CN102796474A - 一种水性胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种水性胶粘剂及其制备方法涉及胶粘剂技术领域，克服了现有胶粘剂脆性大、易回粘的缺陷，一种水性胶粘剂，所述水性胶粘剂由如下质量百分比的组分组成：（1）热固性乳液：30-60%；（2）热塑性乳液：10-40%；（3）去离子水：5-30%；（4）成膜乳液：5-30%；（5）成膜助剂：0-5%；（6）流平剂：0-5%；（7）润湿剂：0-3%；（8）消泡剂：0-3%；（9）pH控制剂:0-3%。本发明采用不同比例搭配，可以取得性能的综合平衡。

Description

一种水性胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域。

背景技术

现有胶粘剂脆性大、易回粘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种水性胶粘剂，克服现有技术的缺陷，采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

根据上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种水性胶粘剂，所述水性胶粘剂由如下质量百分比的组分组成：

（1）热固性乳液：30-60%

（2）热塑性乳液：10-40%

（3）去离子水：5-30%

（4）成膜乳液：5-30%

（5）成膜助剂：0-5%

（6）流平剂：0-5%

（7）润湿剂：0-3%

（8）消泡剂：0-3%

（9）pH控制剂:0-3%。

所述的热固性乳液为热固性丙烯酸乳液和热固性聚氨酯乳液的混合物；

其中，所述热固性丙烯酸乳液为阴离子或非离子型，粒径为120-250纳米，涂4杯粘度12-60秒，质量百分比固含量35-65%，分子量为100000-500000，0℃-80℃为Tg；

所述热固性聚氨酯乳液为阴离子型，粒径为200-800纳米，涂4杯粘度20-100秒，质量百分比固含量为15-45%，分子量为200000-2000000，模量为35-250mpa。

所述的热塑性乳液为热塑性聚氨酯乳液、松香乳液和聚乙烯吡咯烷酮的混合物；

其中，所述热塑性聚氨酯乳液为阴离子型，粒径为120-300纳米，涂4杯粘度20-120秒，固含量质量百分比为35-50%，分子量为80000-350000，模量为10-50mpa；

所述松香乳液为阴离子型，粒径为200-400纳米，粘度涂4杯20-80秒，固含量质量百分比为20-60%，分子量为3000-30000，软化点为45-120℃；

所述聚乙烯吡咯烷酮为的纯度为95%,K值为15-80。

所述的成膜乳液为丙烯酸乳液和纤维素乳液的混合物；

其中，所述丙烯酸乳液为阴离子或非离子型，粒径10-100纳米，粘度涂4杯为10-30秒，固含量质量百分比为20-55%，分子量为2000-20000；

所述纤维素乳液为阴/非离子型，含量为5-20%，粘度为3-200cps。

所述的成膜助剂为十二碳酸酯和丙二醇苯醚的混合物。

所述的流平剂为非离子氟碳乳液和有机硅乳液的混合物；

其中，所述非离子氟碳乳液为非离子型，有效含量>70%，1%水溶液表面张力为25达因/厘米；

所述有机硅乳液为非离子型，有效含量>50%,1%水溶液表面张力为32达因/厘米。

所述的润湿剂为脂肪醇醚和磺酸盐的混合物；

其中，所述脂肪醇醚为非离子型，活性物>70%，HLB值为13-15,表面张力为30-35达因/厘米；

所述磺酸盐为阴离子型，活性物>70%，HLB值为15-17,表面张力为30-35达因/厘米。

所述的消泡剂为硅酮乳液和矿物油乳液的混合物；

其中，所述硅酮乳液为非离子型，活性物>30%；

所述矿物油乳液为非离子型，活性物>50%。

所述的pH控制剂为25%浓度的氨水和含量>99％的二乙醇胺的混合物。

所述的热固性聚氨酯乳液的分子量大于热固性丙烯酸乳液的分子量。

所述热塑性聚氨酯乳液与松香乳液、聚乙烯吡咯烷酮的比例3-5:1-3：1-3。

一种水性胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）用1号反应釜，转速为20～400转/分钟，在常温常压下将组分中热固性乳液、热塑性乳液和去离子水加入反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟；

（2）用2号反应釜，转速为800～2000转/分钟，在常温常压下，将组发中成膜乳液、成膜助剂加入反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟；

（3）在慢速20～400转/分钟，优选在50～100转/分钟搅拌下，将2号反应釜已经分散好的混合物在50-70分钟内加入到1号反应釜中，加料完成后，搅拌20-50分钟；

（4）在1号反应釜中，加入系统组份配方中pH控制剂，使得体系pH值控制在8-8.5之间；

（5）将系统组份配方中流平剂、润湿剂和消泡剂慢速加入1号反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟；

（6）对按照上述步骤（5）得到的混合物进行检验、包装，制得的产品为乳白色液体，黏度为涂4杯9-16秒，固含为15-45%，比重在0.95-1.1之间。

与现有技术相比，本发明的优点和效果：本发明采用不同比例搭配，可以取得性能的综合平衡。

具体实施方式

本发明所述水性胶粘剂是一种过塑烫印膜用环保水性烫印背胶，其系统组份按质量比配方如下：

（1）热固性乳液：30-60%

（2）热塑性乳液：10-40%

（3）去离子水：5-30%

（4）成膜乳液：5-30%

（5）成膜助剂：0-5%

（6）流平剂：0-5%

（7）润湿剂：0-3%

（8）消泡剂：0-3%

（9）pH控制剂：0-3%。

上述热固性乳液指，热固性丙烯酸乳液（阴离子或非离子，粒径120-250纳米，粘度12-60秒（涂4杯），固含量(质量百分比)35-65%，分子量100000-500000，Tg  （0℃-80℃），和热固性聚氨酯乳液（阴离子，粒径200-800纳米，粘度20-100秒（涂4杯），固含量(质量百分比)15-45%，分子量200000-2000000，模量35-250mpa）。针对本发明，热固性丙烯酸乳液分子量较小，脆性大，易回粘。热固性聚氨酯乳液分子量大，韧性强，不回粘。热固性丙烯酸乳液比例增加切边性能提高，飞金较多，易回粘；热固性聚氨酯乳液比例增加切边性能下降，飞金较少，不回粘。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

在本发明中优选热固性聚氨酯乳液的分子量大于热固性丙烯酸乳液的分子量。对于两者的比例，本领域技术人员可根据需要通过实验确定。

上述热塑性乳液指，热塑性聚氨酯乳液（阴离子，粒径120-300纳米，粘度20-120秒（涂4杯），固含量35-50%(质量百分比)，分子量80000-350000，模量10-50mpa），和松香乳液（阴离子，粒径200-400纳米，粘度20-80秒（涂4杯），固含量(质量百分比)20-60%，分子量3000-30000，软化点45-120℃），和任选的聚乙烯吡咯烷酮（纯度>95%,K值15-80）。针对本发明，热塑性聚氨酯乳液柔软性好、粘结性居中、切边性能下降；松香乳液粘结性好、切边性能居中、酸性强，拼混稳定性差；聚乙烯吡咯烷酮粘结性好、切边性能好、粘度太高涂布困难。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。在本发明的一些实施方案中，热塑性乳液优选包含聚乙烯吡咯烷酮，以获得对过塑底材的粘结性。

在本发明中,热塑性聚氨酯乳液、松香乳液和聚乙烯吡咯烷酮的比例可以根据需要通过实验获得，例如可以在3-5:1-3：1-3之间。

上述成膜乳液指，丙烯酸乳液（阴离子或非离子，粒径10-100纳米，粘度10-30秒（涂4杯），固含量(质量百分比)20-55%，分子量2000-20000），和纤维素乳液（阴/非离子，含量5-20%，粘度3-200cps）。针对本发明，丙烯酸乳液与热固性乳液及热塑性乳液相溶性好，纤维素乳液对提高流变性帮助很大，能改善涂布性能。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

上述成膜助剂指，十二碳酸酯（美国伊士曼化工Texanol或国产替代品），丙二醇苯醚（陶氏化学PPh或国产替代品）。

上述流平剂指，非离子氟碳乳液（非离子，有效含量>70%，1%水溶液表面张力<25达因/厘米），和有机硅乳液（非离子，有效含量>50%,1%水溶液表面张力<32达因/厘米）。针对本发明，非离子氟碳乳液表面张力低，添加量小，产生泡沫多；有机硅乳液表面张力高，添加量大，产生泡沫多。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

上述润湿剂指，脂肪醇醚（非离子，活性物>70%，HLB值13-15,表面张力30-35达因/厘米），和磺酸盐（阴离子，活性物>70%，HLB值15-17,表面张力30-35达因/厘米）。针对本发明，脂肪醇醚润湿性能好，对流平帮助不大；磺酸盐润湿性和对流平均有一定帮助。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

上述消泡剂指，包括硅酮乳液（非离子，活性物>30%），和矿物油乳液（非离子，活性物>50%）。针对本发明，硅酮乳液消泡效率高，对流平影响大；矿物油乳液消泡效率低，对流平影响小。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

上述pH控制剂指，包括氨水（25%浓度），二乙醇胺（含量>99%，陶氏化学）。针对本发明，氨水碱性强调整pH值较快；二乙醇胺对产品pH值的稳定帮助较大。采用不同比例搭配，取得性能的综合平衡。

本发明所述水性胶粘剂制备方法包括以下各步骤：

（1）1号反应釜（转速：20～400转/分钟，优选在80～120转/分钟，常温，常压），将系统组份配方中热固性乳液、热塑性乳液和去离子水加入反应釜1号中，加料完成后，搅拌10-120分钟，优选搅拌20-50分钟，更优选搅拌30分钟；

（2）用2号反应釜（转速：800～2000转/分钟，优选在1200-1500转/分钟，常温，常压），将系统组份配方中成膜乳液、成膜助剂加入2号反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟，优选搅拌20-50分钟，更优选搅拌30分钟；

（3）在慢速（20～400转/分钟，优选在50～100转/分钟）搅拌下，将2号反应釜已经分散好的混合物慢速(例如在50-70分钟内加入)加入到1号反应釜中，加料完成后，搅拌20-50分钟，优选搅拌30分钟；

（4）在1号反应釜中，加入系统组份配方中pH控制剂，使得体系pH值控制在8-8.5之间；

（5）将系统组份配方中流平剂、润湿剂和消泡剂慢速加入1号反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟，优选搅拌20-50分钟，更优选搅拌30分钟；

（6）对按照上述步骤（1）（2）（3）（4）（5）制成的产品进行初步性能检验（包括固含、黏度、pH值、涂膜性、附着力、切边性、飞金等）和包装；

（7）最终产品为乳白色液体，黏度为9-16秒（涂4杯），固含15-45%，比重0.95-1.1之间。

Claims (12)

1.一种水性胶粘剂，其特征在于:所述水性胶粘剂由如下质量百分比的组分组成：

（1）热固性乳液：30-60%

（2）热塑性乳液：10-40%

（3）去离子水：5-30%

（4）成膜乳液：5-30%

（5）成膜助剂：0-5%

（6）流平剂：0-5%

（7）润湿剂：0-3%

（8）消泡剂：0-3%

（9）pH控制剂:0-3%。

2.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的热固性乳液为热固性丙烯酸乳液和热固性聚氨酯乳液的混合物；

其中，所述热固性丙烯酸乳液为阴离子或非离子型，粒径为120-250纳米，涂4杯粘度12-60秒，质量百分比固含量35-65%，分子量为100000_-500000，0℃-80℃为Tg；

所述热固性聚氨酯乳液为阴离子型，粒径为200-800纳米，涂4杯粘度20-100秒，质量百分比固含量为15-45%，分子量为200000-2000000，模量为35-250mpa。

3.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的热塑性乳液为热塑性聚氨酯乳液、松香乳液和聚乙烯吡咯烷酮的混合物；

其中，所述热塑性聚氨酯乳液为阴离子型，粒径为120-300纳米，涂4杯粘度20-120秒，固含量质量百分比为35-50%，分子量为80000-350000，模量为10-50mpa；

所述松香乳液为阴离子型，粒径为200-400纳米，粘度涂4杯20-80秒，固含量质量百分比为20-60%，分子量为3000-30000，软化点为45-120℃；

所述聚乙烯吡咯烷酮为的纯度为95%,K值为15-80。

4.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的成膜乳液为丙烯酸乳液和纤维素乳液的混合物；

其中，所述丙烯酸乳液为阴离子或非离子型，粒径10-100纳米，粘度涂4杯为10-30秒，固含量质量百分比为20-55%，分子量为2000-20000；

所述纤维素乳液为阴/非离子型，含量为5-20%，粘度为3-200cps。

5.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的成膜助剂为十二碳酸酯和丙二醇苯醚的混合物。

6.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的流平剂为非离子氟碳乳液和有机硅乳液的混合物；

其中，所述非离子氟碳乳液为非离子型，有效含量>70%，1%水溶液表面张力为25达因/厘米；

所述有机硅乳液为非离子型，有效含量>50%,1%水溶液表面张力为32达因/厘米。

7.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的润湿剂为脂肪醇醚和磺酸盐的混合物；

其中，所述脂肪醇醚为非离子型，活性物>70%，HLB值为13-15,表面张力为30-35达因/厘米；

所述磺酸盐为阴离子型，活性物>70%，HLB值为15-17,表面张力为30-_35达因/厘米。

8.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的消泡剂为硅酮乳液和矿物油乳液的混合物；

其中，所述硅酮乳液为非离子型，活性物>30%；

所述矿物油乳液为非离子型，活性物>50%。

9.根据权利要求1所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的pH控制剂为25%浓度的氨水和含量>99％的二乙醇胺的混合物。

10.根据权利要求2所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述的热固性聚氨酯乳液的分子量大于热固性丙烯酸乳液的分子量。

11.根据权利要求3所述的水性胶粘剂，其特征在于：所述热塑性聚氨酯乳液与松香乳液、聚乙烯吡咯烷酮的比例3-5:1-3：1-3。

12.一种如权利要求1所述的水性胶粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）用1号反应釜，转速为20～400转/分钟，在常温常压下将组分中热固性乳液、热塑性乳液和去离子水加入反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟；

（2）用2号反应釜，转速为800～2000转/分钟，在常温常压下，将组发中成膜乳液、成膜助剂加入反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟；

（3）在慢速20～400转/分钟，优选在50～100转/分钟搅拌下，将2号反应釜已经分散好的混合物在50-70分钟内加入到1号反应釜中，加料完成后，搅拌20-50分钟；

（4）在1号反应釜中，加入系统组份配方中pH控制剂，使得体系pH值控制在8-8.5之间；

（5）将系统组份配方中流平剂、润湿剂和消泡剂慢速加入1号反应釜中，加料完成后，搅拌10-120分钟；

（6）对按照上述步骤（5）得到的混合物进行检验、包装，制得的产品为乳白色液体，黏度为涂4杯9-16秒，固含为15-45%，比重在0.95-1.1之间。