CN105176457B - 一种环保水性粘合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保水性粘合剂，由多种原料复配而成，原料包括改性淀粉水乳液、VAE乳液、水溶性纤维素衍生物、松香水乳液。该水性粘合剂可适用于不同塑‑纸‑木‑绒布之间的粘合，具有良好的初粘性及最终粘合效果，且具有可合适于流水线实施，无污染，不霉变，可长期粘合不脱胶，可广泛应用于包装粘合领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性粘合剂，尤其涉及一种环保的，可适用于包装盒中塑-纸-木-绒布之间粘合的具有优异初粘性及粘合效果的水性粘合剂。
背景技术
随着保护环境、珍惜资源的理念日益深入人心，对胶黏剂的高固含量、无溶剂、水性、光固化等环境友好因素和低温固化、废弃物再生利用等节能技术越来越重视，并不断加大研究开发力度。在软包装领域，欧美发达国家软包装复合生产中使用的主要是无溶剂型胶黏剂和水性胶黏剂。目前, 我国95%以上的软包装生产采用的是溶剂型胶黏剂, 使用最多、性能最好是溶剂型双组分聚氨酯胶黏剂。由于溶剂型胶黏剂具有优良的柔软性、耐低温及耐蒸煮性、易操作性和广泛的适应性, 且国内软包装行业的干式复合设备目前只适用于溶剂型胶黏剂。此外, 环保型胶黏剂在性能方面也还有一定的局限性。与溶剂型胶黏剂相比，水性胶黏剂具有无溶剂释放、环境友好、无毒、不可燃、使用安全、成本低等优点，固含量可高达50%-60%，具有上胶量少、黏结强度高的优势。水性聚氨酯（PU）胶黏剂、丙烯酸乳液、EVA共聚乳液等。同时，在粘合剂领域，全球的趋势是逐步实现绿色化的同时采用生物质材料制备，很多生物质本身即拥有非常好的粘合性，如淀粉、木质素液、各种胶体等。其中，淀粉胶已广泛应用于各种纸板粘合领域，但其仍然存在一定的问题，如容易霉变，防水性差，故多种改性方法均被用于提高淀粉胶的防水性。但对于塑料或皮革材料，淀粉胶的粘性仍无法达到要求。
在软包装领域，尤其是礼盒包装领域，由于所涉及材料品类较多，尤其涉及大量纸-塑、木-布基材的粘合，除对最终粘合效果的要求外，由于自动化或流水型工艺的需要，需要上胶后快速的粘合，尤其是包装盒具有较多的转角结构，其张力导致包装材料很粘实现牢固的初粘，同时，由于工艺流程的需要，还对胶水的开放时间具有较高的要求，而这些就对胶的初粘性及终粘性提出了很高的要求，目前的生物质环保胶产品单独使用无法达到自动化上胶和出口要求粘合性的要求。所以，在目前的包装盒胶装领域，仍采用粘合性优势显著的黄胶或药水糊。如可开发一种具有优异初粘性及终粘性，且满足一定开放时间的生物质环保水性胶，无疑将具有巨大的市场。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前生物质胶初粘性及终粘性差的缺陷，提供一种可适用于包装中塑-纸-木-绒布之间粘合的具有优异初粘性及粘合效果的水性生物质环保粘合剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种环保水性粘合剂，由多种原料复配而成，包括改性淀粉水乳液、VAE乳液、水溶性纤维素衍生物、松香乳液。
各组分的质量份数比例为：
改性淀粉水乳液： 40-60份
VAE乳液：20-40份
水溶性纤维素衍生物：0.5-1.5份
松香水乳液：5-10份
其特征在于：所述改性淀粉水乳液的制备为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的反应容器中加入聚乙烯醇和蒸馏水（质量浓度为200g/L），升温至80℃，搅拌器以200rpm的速度进行搅拌，至聚乙烯醇溶解，然后降温至60oC并恒温，加入1/3的醋酸乙烯酯单体、后加入阴离子乳化剂及pH值缓冲剂，保持乳液pH值介于6-8之间，使得溶液充分乳化，静止10min后，开始加入1/3的引发剂水溶液和交联剂水溶液(两者质量浓度均为80g/L)，反应30 min后，体系升温至70℃，再加入1/3的引发剂和交联剂水溶液，后开始滴加剩余的2/3醋酸乙烯酯单体，lh滴加完单体，后升温至85℃，此时烧瓶内出现蓝色荧光，再加入剩余的引发剂、交联剂溶液并加入水溶性淀粉，150rpm速度搅拌使之充分反应60min后，调节pH=7，停止反应，得到产品，产品外观为乳白色黏稠状液体；
其中，所述水溶性淀粉的质量为聚乙烯醇质量的50%-100%之间，醋酸乙烯酯单体的质量为淀粉的质量的100%-200%之间，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，其质量用量介于醋酸乙烯酯质量的5%-10%之间，所述引发剂为过硫酸钾，其用量介于醋酸乙烯酯质量的1.5%-3%之间，阴离子乳化剂的的用量介于醋酸乙烯酯质量的1.5%-3%之间。
进一步，水溶性纤维素衍生物为羟乙基纤维素或羟乙基甲基纤维素与羟乙基羧甲基纤
维素的混合物，所述复合物中羟乙基与羧甲基的摩尔比介于4：1-8：1之间。
进一步，所述VAE乳液由至少两种具有不同玻璃转变温度的VAE乳液组成，其中至少包含一种玻璃化转变温度低于0℃的VAE乳液，且此玻璃化转变温度低于0℃的VAE乳液含量不低于总VAE乳液质量的30%。
进一步，所述VAE乳液的固含量不低于55%。
进一步，所述松香水乳液的制备为将一定量固体松香树脂加入沸水中，并逐步加入表面活性剂，搅拌形成乳液。其中，松香和水的质量比例介于1:5-1:8之间，松香和表面活性剂的质量比介于10:1-15:1之间。表面活性剂为阴离子表面活性剂，优选的，采用十二烷基硫酸钠。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的示例性实施方法。但这些实施方法仅为示范性目的，而本发明不限于此。
实施例1
一种环保水性粘合剂，由多种原料复配而成，包括改性淀粉水乳液、VAE乳液、水溶性纤维素衍生物、松香水乳液。
各组分的质量份数比例为：
改性淀粉水乳液：65份
VAE乳液：32份
水溶性纤维素衍生物：0.75份
松香水乳液：7份
进一步，所述改性淀粉水乳液的制备为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的反应容器中加入聚乙烯醇和蒸馏水（质量浓度为200g/L），升温至80℃，搅拌器以200rpm的速度进行搅拌，至聚乙烯醇溶解，然后降温至60oC并恒温，加入1/3的醋酸乙烯酯单体、后加入阴离子乳化剂及pH值缓冲剂，保持乳液pH值介于6-8之间，使得溶液充分乳化，静止10min后，开始加入1/3体积的引发剂水溶液、交联剂水溶液(两者质量浓度均为80g/L)，反应30 min后，体系升温至70℃，再加入1/3体积的引发剂和交联剂水溶液，后开始滴加剩余醋酸乙烯酯单体，lh滴加完单体，后升温至85℃，此时烧瓶内出现蓝色荧光，再加入剩余的引发剂、交联剂溶液并加入水溶性淀粉，150rpm速度搅拌使之充分反应60min后，调节pH=7，停止反应，产品外观为乳白色黏稠状液体。其中，聚乙烯醇的质量为400g，改性淀粉水乳液的质量为320g，醋酸乙烯酯的质量为460g，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺的质量为28.4g，引发剂过硫酸钾的质量为8.74g，阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠的质量为9.23g。
所述水溶性纤维素衍生物为羟乙基纤维素与羟乙基羧甲基纤维素的混合物。 其摩尔比为3:1，其中，羟乙基纤维素中羟乙基的取代度为1.2，羟乙基羧甲基纤维素中羟乙基的取代度为1.1，羧甲基的取代度为0.8。
所述VAE乳液由两种具有不同玻璃转变温度的VAE乳液组成，其中一种为玻璃化转变温度低于0℃的VAE乳液，为德国瓦克的VAE920乳液，一种为玻璃化转变温度高于室温的VAE乳液，为台湾大连化学DA102VAE乳液，其中VAE920乳液的质量为总乳液质量的45%。
所述VAE乳液的固含量为58%。
所述松香水乳液的制备为将一定量固体松香树脂加入沸水中，并逐步加入阴离子表面活性剂，搅拌形成乳液。其中，松香树脂和水的质量比为1:6，松香树脂和表面活性剂的质量比为12:1。阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
实施例2
一种环保水性粘合剂，由多种原料复配而成，包括改性淀粉水乳液、VAE乳液、水溶性纤维素衍生物、松香乳液。
各组分的质量份数比例为：
改性淀粉水乳液：70份
VAE乳液：30份
水溶性纤维素衍生物：1份
松香水乳液：7.5份
进一步，改性淀粉水乳液的制备为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的反应容器中加入聚乙烯醇和蒸馏水（质量浓度为200g/L），升温至80 oC，搅拌器以200rpm的速度进行搅拌，至聚乙烯醇溶解，然后降温至60oC并恒温，加入1/3的醋酸乙烯酯单体、后加入阴离子乳化剂及pH值缓冲剂，保持乳液pH值介于6-8之间，使得溶液充分乳化，静止10min后，开始加入1/3体积的引发剂水溶液和交联剂水溶液(两者质量浓度均为80g/L)，反应30 min后，体系升温至70℃，再加入1/3的引发剂和交联剂水溶液，后开始滴加剩余醋酸乙烯酯单体，lh滴加完单体，后升温至85℃，此时烧瓶内出现蓝色荧光，再加入剩余的引发剂、交联剂溶液并加入水溶性淀粉，150rpm速度搅拌使之充分反应60min后，调节pH=7，停止反应，产品外观为乳白色黏稠状液体。其中，聚乙烯醇的质量为520g，改性淀粉水乳液的质量为370g，醋酸乙烯酯的质量为460g，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺的质量为32.5g，引发剂过硫酸钾的质量为9.17g，阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠的质量为10.34g。
所述水溶性纤维素衍生物为羟乙基纤维素与羟乙基羧甲基纤维素的混合物，其摩尔比为3.5:1，其中，羟乙基纤维素中羟乙基的取代度为1.1，羟乙基羧甲基纤维素中羟乙基的取代度为0.8，羧甲基的取代度为0.9。
所述VAE乳液由两种具有不同玻璃转变温度的VAE乳液组成，其中一种为玻璃化转变温度低于0℃的VAE乳液，为德国瓦克的VAE920乳液，一种为玻璃化转变温度高于室温的VAE乳液，为川维705VAE乳液，其中VAE920乳液的质量为总乳液质量的40%。
所述VAE乳液的固含量为56%。
所述松香水乳液的制备为将一定量固体松香树脂加入沸水中，并逐步加入阴离子表面活性剂，搅拌形成乳液。其中，松香树脂和水的质量比为1:6，松香树脂和表面活性剂的质量比为12:1。阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
Claims (4)
1.一种环保水性粘合剂，由多种原料复配而成，包括改性淀粉水乳液、VAE乳液、水溶性纤维素衍生物、松香水乳液；各组分的质量份数比例为：
改性淀粉水乳液：40-60份
VAE乳液：20-40份
水溶性纤维素衍生物：0.5-1.5份
松香水乳液：5-10份
其特征在于：所述改性淀粉水乳液的制备为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的反应容器中加入聚乙烯醇和蒸馏水，使得聚乙烯醇在蒸馏水中的质量浓度达到200g/L，升温至80℃，搅拌器以200rpm的速度进行搅拌，至聚乙烯醇溶解，然后降温至60℃并恒温，加入1/3的醋酸乙烯酯单体、后加入阴离子乳化剂及pH值缓冲剂，保持乳液pH值介于6-8之间，使得溶液充分乳化，静止10min后，开始加入1/3的引发剂水溶液和交联剂水溶液，引发剂水溶液和交联剂水溶液的质量浓度均为80g/L，反应30min后，体系升温至70℃，再加入1/3的引发剂和交联剂水溶液，后开始滴加剩余的2/3醋酸乙烯酯单体，lh滴加完单体，后升温至85℃，此时烧瓶内出现蓝色荧光，再加入剩余的引发剂、交联剂溶液并加入水溶性淀粉，150rpm速度搅拌使之充分反应60min后，调节pH＝7，停止反应得到产品，产品外观为乳白色黏稠状液体；其中，所述水溶性淀粉的质量为聚乙烯醇质量的50％-100％之间，醋酸乙烯酯单体的质量为淀粉的质量的100％-200％之间，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，其质量用量介于醋酸乙烯酯质量的5％-10％之间，所述引发剂为过硫酸钾，其用量介于醋酸乙烯酯质量的1.5％-3％之间，阴离子乳化剂的用量介于醋酸乙烯酯质量的1.5％-3％之间。
其特征还在于：所述VAE乳液由至少两种具有不同玻璃转变温度的VAE乳液组成，其中至少包含一种玻璃化转变温度低于0℃的VAE乳液，且此玻璃化转变温度低于0℃的VAE乳液含量不低于总VAE乳液质量的30％。
2.如权利要求1所述一种环保水性粘合剂，其特征在于：水溶性纤维素衍生物为羟乙基纤维素或羟乙基甲基纤维素与羟乙基羧甲基纤维素的混合物，所述混合物中羟乙基与羧甲基的摩尔比介于4：1-8：1之间。
3.如权利要求1所述一种环保水性粘合剂，其特征在于：所述VAE乳液的固含量不低于55％。
4.如权利要求1所述一种环保水性粘合剂，其特征在于：所述松香水乳液为采用阴离子表面活性剂乳化的松香树脂水乳液。
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