CN103113837B - 一种共聚法制备的卷烟用环保型高速包装胶及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷烟用环保型高速包装胶及其共聚制备方法。该环保型高速包装胶包括改性聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯-醋酸乙烯乳液(EVA乳液)、防霉剂和消泡剂；其中，改性聚醋酸乙烯乳液是用醋酸乙烯酯、有机硅单体、丙烯酸酯单体、丙烯酸单体、聚乙烯醇、氨基树脂、反应型乳化剂、引发剂、去离子水制得；利用EVA乳液的内增塑性代替邻苯丁酯类增塑剂，达到环保效果，改性聚醋酸乙烯乳液制备过程中分别加入了能改善其耐水性的有机硅烷类单体、及能改善初粘性和耐寒性的丙烯酸酯类单体和丙烯酸单体，因此制得的包装胶环保、具有良好的初粘性、耐水性和耐寒性，能够在高速卷烟机上保持优异走机性能。

Description

一种共聚法制备的卷烟用环保型高速包装胶及其制法

技术领域

本发明涉及一种环保型高速包装胶及其制备方法，具体涉及一种卷烟用环保型高速包装胶及其共聚制备方法，属于卷烟用胶粘剂领域。

背景技术

卷烟用胶主要分接嘴胶、搭口胶、包装胶及嘴棒成型胶四种，每种烟用胶在使用中所要求的粘度不同，其中用于香烟盒中的是包装胶。近年来我国的卷烟包装机车速普遍提高到了1000盒/分钟以上，而包装胶能否适应高包装车速主要由其初粘性及持粘性来决定，好的初粘性可以使卷烟胶能够在高速包装机上保持优异的走机性能。包装胶的粘度为1500-1800mPa.s，生产包装胶的主要方法是以EVA(聚乙烯-醋酸乙烯酯)或PVAc(聚醋酸乙烯酯)为主体做聚合或混配，而EVA或其他粘合剂主体的粘度仅为500-1000mPa.s左右，通常当加入一定量的聚乙烯醇（简称PVA）为胶体提供保护并提高粘度，但因PVA中的羟基基团易吸水，为增加包装胶的耐水性，必须封闭羟基，最常见的方法是采用PVA缩醛类来实现。如侯琼在《EVA乳液改性生产高速卷烟胶》采用PVA缩甲醛作为改性增粘剂，采用PVA缩乙醛作为乳化剂来制得了耐水性好的高速卷烟胶。

另外，增塑剂对于包装胶的制备也很重要，增塑剂的添加可以降低高聚物的玻璃化温度，增大高聚物的柔韧性，还可改善包装胶的粘接性能，提高固化速度甚至可起到一定的耐水作用。目前国内的卷烟胶大多使用邻苯二甲酸酯类，如专利申请CN201110328602和CN92109062在制备卷烟胶时均采用了邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂。但因醛类及邻苯二甲酸酯类对人的身体或环境都有较大危害，我国的四个卷烟标准中也明确限定了卷烟胶中关于醛类以及邻苯二甲酸酯类物质的含量。

因此，如果能开发一种成本低、消除醛类和邻苯二甲酸酯类物质的危害、具有良好的初粘性、耐水性和耐寒性，且适合卷烟包装机车速大于1200盒/分钟的走机性能的环保包装胶，将对我国的烟草行业的发展有重要意义。

发明内容

本发明以改性聚醋酸乙烯乳液为基料，不采用PVA缩醛类的方法封闭羟基，通过混配聚乙烯-醋酸乙烯乳液（以下简称EVA乳液），利用EVA乳液的内增塑性代替邻苯丁酯类增塑剂；改性聚醋酸乙烯乳液是通过加入能改善其耐水性的有机硅烷类单体、及能改善初粘性和耐寒性的丙烯酸酯类单体和丙烯酸单体制得；所得包装胶环保、具有良好的初粘性、耐水性和耐寒性，能够在高速卷烟机上保持优异的走机性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种卷烟用包装胶，所述烟用包装胶含有下述质量分数的原料：改性聚醋酸乙烯乳液69-84%、聚乙烯-醋酸乙烯乳液15-30%、防霉剂0.1-0.5%和消泡剂0.1-1%；其中改性聚醋酸乙烯乳液由下述质量分数的原料制成：醋酸乙烯酯23-45%、有机硅单体1-5%、丙烯酸酯单体5-10%、丙烯酸单体1-5%、聚乙烯醇1-6%、氨基树脂0.01-0.05%、反应型乳化剂0.1-0.5%、引发剂0.2-0.6%和去离子水45-50.4%。

所述的EVA乳液固含量为55%，粘度为1200-2200mPa.s；

所述的防霉剂为1,2-苯异噻唑-3-酮；

所述的消泡剂为乙醇和辛醇的一种或任意组合；

其中所述有机硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷的一种或任意组合；

所述的丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸异辛酯的一种或任意组合；

所述的丙烯酸单体为选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或任意组合；所述的聚乙烯醇单体为1799和1788的一种或任意组合；

所述的反应型乳化剂为醇醚磺基琥珀酸单酯二钠盐、2-烯丙基醚-3-羟基丙烷-1-磺酸钠和烷基酚烯丙基聚醚硫酸钠中的一种或任意组合；

所述的引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵的一种或任意组合；

相应的，本发明还提供一种上述卷烟用包装胶的制备方法，通过共聚法制得，该方法为：

1.将部分醋酸乙烯酯（占醋酸乙烯酯总量的1-5%），1-5%有机硅单体，5-10%丙烯酸酯单体，1-5%丙烯酸单体，0.1-0.5%反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2.将部分引发剂（占引发剂总量的60-80%）用部分去离子水（占去离子水总量的20-40%）溶解配成溶液B；

3.在反应器中添加剩余全部去离子水，1-6%的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为100-200转/分钟，升温至90-100℃，保持1-2小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至60-80℃，添加0.01-0.05%氨基树脂，保持1-2小时；然后降温至40-60℃，依次添加剩余醋酸乙烯酯单体，剩余引发剂，升温至76-78℃，反应0.5-1小时，升温至80-82℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，3-6小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4.将69-84%改性聚醋酸乙烯乳液倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为200-300转/分钟，依次添加15-30%EVA乳液，0.1-0.5%防霉剂，0.1-1%消泡剂，搅拌1-2小时后，得到烟用包装胶。

由于采用以上技术方案，制得的卷烟用包装胶通过利用氨基树脂替代甲醛屏蔽聚乙烯醇分子链中的羟基，并利用EVA乳液的内增塑性代替邻苯丁酯类增塑剂，达到环保效果，改性聚醋酸乙烯乳液制备过程中分别加入了能改善其耐水性的有机硅烷类单体、及能改善初粘性和耐寒性的丙烯酸酯类单体和丙烯酸单体，因此可制得环保、具有良好的初粘性、耐水性和耐寒性，能够在高速卷烟机上保持优异走机性能的包装胶。

本发明的环保型高速包装胶经检测后，各性能指标如下表所示：

具体实施方式

实施例1

1.将0.23千克醋酸乙烯酯，5千克有机硅单体，10千克丙烯酸酯单体，5千克丙烯酸单体，0.4千克反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2.将0.12千克引发剂用10.8千克去离子水溶解配成溶液B；

3.在反应器中添加39.59千克的去离子水，6千克的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为100转/分钟，升温至90℃，保持1小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至60℃，添加0.01千克的氨基树脂，保持1小时；然后降温至40℃，依次添加22.77千克的醋酸乙烯酯单体，0.08千克的引发剂，升温至76℃，反应0.5小时，升温至80℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，3小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到100千克的改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4.取制得的改性聚醋酸乙烯乳液69千克倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为200转/分钟，依次添加30千克EVA乳液，0.3千克防霉剂，0.7千克消泡剂，搅拌1小时后，得到烟用包装胶。实施例2

1.将2.25千克醋酸乙烯酯，1千克有机硅单体，5千克丙烯酸酯单体，1千克丙烯酸单体，0.2千克反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2.将0.2千克引发剂用18.6千克去离子水溶解配成溶液B；

3.在反应器中添加27.9千克的去离子水，1千克的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为200转/分钟，升温至100℃，保持2小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至80℃，添加0.05千克氨基树脂，保持2小时；然后降温至60℃，依次添加42.25千克的醋酸乙烯酯单体，0.05千克的引发剂，升温至78℃，反应1小时，升温至82℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，6小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到100千克的改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4.取制得的改性聚醋酸乙烯乳液84千克倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为300转/分钟，依次添加15千克EVA乳液，0.2千克防霉剂，0.8千克消泡剂，搅拌2小时后，得到烟用包装胶。

实施例3

1.将0.9千克醋酸乙烯酯，3千克有机硅单体，8千克丙烯酸酯单体，4千克丙烯酸单体，0.5千克反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2.将0.08千克引发剂用14.8千克去离子水溶解配成溶液B；

3.在反应器中添加34.56千克的去离子水，5千克的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为140转/分钟，升温至95℃，保持1.6小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至65℃，添加0.04千克的氨基树脂，保持1.6小时；然后降温至55℃，依次添加29.1千克的醋酸乙烯酯单体，0.02千克的引发剂，升温至78℃，反应0.8小时，升温至81℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，5小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到100千克的改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4.取制得的改性聚醋酸乙烯乳液74千克倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为280转/分钟，依次添加25千克EVA乳液，0.2千克防霉剂，0.8千克消泡剂，搅拌2小时后，得到烟用包装胶。

实施例4

1.将1.8千克醋酸乙烯酯，4千克有机硅单体，6千克丙烯酸酯单体，2千克丙烯酸单体，0.1千克反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2.将0.2千克引发剂用18.22千克去离子水溶解配成溶液B；

3.在反应器中添加27.33千克的去离子水，6千克的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为190转/分钟，升温至100℃，保持2小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至80℃，添加0.05千克的氨基树脂，保持1.2小时；然后降温至60℃，依次添加34.2千克的醋酸乙烯酯单体，0.1千克的引发剂，升温至77℃，反应1小时，升温至82℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，6小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到100千克的改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4.取制得的改性聚醋酸乙烯乳液77千克倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为270转/分钟，依次添加21.6千克EVA乳液，0.4千克防霉剂，1千克消泡剂，搅拌2小时后，得到烟用包装胶。

实施例5

1.将3.7千克醋酸乙烯酯，5千克有机硅单体，9千克丙烯酸酯单体，2.6千克丙烯酸单体，0.2千克反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2.将0.13千克引发剂用9千克去离子水溶解配成溶液B；

3.在反应器中添加36千克的去离子水，1千克的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为190转/分钟，升温至100℃，保持1.8小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至62℃，添加0.03千克的氨基树脂，保持2小时；然后降温至58℃，依次添加33.3千克的醋酸乙烯酯单体，0.04千克的引发剂，升温至78℃，反应1小时，升温至81℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，6小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到100千克的改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4.取制得的改性聚醋酸乙烯乳液80千克倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为260转/分钟，依次添加19.2千克EVA乳液，0.3千克防霉剂，0.5千克消泡剂，搅拌1.2小时后，得到烟用包装胶。

Claims (10)

1.一种卷烟用环保高速包装胶，其特征在于，含有下述质量分数的原料：改性聚醋酸乙烯乳液69-84％，聚乙烯-醋酸乙烯乳液15-30％，防霉剂0.1-0.5％和消泡剂0.1-1％；其中改性聚醋酸乙烯乳液的含有下述质量分数的原料制成：醋酸乙烯酯23-45％，有机硅单体1-5％，丙烯酸酯单体5-10％，丙烯酸单体1-5％，聚乙烯醇1-6％，氨基树脂0.01-0.05％，反应型乳化剂0.1-0.5％，引发剂0.2-0.6％和去离子水45-50.4％；

制备采用共聚法，包括步骤：

1)将占醋酸乙烯酯总量1-5％的醋酸乙烯酯，1-5％有机硅单体，5-10％丙烯酸酯单体，1-5％丙烯酸单体，0.1-0.5％反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2)将占引发剂总量60-80％的引发剂用占去离子水总量20-40％的去离子水溶解配成溶液B；

3)在反应器中添加剩余全部去离子水，1-6％的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为100-200转/分钟，升温至90-100℃，保持1-2小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至60-80℃，添加0.01-0.05％氨基树脂，保持1-2小时；然后降温至40-60℃，依次添加剩余醋酸乙烯酯单体，剩余引发剂，升温至76-78℃，反应0.5-1小时，升温至80-82℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，3-6小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4)将69-84％改性聚醋酸乙烯乳液倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为200-300转/分钟，依次添加15-30％EVA乳液，0.1-0.5％防霉剂，0.1-1％消泡剂，搅拌1-2小时后，得到烟用包装胶。

2.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述EVA乳液固含量为55％，粘度为1200-2200mPa.s。

3.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述防霉剂为1,2-苯异噻唑-3-酮。

4.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述消泡剂为选自乙醇和辛醇的一种或两种。

5.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述有机硅单体为选自乙烯基三甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷的一种或两种。

6.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸异辛酯的一种或任意组合。

7.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述丙烯酸单体为丙烯酸和甲基丙烯酸的一种或任意组合。

8.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，所述聚乙烯醇单体为1799和1788的一种或任意组合。

9.如权利要求1所述的环保高速包装胶，其特征在于，反应型乳化剂为2-烯丙基醚-3-羟基丙烷-1-磺酸钠和烷基酚烯丙基聚醚硫酸钠一种或任意组合；引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵的一种或任意组合。

10.如权利要求1所述的环保高速包装胶的制备方法，其特征在于，采用共聚法，包括步骤：

1)将占醋酸乙烯酯总量1-5％的醋酸乙烯酯，1-5％有机硅单体，5-10％丙烯酸酯单体，1-5％丙烯酸单体，0.1-0.5％反应型乳化剂充分混合得到预乳化单体A；

2)将占引发剂总量60-80％的引发剂用占去离子水总量20-40％的去离子水溶解配成溶液B；

3)在反应器中添加剩余全部去离子水，1-6％的聚乙烯醇，开启搅拌，搅拌速度设为100-200转/分钟，升温至90-100℃，保持1-2小时，直到聚乙烯醇完全溶解，降温至60-80℃，添加0.01-0.05％氨基树脂，保持1-2小时；然后降温至40-60℃，依次添加剩余醋酸乙烯酯单体，剩余引发剂，升温至76-78℃，反应0.5-1小时，升温至80-82℃，同时滴加预乳化单体A以及溶液B，3-6小时内滴完，并确保预乳化单体A先添加完，降至室温，过滤出料得到改性聚醋酸乙烯乳液，待用；

4)将69-84％改性聚醋酸乙烯乳液倒入釜中，开启搅拌，搅拌速度设为200-300转/分钟，依次添加15-30％EVA乳液，0.1-0.5％防霉剂，0.1-1％消泡剂，搅拌1-2小时后，得到烟用包装胶。