CN103865419A - 一种环保自交联型压敏胶带 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保自交联型压敏胶带，所述压敏胶带包括基材层以及压敏胶层,所述压敏胶层位于基材层的上表面，所述基材层的下表面还设置有光触媒层；所述基材层和光触媒层之间还设置有电晕层。本发明制备的多层结构的压敏胶带，能有效去除压敏胶中的甲醛等有毒物质，适用于封箱包装胶带、医用胶带、双面胶带、发泡胶带等多功能的特种胶带，以保证绿色环保、无醛无苯、安全卫生。

Description

一种环保自交联型压敏胶带

技术领域：

 本发明属于胶粘剂领域，适用国防、工业、农业、食品、医药、建筑类等包装领域及塑料不锈钢、玻璃板、异材保护膜，具体涉及一种环保自交联型压敏胶带。

 

背景技术：

     压敏胶带即为压力敏感的胶粘剂，必须具有相互依赖的初粘力、剥离力及持粘力。采用特种专用涂布设备，在BOPP、PET、PVC、PE(薄膜），纸、布等基材上，将溶剂型，水溶型，热熔型，橡胶型、压敏胶涂敷制成胶带成卷。由于压敏胶带具有高强、抗老化、抗紫外线、耐热、耐寒、耐酸碱、耐腐蚀、防水阻燃、绝缘、透明，美观等优异性能，当今，广泛用于包装、汽车、农业、纺织品、建筑装饰、通讯电缆、石油化工、医药卫生、食品、玩具、家具等各个领域，并迅速提升发展。

  压敏胶带的研究与制造涉及到高分子，表面化学，流体力学等多学科，由于粘接过程必须经历从液态转变成固态的状态变化，所以压敏胶带兼为液-固两重性的粘弹体。

当今，对粮食、蔬菜、水果、海鲜、乳品、糕点、水果、酒、茶等食品的包装、捆扎、商标、包装盒、桶、罐、袋的封口及加固，都必须达到甲醛、有机溶剂、游离单体等零释放。绿色环保型胶带适于商品在海、陆、空各种环境下的物流。如：特种医用胶带，在医院广泛用于急救，包扎，骨折固定，止血绷带，贴膏…等外科手术，口服、针剂、注射、静点、急救药品的密封包装用胶带更需无毒无害。室内装修、塑料、不锈钢、铝合金、幕墙、玻璃等板材、异型材的保护膜，服装，婴儿用品、玩具等各方面用的胶带必须达到安全环保、无毒无害。国际上美国FDA、日本PS对胶带的卫生方面的要求早已规定及立法。

参见图1，为现有技术中的压敏胶带的结构示意图，在基材上设置压敏胶，由于压敏胶含有三聚氰胺-甲醛树脂的含醛原料，会有甲醛的污染。  

 当今随着工业国际化进程的加快，人们物质生活水平的提高及环保意识的增强，甲醛、苯类（甲苯、二甲苯）、重金属（汞（Hg）砷（As）镉（Cr）锡（Sn））对人体危害颇受关注，生产无毒、无味、绿色环保型压敏胶带已势在必行。

 

发明内容：

   本发明的目的是提供一种安全、方便、高效使用的环保自交联型压敏胶带。

   乳液压敏胶是由多种单体形成的高分子物，按高分子链的形态分为：直链（线型）、支链（树枝型）、交联（网型）三种。交联方法分为自交联及外交联两种，外交联是加入外交联剂形成交联，自交联法是配方中加入有交联功能的交联单体，例如：甲基丙烯酸β羟乙酯(提供羟基-OH）丙烯酸提供（羧基-COOH），N-羟基丙烯酰胺（提供酰胺基），这些单体具有交联官能团有自交联能力，提高了压敏胶的耐水性，在受潮的条件下胶带也有较高的粘结强度。

本发明采用改进传统的压敏胶带层次结构：

在胶带的基材表面，BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜）无纺布、美纹纸等表面涂布高效的“纳米TiO2光触媒甲醛吸收剂”，本发明将光触媒技术这一高新技术引入胶带生产中，防止周围环境及压敏胶助剂中释放甲醛。

  光触媒技术是一种以纳米TiO2或SiO2为代表的具有光催化功能的光半导体材料，有较强的氧化性和还原性为三维链状结构，胶带生产中对基材表面进行特种处理，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能，有效地降解环境中有害、有毒气体对医药、食品包装物侵袭，并能杀灭多种细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，净化包装物。

   本发明还用正交设计改进配方：

   其中正交设计是研究多因素、多水平的一种设计方法。本发明将正交设计用于配方设计，根据压敏胶带在实际应用的性能要求，如：快粘性好、剥离强度高、耐水、透明、储存性良好、成本低等特点优选配方。

   在压敏胶的配方中，必须达到内聚力>粘合力>初粘力的三力平衡。在软单体、硬单体、交联单体的筛选中除去原配方中的三聚氰胺-甲醛树脂的含醛原料（外交联体），彻底消除压敏胶粘剂中的甲醛成分，对其他单体及助剂科学配方相互协调。

    本发明还提高了压敏胶的透明度：

在高级特种胶带中，尤其美观的花纹装饰板、不锈钢、色彩塑钢门窗、家具用的印字保护膜、印字包装胶带、提高透明性度是产品必然要求，本发明采用独特的提高透明度的配方，配入压敏胶可采用三种交联单体配合使用，其中包括以甲基丙烯酸、甲基丙烯酸β-羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺为原料，可以是一种或两种的复配，用量是单体总量的8%-10%；引发剂是过硫酸铵（乳液聚合专用）是单体总量的0.5%左右。

本发明采用采用低毒溶剂：

  在特种溶剂型胶带中，采用普通溶剂难以扭转在挥发过程中对环境的污染，现采用PMP(丙二醇单甲醚丙酸酯)，化学式为CH3 CH2 COOCH（CH3)CH2OCH，它具有无毒性，能代替有毒的芳烃类溶剂，防止胶带烘干后有残留溶剂渗透基材，污染包装物及环境。

本发明采用改进的涂布设备：

  由于胶带结构增加了光触媒除醛涂层，所以在生产线尾部增设了反贴装置，该反贴装置是压敏胶带生产线中在机尾部增加的一种特种装置，反贴特种涂层后再进行收卷。

   本发明的有益效果是：本发明制备的多层结构的压敏胶带，能有效去除压敏胶中的甲醛等有毒物质，适用于封箱包装胶带、医用胶带、双面胶带、发泡胶带等多功能的特种胶带，以保证绿色环保、无醛无苯、安全卫生。

 

附图说明

图1为本发明现有技术中普通胶带结构示意图；

图2为本发明的环保胶带结构示意图。

 

具体实施方式：

   以下内容将根据说明书附图对本发明的具体实施方式作详细说明：

   一、  水溶性聚丙烯酸酯乳液聚合压敏胶的合成

 1.正交设计优化配方

 1）软单体：丙烯酸丁酯（BA）和/或丙烯酸乙酯

 2）硬单体：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、醋酸乙烯酯（VAC）和/或苯乙烯(ST)等；

 3）交联单体：N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸（AA）和/或甲基丙烯酸β-羟乙酯；

   上述材料为工业级，按用户对产品的要求及特种用途进行软、硬、交联单体主要原料的品种筛选，乳液压敏胶的固含量约50%-55%，其中交联单体占总单体的8%-10%较为适中。使用前把好质量关，预处理合格后投料；

4）引发剂：过硫酸铵；

5）乳化剂：十二烷基苯磺酸钠和/或聚乙烯醇（PVA-1788)；

6）其他：去离子水、缓冲剂、消泡剂。

 【具体实施例1】正交设计优化配方如表1所示：

表  1

在本发明中该乳液压敏胶是由软单体、硬单体及交联单体，引发剂、乳化剂等科学配方，结合特种工艺，经自交联反应共聚而成。                  

2、乳液聚合工艺

  在上述实施例1中，乳液聚合工艺如下：

1）在反应釜中加入配方量的去离子水、乳化剂（十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇（PVA-1788先水溶））、缓冲剂、1/3过硫酸铵液（1:30水溶解）及混合单体（包括软、硬、交联单体）搅拌加热60-70℃进行预乳化10-20min；

2）将上述预乳化后的单体留釜内1/10打底，其余打到釜顶的一个高位滴加器，均匀地滴加釜中，平稳地进行高分子链的引发、增长及终止，使乳液聚合顺利进行；

3）将另2/3过硫酸铵水溶液打入另一高位滴加器中待用，引发剂的滴加速度应与反应时间、反应温度严密配合，用双滴加法控制反应釜中单体自由基的浓度平稳聚合，防止凝胶，并使单体转化率明显上升，保证胶的质量；

4）在反应釜中控制搅拌速度在60-65转/分，升温至75-80℃，观察冷凝器的回流管顺畅，以双滴加速度控制回流平稳，正常聚合；

5）经4-4.5h，将预乳化液滴完后，将剩余引发剂（过硫酸铵液）一次加入釜中，进行反应保温1h；

6）降温至60℃，按乳液聚合状况，适量加入消泡剂，搅拌后静止一段时间后放料。

本工艺的特征：在乳液聚合过程中，加入交联单体，在高分子链增长过程中，进行自交联，可提高压敏胶的粘接性、耐寒性及无毒性。另外，采取复合乳化剂（阴离子表面活化剂:非离子表面活化剂=1:3）可使共聚乳液的粒径细腻，储存稳定性良好。引发剂的用量及滴加速度，可调整高聚物的分子量，以呈最佳压敏性能。

   以上采用的是双滴加单体预乳化操作法，其中双滴加法是在乳液聚合的反应釜上加有两个滴加装置。一个滴加混合单体，一个滴加引发剂，操作时均匀控制阀门的滴加速度，均速的将两种料加入釜中，使高分子物的引发增长均匀细腻，性能稳定，制成胶的品质优良。

此法可消除游离单体，减少污染。同时，将外交联法改为自交联法，常规的外交联剂多采用三聚氰胺甲醛树脂，这样必定使压敏胶含有未反应的游离的甲醛，自交联法可以从根本上消除甲醛污染，从而确保绿色环保。

、乳液压敏胶测试方法

1）固含量X=G1/Gx100   G1干燥后试样质量/g   G：干燥前试样质量/g

2）180°剥离强度的测试GB/T2790-1995规定执行

3）游离单体转化率： 转化率=(实测固体含量-聚合前固体含量）X乳液总质量/全部单体质量X100%

4）甲醛含量：环保甲醛测定法

5）粘度测定：GB/T2794的规定执行。

特种纳米TiO2光触媒液的制备

按配方要求，将纳米TiO2充分溶解在一定量的无离子水中，并加入偶联剂等各种助剂在特殊条件下，使纳米TiO2呈细腻溶胶状态，再涂布到离型纸上备用，按意图采用反贴技术涂敷于BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜）基材上，制造环保型压敏胶带。

压敏胶带制备方法

 参见图2，为本发明的压敏胶带的结构示意图，所述压敏胶带包括四层结构，其中包括光触媒层1、电晕层2、基材层3以及压敏胶层4，压敏胶带的基材层3采用BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜）无纺布、美纹纸等；在其他实施例中，也可以只包括光触媒层1、基材层3以及压敏胶层4。

其中光触媒层1采用纳米光触媒甲醛吸收剂，防止周围环境及压敏胶助剂中释放甲醛。光触媒层1是一种以纳米TiO2或SiO2为代表的具有光催化功能的光半导体材料，有较强的氧化性和还原性为三维链状结构，胶带生产中对基材表面进行特种处理，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能，有效的降解环境中有害、有毒气体对医药、食品包装物侵袭，并能杀灭多种细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，净化包装物。

电晕层2对基材层3的下表面进行表面电晕处理，所用设备为功率可调型表面电晕处理机，电晕处理功率设置为 1.5kw ～ 2.5kw，以提高基材的表面能。

 压敏胶带制备过程如下：由于基材、压敏胶以及胶带形状性能及用途的不同，其制造方法及设备各异。例如：在机头将BOPP薄膜放卷前进行电晕处理（涂胶牢固），将制好的压敏胶从高位储罐打入胶槽中，用特种涂覆器将低粘度胶液，均匀的薄涂于BOPP薄膜上，同时，刮下过剩胶液。将涂好胶的薄膜送入烘干箱（箱体形状为拱形），烘箱长度约20米，线速度100M/min，干燥后的BOPP受拉伸力的作用高速卷曲，收卷时必须无皱折，不卷入空气，防止气泡产生，反贴光触媒层后，平整收卷。

   本发明将制作配方，工艺及设备的统一配合，该发明适用于封箱包装胶带、医用胶带、双面胶带、发泡胶带等多功能的特种胶带，以保证绿色环保、无醛无苯、安全卫生。对包装产品及环境的污染，符合美国FDA、日本PS规定的压敏胶带质量标准，便于大力推广及胶带产品质量的升级换代，市场前景广阔。

Claims (10)

1.一种环保自交联型压敏胶带，其特征在于，所述压敏胶带包括基材层(3)以及压敏胶层(4),所述压敏胶层（4）位于基材层（3）的上表面，其特征在于，所述基材层（3）的下表面还设置有光触媒层（1）。

2.根据权利要求1所述的压敏胶带，其特征在于，所述基材层（3）和光触媒层（1）之间还设置有电晕层（2）。

3.根据权利要求1所述的压敏胶带，其特征在于，所述压敏胶层（4）采用自交联法的正交设计，其配方包括软单体、硬单体和交联单体，其中软单体包括丙烯酸丁酯（BA）和/或丙烯酸乙酯，硬单体包括甲基丙烯酸甲酯（MMA）、醋酸乙烯酯（VAC）和/或苯乙烯(ST)，交联单体包括N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸（AA）和/或甲基丙烯酸β-羟乙酯。

4.根据权利要求3所述的压敏胶带，其特征在于，所述配方中还包括引发剂、乳化剂、去离子水、缓冲剂和消泡剂。

5.根据权利要求3所述的压敏胶带，其特征在于，交联单体的质量百分比占总单体的8%-10%。

6.根据权利要求4所述的压敏胶带，其特征在于，其中引发剂采用过硫酸铵，乳化剂采用十二烷基苯磺酸钠和/或聚乙烯醇。

7.根据权利要求4所述的压敏胶带，其特征在于，所述压敏胶层（4）采用的工艺方法包括以下步骤：

1）在反应釜中加入配方量的去离子水、乳化剂、缓冲剂、1/3引发剂及混合单体，搅拌加热60-70℃进行预乳化10-20min；

2）将上述预乳化后的单体留釜内1/10打底，其余打到釜顶的一个高位滴加器，均匀地滴加釜中，平稳地进行高分子链的引发、增长及终止，使乳液聚合顺利进行；

3）将另2/3引发剂的水溶液打入另一高位滴加器中待用，引发剂的滴加速度应与反应时间、反应温度严密配合，用双滴加法控制反应釜中单体自由基的浓度平稳聚合，防止凝胶，并使单体转化率明显上升，保证胶的质量；

在反应釜中控制搅拌速度在60-65转/分，升温至75-80℃，观察冷凝器的回

流管顺畅，以双滴加速度控制回流平稳，正常聚合；

经4-4.5h，将预乳化液滴完后，将剩余引发剂一次加入釜中，进行反应

保温1h；

降温至60℃，按乳液聚合状况，适量加入消泡剂，搅拌后静止一段时间

后放料。

8.根据权利要求1或2所述的压敏胶带，其特征在于，所述基材层（3）为BOPP、无纺布或美纹纸。

9.根据权利要求1或2所述的压敏胶带，其特征在于，所述光触媒层（1）

采用纳米TiO₂或SiO₂。

10.一种环保自交联型压敏胶带的制备方法，用于制备权利要求1-9之一所述的压敏胶带，其特征在于，所述方法在机头将基材层的薄膜放卷前进行电晕处理，将制好的压敏胶从高位储罐打入胶槽中，用特种涂覆器将低粘度胶液均匀地薄涂于薄膜上，同时，刮下过剩胶液；将涂好胶的薄膜送入烘干箱，烘箱长度约20米，线速度100M/min，干燥后的薄膜受拉伸力的作用高速卷曲，收卷时必须无皱折，不卷入空气，防止气泡产生，反贴光触媒层后，平整收卷。

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