300～500rpm下加入配方质量份的三乙醇胺；另取配方质量份的乳化剂与去离子水混合后，在2000～3000rpm剪切分散下加到EVA树脂和蜡的混合液中，分散30～50min后，得到复合乳化液；

(2)耐高温纸塑复膜胶的复配

取配方质量份的复合乳化液和VAE乳液混合后置于分散釜中，在搅拌速度为500～1000rpm，室温下加入配方质量份的消泡剂，分散10～60min；然后调整搅拌速度至200～300rpm后，加入配方质量份的无机粉末填料，分散10～120min；加入配方质量份的增粘树脂，分散10～60min；再加入配方质量份的交联剂，分散10～60min；最后加入配方质量份的增稠剂，调体系粘度至施工粘度后，得到耐高温纸塑复膜胶产品。