CN105295582A - 一种酸奶不沾盖专用胶乳及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种酸奶不沾盖专用胶乳及其制备方法和应用，本发明采用特定配方和工艺，使制得的胶乳有很好的阻隔性能，延长了酸奶的保质期，而且具有良好的防水性能，解决了酸奶容易沾粘酸奶盖的问题，且胶乳粒径分布均匀、稳定性好，可达到常温下存放2年不破乳、无沉淀，安全性好、环保、能广泛运用于酸奶包装行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸奶不沾盖专用胶乳及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。
背景技术
随着经济的迅速发展和生活质量的不断提高，酸奶作为一种时尚健康的饮品，越来越受到人们的青睐；而它多元化的包装设计更是受到极大的关注。根据酸奶的性质和包装的特殊目的要求所选用的包装材料应具有高强度、高阻隔性、耐高温和低温性好、耐气候性好、包装操作适应性好、卫生安全、包装废弃物处理方便等，因此，目前市场上材质为塑料的酸奶杯及材质为铝箔复合膜的酸奶盖包装设计大受欢迎。
然而，此包装也有缺点存在，就是当我们在喝酸奶时总会发现酸奶盖上总会粘上一层厚厚的酸奶，扔掉既可惜又浪费，而舔着吃既不卫生又不雅观，给消费者带来了困扰。因此，需要一种能够不沾酸奶并仍然具有良好性能的酸奶盖，以克服此问题。于是，日本模拟荷叶不沾水的原理发明了不沾酸奶的酸奶盖，此技术方案并未公开且若进口此产品成本必定会大幅度升高。因此，国内需要一种能够涂覆于酸奶盖上的胶乳，使酸奶盖类似于荷叶一般，具有不沾酸奶的性能。可是，大量的研究证明荷叶的防水性能是一种受到乳突结构、空气和叶片表面蜡质的共同作用的效应：有蜡质涂层的乳突结构使叶片表面粗糙，空气填充这些乳突之间的间隙，当水滴落在叶片上时，一方面空气托起的液滴，并防止它浸润微细结构，另一方面，表面粗糙度和蜡质使液滴容易滑动；而经过大量试验表明：市面上普通的胶乳涂覆于酸奶盖上并不能形成如乳突结构般粗糙并具有蜡质的涂层，即利用市面上的普通乳胶涂覆于酸奶盖上并无法使酸奶盖具有防沾酸奶的性能，因此，需要一种专用胶乳，使其涂覆于酸奶盖上具有防沾酸奶的性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种酸奶不沾盖专用胶乳及其制备方法。其创新点在于：在酸奶盖表面涂布一层本发明的酸奶不沾盖专用胶乳，解决酸奶容易粘附在酸奶盖上的问题。在本发明酸奶不沾盖专用胶乳的制备过程中，添加了适量的有机硅单体和蜂蜡，同时结合合适的组分、含量及制备工艺，最终制得聚合物即为本发明的酸奶不沾盖专用胶乳，经涂布后由于此聚合物中不同化学性质的主链和支链之间的不相容便产生分子内的相分离，并且由于有机硅的表面能低，迁移排列在酸奶盖表面，在酸奶盖表面富集及蜂蜡具有蜡质的特性，使得酸奶盖表面变得粗糙并具有蜡质的特性；因此，制得的专用胶乳涂覆于酸奶盖上显示出较强的防水和蜡质的性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：酸奶不沾盖专用胶乳，由以下反应原料通过乳液聚合方式共聚而成，反应原料及重量份为：
(1)单体混合物50份，所述单体混合物包括占混合单体总重量80-85％的偏二氯乙烯、占混合单体总重量8-12％的甲基丙烯酸甲酯、占混合单体总重量5-10％的有机硅单体、占混合单体总重量0.3-0.7％的蜂蜡和占混合单体总重量0.3-0.7％的甲基丙烯酸；所述有机硅单体为甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、甲基乙烯基氯硅烷、氯硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷中的一种；
(2)引发剂，所述引发剂为过硫酸钠0.08-0.1份；
(3)种子聚合乳化剂，所述种子聚合乳化剂为十二烷基苯磺酸酸钠0.06-0.1份；
(4)乳化剂，所述乳化剂为仲链烷基磺酸钠1-2份；
(5)助剂，所述助剂包括醋酸铵0.012份和氯化亚铁0.0005份。
本发明还提供所述酸奶不沾盖专用胶乳的制备方法，采用种子聚合方法制备，具体制备步骤包括：
(1)混合单体配制：将所述偏二氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、有机硅单体、蜂蜡和甲基丙烯酸混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将所述仲链烷基磺酸钠加水稀释至10份，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠加入去离子水4份中进行搅拌混合，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水32份、所述助剂、所述种子聚合乳化剂加入反应釜中，封釜，通氮气置换5次，抽真空，吸入5％混合单体作为种子单体，冷分散1h，升温45℃，以8kg/36h的加料速度泵入引发剂溶液升温至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；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡0.05份，抽真空，底阀不打开脱吸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值调节剂三乙胺或氢氧化钾调节pH值2-2.5，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
本发明还提供所述酸奶不沾盖专用胶乳在涂覆酸奶盖上的应用。
本发明还提供涂覆所述酸奶不沾盖专用胶乳的酸奶盖。
取本发明制得的专用胶乳涂覆于酸奶盖(即铝箔复合膜)上进行检测，测得的氧气透过率0.2-0.8cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.3-0.8g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，相对于常规铝箔复合膜，其阻隔性能加强，保证酸奶的保质期甚至延长其保质期。另外，本发明的专用胶乳涂覆于酸奶盖上后测得的表面粗糙度为58462-80254nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为118-135°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。由此可见，本发明的酸奶不沾盖专用胶乳不仅具有很好的阻隔性能，延长了酸奶的保质期，而且具有良好的防水性能，解决了酸奶容易沾粘酸奶盖的问题；进一步地，在本发明的制备方法的真空脱吸步骤前，加入微晶石蜡，起到了消泡作用，改善真空脱吸效果，从而降低单体残留量(偏氯乙烯单体残留量≤1mg/kg或未检出)，并且微晶石蜡冷却后呈固态，能够通过过滤进行回收利用；本发明采用特定的加料时间和工艺控制参数，使制得的胶乳粒径分布均匀、稳定性好，可达到常温下存放2年不破乳、无沉淀，安全性好、环保、能广泛运用于酸奶包装行业。
具体实施方式
实施例1
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯80kg、甲基丙烯酸甲酯12kg、甲基氯硅烷7kg、蜂蜡0.3kg和甲基丙烯酸0.7kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠2kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠120g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取样品进行检测，氧气透过率0.3cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.5g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为58462nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为118°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
实施例2
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯82kg、甲基丙烯酸甲酯8kg、苯基氯硅烷9kg、蜂蜡0.4kg和甲基丙烯酸0.6kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠3kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠180g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠140g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取样品进行检测，氧气透过率0.2cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.3g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为73546nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为130°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
实施例3
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯83kg、甲基丙烯酸甲酯10kg、甲基乙烯基氯硅烷6kg、蜂蜡0.4kg和甲基丙烯酸0.6kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠4kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠200g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠160g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取样品进行检测，氧气透过率0.8cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.6g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为80254nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为135°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
实施例4
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯84kg、甲基丙烯酸甲酯10kg、氯硅烷5kg、蜂蜡0.5kg和甲基丙烯酸0.5kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠4kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠200g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取样品进行检测，氧气透过率0.6cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.8g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为68465nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为128°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
实施例5
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯85kg、甲基丙烯酸甲酯9kg、γ-氯丙基三氯硅烷5kg、蜂蜡0.4kg和甲基丙烯酸0.6kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠2kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠180g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠180g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取本发明制得的专用胶乳涂覆于酸奶盖即铝箔复合膜上后进行检测，本发明的专用胶乳涂覆于酸奶盖上后测得的氧气透过率0.2cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.5g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为59684nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为122°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
实施例6
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯80kg、甲基丙烯酸甲酯9kg、氯硅烷10kg、蜂蜡0.7kg和甲基丙烯酸0.3kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠2kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠120g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取样品进行检测，氧气透过率0.6cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.5g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为66486nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为125°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
实施例7
(1)混合单体配制：将偏二氯乙烯83kg、甲基丙烯酸甲酯10kg、甲基乙烯基氯硅烷6kg、蜂蜡0.6kg和甲基丙烯酸0.4kg混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将仲链烷基磺酸钠4kg加去离子水稀释至20kg，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠160g加入去离子水8kg中进行搅拌混合制成引发剂溶液，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水64kg、助剂醋酸铵24g、氯化亚铁1g、种子聚合乳化剂十二烷基苯磺酸钠200g加入200L反应釜中，封釜，用氮气置换5次，抽真空，吸入5％(重量)的步骤1制得的混合单体，冷分散1h，升温至45℃，以8kg/36h的速度连续泵入配制好的引发剂，控制反应温度为55℃，当压力降至0.01-0.03MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡100g，抽真空，底阀不打开脱吸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，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
取本发明制得的专用胶乳涂覆于酸奶盖即铝箔复合膜上后进行检测，本发明的专用胶乳涂覆于酸奶盖上后测得的氧气透过率0.4cc/m2·24h(检测标准：GB/T19789-2005)，水蒸汽透过率0.3g/m2·24h(检测标准：GB/T215297-2008)，涂覆于酸奶盖上后测得铝箔复合膜表面的粗糙度为75367nm(检测仪器：OCA20视频光学接触角测定仪)，与水的接触角为132°(检测仪器：NahoscopeⅢA原子力探针显微镜)。
Claims (5)
1.一种酸奶不沾盖专用胶乳，其特征在于：该胶乳由以下反应原料通过乳液聚合方式共聚而成，反应原料及重量份为：
(1)单体混合物50份，所述单体混合物包括占混合单体总重量80-85％的偏二氯乙烯、占混合单体总重量8-12％的甲基丙烯酸甲酯、占混合单体总重量5-10％的有机硅单体、占混合单体总重量0.3-0.7％的蜂蜡和占混合单体总重量0.3-0.7％的甲基丙烯酸；
(2)引发剂，所述引发剂为过硫酸钠0.08-0.1份；
(3)种子聚合乳化剂，所述种子聚合乳化剂为十二烷基苯磺酸酸钠0.06-0.1份；
(4)乳化剂，所述乳化剂为仲链烷基磺酸钠1-2份；
(5)助剂，所述助剂包括醋酸铵0.012份和氯化亚铁0.0005份。
2.根据权利要求1所述的酸奶不沾盖专用胶乳，其特征在于：所述的有机硅单体为甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、甲基乙烯基氯硅烷、氯硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷中的一种。
3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的酸奶不沾盖专用胶乳的制备方法，其特征在于采用种子聚合方法制备，具体制备步骤包括：
(1)混合单体配制：将所述偏二氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、有机硅单体、蜂蜡和甲基丙烯酸混合后高速搅拌2h，备用；
(2)乳化剂配制：将所述仲链烷基磺酸钠加水稀释至10份，高速搅拌混匀，备用；
(3)引发剂配制：将所述过硫酸钠加入去离子水4份中进行搅拌混合，备用；
(4)种子聚合反应：将去离子水或软水32份、所述助剂、所述种子聚合乳化剂加入反应釜中，封釜，通氮气置换5次，抽真空，吸入5％混合单体作为种子单体，冷分散1h，升温45℃，以8kg/36h的加料速度泵入引发剂溶液升温至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；
(5)乳液聚合：向种子胶乳中泵入配制好的乳化剂、剩余的混合单体，15小时加完，当压力降至0-0.01MPa时，反应结束；加微晶石蜡0.05份，抽真空，底阀不打开脱吸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值调节剂三乙胺或氢氧化钾调节pH值2-2.5，过滤，即得到本发明的酸奶不沾盖专用胶乳。
4.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的酸奶不沾盖专用胶乳在涂覆酸奶盖上的应用。
5.涂覆根据权利要求1至2中任一权利要求所述的酸奶不沾盖专用胶乳的酸奶盖。
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