CN105482738B - 一种适用于高速过胶机专用纸‑塑粘合水性粘合剂 - Google Patents

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Abstract

一种适用于高速过胶机专用纸‑塑粘合水性粘合剂，由多种原料复配而成，原料包括水性乙烯‑醋酸乙烯乳液组合物、水性丙烯酸乳液、水性增粘乳液、纤维素衍生物及表面活性剂。该环保水性粘合剂可适用于粘合纸与塑料膜或塑料盒，具有良好的初粘性及终粘性，且具有可适应高速过胶机，无污染，不霉变，可广泛应用于包装领域。

Description

一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂
技术领域
本发明涉及一种水性粘合剂及其制备方法，尤其涉及一种环保的，具有优异初粘性及终粘性的适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂及其制备方法。
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。
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、基材的粘合，如礼盒采用纸材覆盖塑料盒等，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，而上胶机由于其高速特性，往往胶层非常薄，且开放时间较长，这就需要水性胶具有更好的湿粘性和粘合效果，而目前的水性胶很难达到要求，必须多种不同化学结构的聚合物复配得以实现。如可开发一种具有优异初粘性及终粘性，且满足高速过胶水机的专用水性环保胶以适用于纸-塑基材的粘合，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纸-塑基材之间采用高速过胶机粘合时现有水性粘合剂粘合初粘性及终粘性差，无法满足粘合要求的缺陷，提供一种环保的，具有优异初粘性及终粘性的适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，由多种原料复配而成，原料包括水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物、水性丙烯酸乳液、水性增粘乳液、纤维素衍生物及表面活性剂。其中，各组分质量份数比例如下：
水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物： 40-70 份
水性丙烯酸乳液：10-20份
水性增粘乳液：5-12份
纤维素衍生物：0.5-1份
表面活性剂：1-3份
其特征还在于：所述水性乙烯-醋酸乙烯乳液（VAE）组合物由两种或两种以上不同玻璃化转变温度的VAE乳液混合组成，其中至少有一种VAE乳液的玻璃化转变温度高于30度，且玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液占所有VAE乳液总质量的30%-50%之间。
进一步，优选的，玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液占所有VAE乳液总质量的40%-50%之间。
进一步，所述水性丙烯酸乳液的合成方法为：
A：以丙二醇甲醚醋酸酯作为底料，将过氧化二苯甲酰(BPO)溶于丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、己二酸、丁二酸酐的混合液中，并将混合液逐步滴加到底料中，加温至70-80℃，保持回流，2-3 h 滴加完毕。保温2h 后，补加少量BPO进一步保温反应1h，确保残存自由基不会影响下一步合成。
混合液中各组分丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、己二酸、丁二酸酐占混合液中的质量分数为45-60%，25-40%，4-8 %和8-18 %，底料与混合液的质量比为1:1.4-1.8， BPO加入总量为混合液质量的1.2%。
B：将A得到反应液降温至60℃，向反应瓶中加入对羟基苯甲醚，将催化剂三乙烯二胺溶解于甲基丙烯酸乙酯中一起投入反应瓶，在100-110℃之间保温反应，2 h 后开始测量酸值，1 h 测1 次，直到酸价降至50 mgKOH/g以下，降温到60℃，加入氨水中和，出料得到丙烯酸预乳化料B；
其中对羟基苯甲醚与A中混合液的质量比为0.31-0.45；甲基丙烯酸乙酯与A中混合液的质量比为0.26-0.48，其中的催化剂三乙烯二胺为甲基丙烯酸乙酯质量的0.8-1.6%；
C：将丙烯酸预乳化料B通过减压旋蒸去除溶剂，投入质量介于减压旋蒸后产物150%-250%的去离子水，并加入减压旋蒸后产物质量3%-5%的十二烷基磺酸钠，以转速为400-600rad/min转速搅拌10-20min后，得到均匀水性丙烯酸乳液。
进一步，所述水性增粘乳液为以PVA为乳化剂的水性松香乳液或水性烯萜树脂乳液中的一种，其固含量介于50-55%之间。
进一步，所述纤维素衍生物为羟乙基纤维素和羟丙基纤维素的一种或两者任意比例混合。
进一步，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，如十二烷基磺酸钠。
进一步，所述适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂的制备过程为：在高速捏合机中先后投入水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物中的各组分，在转速为150-250rmp下搅拌20分钟，后投入水性丙烯酸乳液及一半质量的表面活性剂，并于150-250rmp下搅拌20分钟，后缓慢投入纤维素衍生物，并于300-600 rmp下搅拌20分钟，后与混合乳液中放入微孔布包裹的多孔氧化铝颗粒，吸水并调节混合乳液的固含量至60-70%之间，后加入水性增粘乳液并投入另一半质量的表面活性剂，于300-600 rmp下搅拌20分钟后出料。
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
一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，由多种原料复配而成，原料包括水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物、水性丙烯酸乳液、水性增粘乳液、纤维素衍生物及表面活性剂。其中，各组分质量份数比例如下：
水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物： 55 份
水性丙烯酸乳液：15份
水性增粘乳液：7.5份
纤维素衍生物：0.75份
表面活性剂：2份
其特征还在于：所述水性乙烯-醋酸乙烯乳液（VAE）组合物由两种不同玻璃化转变温度的VAE乳液混合组成，其中一种VAE乳液的玻璃化转变温度高于30度，且玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液占所有VAE乳液总质量的40%。
玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液选择瓦克公司的920型VAE乳液，玻璃化转变温度低于30度的VAE乳液选择台湾大连化工的DA102乳液；
所述水性丙烯酸乳液的合成方法为：
A：以丙二醇甲醚醋酸酯作为底料，将BPO溶于丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、己二酸、丁二酸酐的混合液中，并将混合液逐步滴加到底料中，加温至75℃，保持回流，2.5h滴加完毕。保温2h后，补加少量BPO，进一步保温反应1h，确保残存自由基不会影响下一步合成。
混合液中各组分丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、己二酸、丁二酸酐占混合液中的质量分数为48%，32%，6 %和14 %，底料与混合液的质量比为1:1.6， BPO加入总量为混合液质量的1.2%。
B：将A得到反应液降温至60℃，向反应瓶中加入对羟基苯甲醚，将催化剂三乙烯二胺溶解于甲基丙烯酸乙酯中一起投入反应瓶，在105℃下保温反应，2 h 后开始测量酸值，1h 测1 次，直到酸价降至50 mgKOH/g以下，降温到60℃，加入氨水中和，出料得到丙烯酸预乳化料B；
其中对羟基苯甲醚与A中混合液的质量比为0.36；甲基丙烯酸乙酯与A中混合液的质量比为0.32，其中的催化剂三乙烯二胺为甲基丙烯酸乙酯质量的1.2%。
C：将丙烯酸预乳化料B通过减压旋蒸去除溶剂，投入质量介于减压旋蒸后产物200%的去离子水，并加入减压旋蒸后产物质量4%的十二烷基磺酸钠，以转速为500rad/min转速搅拌15min后，得到均匀水性丙烯酸乳液。
所述水性增粘乳液为以PVA为乳化剂的水性松香乳液，其固含量为53%。
所述纤维素衍生物为羟乙基纤维素。
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
所述适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂的制备过程为：在高速捏合机中先后投入水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物中的各组分，在转速为200rmp下搅拌20分钟，后投入水性丙烯酸乳液及一半质量的表面活性剂，并于200rmp下搅拌20分钟，后缓慢投入纤维素衍生物，并于500rmp下搅拌20分钟，后与混合乳液中放入微孔布包裹的多孔氧化铝颗粒，吸水并调节混合乳液的固含量至65%，后加入水性增粘乳液并投入另一半质量的表面活性剂，于500 rmp下搅拌20分钟后出料。
实施例2
一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，由多种原料复配而成，原料包括水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物、水性丙烯酸乳液、水性增粘乳液、纤维素衍生物及表面活性剂。其中，各组分质量份数比例如下：
水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物： 60 份
水性丙烯酸乳液：12份
水性增粘乳液：10份
纤维素衍生物：0.8份
表面活性剂：2份
其特征还在于：所述水性乙烯-醋酸乙烯乳液（VAE）组合物由两种不同玻璃化转变温度的VAE乳液混合组成，其中一种VAE乳液的玻璃化转变温度高于30度，且玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液占所有VAE乳液总质量的45%。
玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液选择瓦克公司的920型VAE乳液，玻璃化转变温
度低于30度的VAE乳液选择瓦克公司的707KVAE乳液；
进一步，所述水性丙烯酸乳液的合成方法为：
A：以丙二醇甲醚醋酸酯作为底料，将过氧化二苯甲酰(BPO)溶于丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、己二酸、丁二酸酐的混合液中，并将混合液逐步滴加到底料中，加温至80℃，保持回流，2.5 h 滴加完毕。保温2h后，补加少量BPO进一步保温反应1h，确保残存自由基不会影响下一步合成。
混合液中各组分丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、己二酸、丁二酸酐占混合液中的质量分数为52%，32%，6%和10%，底料与混合液的质量比为1:1.5， BPO加入总量为混合液质量的1.2%；
B：将A得到反应液降温至60℃，向反应瓶中加入对羟基苯甲醚，将催化剂三乙烯二胺溶解于甲基丙烯酸乙酯中一起投入反应瓶，在105℃之间保温反应，2 h 后开始测量酸值，1 h 测1 次，直到酸价降至50 mgKOH/g以下，降温到60℃，加入氨水中和，出料得到丙烯酸预乳化料B；
其中对羟基苯甲醚与A中混合液的质量比为0.38；甲基丙烯酸乙酯与A中混合液的质量比为0.34，其中的催化剂三乙烯二胺为甲基丙烯酸乙酯质量的1.2%；
C：将丙烯酸预乳化料B通过减压旋蒸去除溶剂，投入质量介于减压旋蒸后产物220%的去离子水，并加入减压旋蒸后产物质量4.5%的十二烷基磺酸钠，以转速为500rad/min转速搅拌15min后，得到均匀水性丙烯酸乳液。
所述水性增粘乳液为以PVA为乳化剂的水性松香乳液，其固含量为53%。
所述纤维素衍生物为羟丙基纤维素。
所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
所述适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂的制备过程为：在高速捏合机中先后投入水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物中的各组分，在转速为220rmp下搅拌20分钟，后投入水性丙烯酸乳液及一半质量的表面活性剂，并于220rmp下搅拌20分钟，后缓慢投入纤维素衍生物，并于450 rmp下搅拌20分钟，后与混合乳液中放入微孔布包裹的多孔氧化铝颗粒，吸水并调节混合乳液的固含量至62%，后加入水性增粘乳液并投入另一半质量的表面活性剂，于450 rmp下搅拌20分钟后出料。

Claims (4)

1.一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，由多种原料复配而成，原料包括水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物、水性丙烯酸乳液、水性增粘乳液、纤维素衍生物及表面活性剂；其中，各组分质量份数比例如下：
水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物： 40-70份
水性丙烯酸乳液：10-20份
水性增粘乳液：5-12份
纤维素衍生物：0.5-1份
表面活性剂：1-3份
其特征还在于：所述水性乙烯-醋酸乙烯乳液（VAE）组合物由两种或两种以上不同玻璃化转变温度的VAE乳液混合组成，其中至少有一种VAE乳液的玻璃化转变温度高于30度，且玻璃化转变温度高于30度的VAE乳液占所有VAE乳液总质量的30%-50%之间；
其特征还在于：所述水性丙烯酸乳液的合成方法为：
A：以丙二醇甲醚醋酸酯作为底料，将BPO溶于丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、己二酸、丁二酸酐的混合液中，并将混合液逐步滴加到底料中，加温至70-80℃，保持回流，2-3 h滴加完毕，保温2h 后，补加少量BPO 进一步保温反应1h，确保残存自由基不会影响下一步合成；
混合液中各组分丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、己二酸、丁二酸酐占混合液中的质量分数为45-60%，25-40%，4-8 %和8-18 %，底料与混合液的质量比为1:1.4-1.8， BPO加入总量为混合液质量的1.2%；
B：将A得到反应液降温至60℃，向反应瓶中加入对羟基苯甲醚，将催化剂三乙烯二胺溶解于甲基丙烯酸乙酯中一起投入反应瓶，在100-110℃之间保温反应，2 h 后开始测量酸值，1 h 测1 次，直到酸价降至50 mgKOH/g以下，降温到60℃，加入氨水中和，出料得到丙烯酸预乳化料B；
其中对羟基苯甲醚与A中混合液的质量比为0.31-0.45；甲基丙烯酸乙酯与A中混合液的质量比为0.26-0.48，其中的催化剂三乙烯二胺为甲基丙烯酸乙酯质量的0.8-1.6%；
C：将丙烯酸预乳化料B通过减压旋蒸去除溶剂，投入质量介于减压旋蒸后产物150%-250%的去离子水，并加入减压旋蒸后产物质量3%-5%的十二烷基磺酸钠，以转速为400-600rad/min转速搅拌10-20min后，得到均匀水性丙烯酸乳液；
其特征还在于：所述适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂的制备过程为：在高速捏合机中先后投入水性乙烯-醋酸乙烯乳液组合物中的各组分，在转速为150-250rmp下搅拌20分钟，后投入水性丙烯酸乳液及50%的表面活性剂，并于150-250rmp下搅拌20分钟，后缓慢投入纤维素衍生物，并于300-600 rmp下搅拌20分钟，后于混合乳液中放入微孔布包裹的多孔氧化铝颗粒，吸水并调节混合乳液的固含量至60-70%之间，后加入水性增粘乳液并投入另50%的表面活性剂，于300-600 rmp下搅拌20分钟后出料。
2.如权利要求1所述的一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，其特征在于：所述水性增粘乳液为以PVA为乳化剂的水性松香乳液或水性烯萜树脂乳液中的一种，其固含量介于50-55%之间。
3.如权利要求1所述的一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，其特征在于：所述纤维素衍生物为羟乙基纤维素和羟丙基纤维素的一种或两者任意比例混合。
4.如权利要求1所述的一种适用于高速过胶机专用纸-塑粘合水性粘合剂，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂。
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