CN103059213A

CN103059213A - 低温热封丙烯酸乳液及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN103059213A
Application number: CN2012105717488A
Authority: CN
Inventors: 方勇; 邢青涛
Original assignee: HAINAN BIKAI WATERBORNE COATINGS CO Ltd
Current assignee: Hainan Kai Kai Shui New Material Co., Ltd.
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN103059213B

Abstract

本发明提供一种低温热封丙烯酸乳液及其制备方法，该方法采用种子乳液聚合并在真空脱吸后处理过程前添加适量微晶石蜡，各组分的重量份数以100份计，包括：单体混合物25份，其含有：75-90%的丙烯酸-2-乙基己酯、5-20%丙烯腈和5-10%甲基丙烯酸；引发剂，其含有：有机过氧化物和甲醛合次硫酸氢钠；混合乳化剂，其含有：非离子表面活性剂和仲链烷基磺酸钠；种子乳化剂，其含有：仲链烷基磺酸钠和MA-80；助剂，其含有：醋酸铵和氯化亚铁；pH调节剂。低温热封丙烯酸乳液的热封温度40-48℃，乳液稳定性好，乳液粒子均匀性好，热封的均匀性好。用于糖果、巧克力等需要低温热封的食品高速包装。

Description

低温热封丙烯酸乳液及其制备方法和用途

技术领域

本发明提供一种用于糖果、巧克力等需要低温热封的食品高速包装的低温热封丙烯酸乳液及其制备方法和用途。

背景技术

当今，随着生活或工作节奏的加快，像糖果、巧克力等食品需要高速包装，但目前的包装材料低温热封性能较差，低温热封温度高，需要100℃以上，不能满足现在高速包装的需求。专利CN101358054涉及的低温热封高阻隔食品包装涂布膜胶乳及制备方法，该胶乳采用的单体包括偏二氯乙烯占混合单体总量的80-93%，丙烯酸甲酯、乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丁酯、丙烯腈或甲基丙烯腈占混合单体总量的2-10%，衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸占混合单体总量的0.5-5%，该胶乳的制备方法采用一次聚合方法，该胶乳的热封温度为100℃。CN101914360A涉及一种低温热封胶及其制备方法，由以下重量配比的原料构成：主树脂10-30%、辅助树脂5-15%、增塑剂0.2-3%、表面改性剂0.2-1%、溶剂60-80%。主树脂选自聚酯树脂、塑性聚氨酯树脂、塑性丙烯酸树脂中的一种或两种，而且这类树脂的分子大小应在15000-25000之间，辅助树脂选自氯乙烯共聚树脂、弹性聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种，这类树脂的分子大小应在10000-20000之间。该热封胶的起封温度为150℃。这些产品的起封温度较高，不能满足现代高速包装需求，故急需开发一种能适合高速包装的低温热封型乳液。

针对以上提出的现有聚偏二氯乙烯乳液及其他热封材料存在的起封温度高的缺点，本发明提供了一种低温热封丙烯酸乳液及其制备方法。

发明内容

本发明提供一种低温热封丙烯酸乳液及其制备方法和用途。低温热封丙烯酸乳液的热封温度40-80℃，乳液稳定性好，乳液粒子均匀性好，热封的均匀性好；用于糖果、巧克力等需要低温热封的食品高速包装。

本发明的一个目的是提供一种低温热封丙烯酸乳液，由以下组分经种子聚合制得，各组分的重量份数以100份计：

单体混合物25，包括：占混合单体质量总量75-90%的丙烯酸-2-乙基己酯、5-20%丙烯腈和5-10%甲基丙烯酸；

引发剂，包括：有机过氧化物0.08-0.2份和甲醛合次硫酸氢钠0.08-0.2份；

混合乳化剂，包括：非离子表面活性剂为0.15-0.2份和仲链烷基磺酸钠0.45-0.8份；

种子乳化剂，包括：仲链烷基磺酸钠0.0225份和MA-80（磺基琥珀酸甲基异丁基甲酯盐或丁二酸二己酯磺酸钠）为0.070份；

其他助剂适量，包括：醋酸铵0.0048-0.0072份和氯化亚铁0.0004-0.0006份；

pH调节剂适量；

剩余量的水。

所述非离子表面活性剂为2A-1（烷基二苯醚二磺酸盐）。

所述有机过氧化物为叔丁基过氧化氢。

所述pH调节剂为氢氧化钾或三乙胺。

本发明的另一目的是提供一种低温热封丙烯酸乳液的制备方法，采用种子乳液聚合，其具体步骤如下：

1.原料的配制：

1）混合单体的配制：将占混合单体质量总量75-90%的丙烯酸-2-乙基己酯、5-20%丙烯腈和5-10%甲基丙烯酸混合，搅拌2h，制成25份单体混合物；

2）混合乳化剂的配制：将非离子表面活性剂为0.15-0.2份和仲链烷基磺酸钠0.45-0.8份溶于水中，加水至5份，进行冷分散2h，制成混合乳化剂溶液。

3）引发剂的配制：将有机过氧化物0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成有机过氧化物溶液；将甲醛合次硫酸氢钠0.08份加入去离子水4份中进行搅拌混合制成甲醛合次硫酸氢钠溶液；

2.种子聚合：

将去离子水或软水50份、助剂醋酸铵0.0048-0.0072份和氯化亚铁0.0004-0.0006份、仲链烷基磺酸钠0.0225份、MA-80为0.070份，封釜，通氮气置换3次，抽真空，吸入5%混合单体作为种子单体，冷分散0.5h，升温47℃，以8kg/48h的加料速度泵入引发剂有机过氧化物溶液、甲醛合次硫酸氢钠溶液，升温至55℃恒温；当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；

3.乳液聚合：

向种子胶乳中同时连续泵入配制好的乳化剂溶液、剩余的混合单体，泵入时间10-18h，当压力降至0～-0.01MPa时，反应结束，加入0.05份的微晶石蜡，抽真空，底阀不打开脱吸（真空脱吸）1h，温度升至70℃，保持1h，底阀微开，脱吸2h，后加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入pH调节剂调pH值为5-6，过滤，得到的固含量25%的丙烯酸酯类共聚乳液。

本发明的再一个目的是提供一种低温热封丙烯酸乳液的用途，其用于糖果、巧克力等需要低温热封的食品高速包装。

本发明还提供了一种采用所述低温热封丙烯酸乳液制得的食品高速包装膜。

所得乳液性能测试方法：

固含量（%）：GB1725-79；

表面张力(mN/m)：GB1725-79；

粘度(mPa·s)：美国BROOKFIELD粘度计；

pH值：PHS-3C精密pH计；

密度(g/cm³)：

氧气透过量：按照标准GB/T19789-2005进行测定；

水蒸汽透过量：按照标准GB/T 1037条件B进行测定；

乳液稳定性：将制备的乳液在30℃、RH70%下放置3个月、6个月、12个月、24个月，观察乳液的变化情况；

低温热封性：按照标准YBB00122003进行热封强度和热封温度的测定。

单体残留率：按照标准GB/T 5009.122-2003。

按照以上测试方法，所测得的乳液的性能指标如下：

固含量（%）：25；

表面张力（mN/m）：≤36；

粘度（mPa·s）：≤50；

pH值：5-6；

密度（g/cm³）：0.98-0.99；

热封温度（℃）：40-48；

热封强度（N/15mm）：≥12。

涂布膜单体残留率：未检出。

本发明的有益效果：低温热封丙烯酸乳液的热封温度40-48℃，且热封强度高，可达到12N/15mm，乳液稳定性好，乳液粒子均匀性好，热封的均匀性好。由于在脱吸过程中加入微晶石蜡，微晶石蜡有助于消除泡沫并利于消除残留的单体。由于助剂采用醋酸铵和pH调节剂氢氧化钾或三乙胺使得所得乳液的稳定性更好。该乳液用于糖果、巧克力等需要低温热封的食品高速包装。

附图说明

图1.低温热封丙烯酸乳液的聚合工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯37.5kg、丙烯腈10kg和甲基丙烯酸2.5kg混合，搅拌2h，制成混合单体；将叔丁基过氧化氢160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成叔丁基过氧化氢溶液；将甲醛合次硫酸氢钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成甲醛合次硫酸氢钠溶液；将2A-1为340g、仲链烷基磺酸钠1.2kg溶于水中，加水至10kg，进行冷分散2h，制成混合乳化剂溶液；

2.种子聚合：将去离子水50kg、助剂醋酸铵24g和氯化亚铁5g、仲链烷基磺酸钠45g和MA-80为140g，封釜，通氮气置换3次，抽真空，吸入5%混合单体作为种子单体，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/48h的加料速度泵入引发剂叔丁基过氧化氢溶液、甲醛合次硫酸氢钠溶液，升温至56℃恒温；当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；

3.乳液聚合：同时泵入所述配制好的混合乳化剂、剩余的混合单体，泵入时间为15-18h，当压力降至0～-0.01MPa时，反应结束，加入100g的微晶石蜡，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃1h，底阀微开，脱吸2h，后加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为66℃，加入氢氧化钾调pH值为5，过滤，得到的固含量25%的共聚乳液。

按照以上测试方法，所测得的乳液的性能指标如下：

固含量（%）：25；

表面张力（mN/m）：≤35；

粘度（mPa·s）：≤40；

pH值：5.5

密度（g/cm³）：0.98；

热封温度（℃）：42；

热封强度（N/15mm）：15。

实施例2：

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯45kg、丙烯腈2.5kg和甲基丙烯酸2.5kg混合，搅拌2h，制成混合单体；将叔丁基过氧化氢160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成叔丁基过氧化氢溶液；将甲醛合次硫酸氢钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成甲醛合次硫酸氢钠溶液；将2A-1为500g、仲链烷基磺酸钠1.6kg溶于水中，加水至10kg，进行冷分散2h，制成混合乳化剂溶液；

3.乳液聚合：同时泵入所述配制好的混合乳化剂、剩余的混合单体，泵入时间为16-18h，当压力降至0～-0.01MPa时，反应结束，加入100g的微晶石蜡，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃1h，底阀微开，脱吸2h，后加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为66℃，加入三乙胺调pH值为6，过滤，得到的固含量25%的共聚乳液。

实施例3：

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯40kg、丙烯腈6kg和甲基丙烯酸4kg混合，搅拌2h，制成混合单体；将叔丁基过氧化氢160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成叔丁基过氧化氢溶液；将甲醛合次硫酸氢钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成甲醛合次硫酸氢钠溶液；将2A-1为450g、仲链烷基磺酸钠1.5kg溶于水中，加水至10kg，进行冷分散2h，制成混合乳化剂溶液；

2.种子聚合：将去离子水50kg、助剂醋酸铵24g和氯化亚铁5g、仲链烷基磺酸钠45g和MA-80为140g，封釜，通氮气置换3次，抽真空，吸入5%混合单体作为种子单体，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/48h的加料速度泵入引发剂叔丁基过氧化氢溶液、甲醛合次硫酸氢钠溶液，升温至55℃恒温；当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；

3.乳液聚合：同时泵入所述配制好的混合乳化剂、剩余的混合单体，泵入时间为15-18h，当压力降至0～-0.01MPa时，反应结束，加入100g的微晶石蜡，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃1h，底阀微开，脱吸2h，后加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为66℃，加入三乙胺调pH值为6，过滤，得到固含量25%的共聚乳液。

Claims

1.一种低温热封丙烯酸乳液，其特征在于：采用以下组分经种子乳液聚合制得，各组分的重量份数以100份计：

单体混合物25份，包括：占混合单体质量总量75-90%的丙烯酸-2-乙基己酯、5-20%丙烯腈和5-10%甲基丙烯酸；

种子乳化剂，包括：仲链烷基磺酸钠0.0225份和MA-80为0.07份；

其他助剂，包括：醋酸铵0.0048-0.0072份和氯化亚铁0.0004-0.0006份；

pH调节剂，足以调节乳液pH值为5-6的量；

剩余量的水。

2.根据权利要求1所述的低温热封丙烯酸乳液，其特征在于，所述非离子表面活性剂为2A-1。

3.根据权利要求1所述的低温热封丙烯酸乳液，其特征在于，所述有机过氧化物为叔丁基过氧化氢。

4.根据权利要求1所述的低温热封丙烯酸乳液，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钾或三乙胺。

5.一种根据权利要求1所述的低温热封丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：该方法采用种子乳液聚合，其具体步骤如下：

（1）原料的配制

1）混合单体的配制：将占混合单体质量总量75-90%的丙烯酸-2-乙基己酯、5-20%丙烯腈、5-10%甲基丙烯酸混合，搅拌2h，制成25份单体混合物；

2）混合乳化剂的配制：将非离子表面活性剂为0.15-0.2份、仲链烷基磺酸钠0.45-0.8份溶于水中，加水至5份，进行冷分散2h，制成混合乳化剂溶液；

（2）种子聚合：

将去离子水或软水50份、助剂醋酸铵0.0048-0.0072份和氯化亚铁0.0004-0.0006份、仲链烷基磺酸钠0.0225份和MA-80为0.070份，封釜，通氮气置换3次，抽真空，吸入5%混合单体作为种子单体，冷分散0.5h，升温至47℃，以8kg/48h的加料速度泵入引发剂有机过氧化物溶液、甲醛合次硫酸氢钠溶液，升温至55℃恒温；当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；

（3）乳液聚合：

向种子胶乳中同时连续泵入配制好的乳化剂溶液、剩余的混合单体，泵入时间10-18h，当压力降至0～-0.01MPa时，反应结束，加入0.05份的微晶石蜡，抽真空，底阀不打开脱吸1h，温度升至70℃1h，底阀微开，脱吸2h，后加入0.1MPa的水蒸汽，控制温度为65-70℃，加入所述pH调节剂调pH值为5-6，得到固含量25%的共聚乳液。

6.根据权利要求1所述的低温热封丙烯酸乳液的用途，其特征在于，用于糖果、巧克力等需要低温热封的食品高速包装。

7.采用权利要求1所述的低温热封丙烯酸乳液制得的食品高速包装膜。