CN106147686A - 环保型水性聚氨酯吸塑油 - Google Patents

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Abstract

环保型水性聚氨酯吸塑油，对环境友好，适应温度范围较宽，在70℃以下不会有回粘现象，一定低温环境下不会发脆，且纸卡过油后可存放8个月，避免浪费，易形成生产规划。以下以重量份数表示：聚合物多元醇：42～45；脂肪族二异氰酸酯:4～5.8；二月桂酸二丁基锡作为催化剂：0.002～0.008；亲水扩链剂：0.5～2.5；三乙胺，作为中和剂:0～0.6；乙二胺，作为后扩链剂:0.01～0.2；丙酮，作为稀释剂35～50；纯水:49～50。本产品环保，在应用性能上，更稳定，适应范围更宽，不会出现热粘冷脆的现象，手感度及流平性更好，热压温度低，柔韧性好，曲折不脱胶，对各种吸塑包装材料有优异的附着力。

Description

环保型水性聚氨酯吸塑油
技术领域
本发明涉及一种应用在包装行业的吸塑油，属于胶黏剂领域。
背景技术
吸塑油是应用在包装行业一种胶黏剂，用于中华白卡/金银卡/镭射纸/白板纸等纸板与PET/APET/PETG/PVC等泡壳通过吸塑粘接，分为亮光和哑光两种，目前主要应用于牙刷，电池，儿童玩具，电子产品，文具，日用品等包装行业，这种包装形式的优点在于使产品可视化及避免其产品受潮或者污染，保证产品质量。
吸塑包装的吸塑热合封装工艺为：泡壳与涂有吸塑油的纸卡压合，同时使用电加热或高周波方式将泡壳与纸卡加热，软化后的泡壳与熔化后的吸塑油进行牢固的粘合，冷却后，泡壳、吸甥油、纸卡形成一体，完成吸塑封装过程。在进行吸翅热合封装时，吸塑油在加热下产生粘合作用，将纸卡与泡壳牢固粘合。目前吸塑油包装工艺已经应用成熟，吸塑油最早出现的体系是油性丙烯酸吸塑油，使用的溶剂为苯类，这种油性吸塑油在粘接强度及工艺在吸塑包装都比较适合，但会对环境产生污染，随着人们对经济效益和环境利益的平衡，吸塑油正在经历由油性的吸塑油转为环保型的水性吸塑油。
水性吸塑油目前市场上使用的环保型为水性丙烯酸吸塑油，适用温度为－10℃至40℃，温度低尤其在北方冬季应用时会产生开裂，且纸卡过水性丙烯酸吸塑油后没有及时热封，放置一到两周时间就失效，水性丙烯酸吸塑油使用过程能耗高，吸塑温度大多数在240度左右，节能方面欠缺。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术不足，首次提出一种水性聚氨酯吸塑油，对环境友好，适应温度范围比较宽，在70℃以下不会有回粘现象，一定低温环境下不会发脆，且纸卡过油后可以存放8个月，避免材料浪费，容易形成生产规划，水性聚氨酯吸塑油的吸塑温度在130度左右，使用能耗大大低于水性丙烯酸吸塑油；水性聚氨酯由于含有氨基甲酸酯基团、脲基团、缩二脲基团等在对基材的附着力上更优，性能稳定。
本发明技术方案表征为：
一种水性聚氨酯吸塑油，包括以下以重量份数表示：
聚合物多元醇：42～45
脂肪族二异氰酸酯:4～5.8
二月桂酸二丁基锡作为催化剂：0.002～0.008
亲水扩链剂：0.5～2.5
三乙胺，作为中和剂:0～0.6
乙二胺，作为后扩链剂:0.01～0.2
丙酮，作为稀释剂35～50
纯水:49～50
所述聚合物多元醇为：数均分子量为3000～5500的己二酸、对苯二甲酸酐－二乙二醇类的聚酯多元醇；数均分子量为1500～2500的乙二酸－新戊二醇的聚酯多元醇；数均分子量为1500～2500的1、4丁二醇类的聚酯多元醇且均分子量为2500～3700的聚烯烃多元醇。
所述脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。
所述亲水扩链剂是二羟甲基丙酸、二氨基磺酸钠的一种或两种共同应用。
所述稀释剂选择是丙酮，最后经抽真空冷凝回收。
本发明的水性聚氨酯吸塑油可分为亮光型和哑光型，合成好的聚氨酯乳液中加入纳米气相二氧化硅，一般添加量为本发明产品的10％～20％，就可以制得哑光光油，添加量根据所需光泽度来添加。本发明产品应用于吸塑包装中，提升吸塑油产品的稳定性，适应环境范围更大，吸塑温度适中。
本发明产品水性聚氨酯吸塑油的生产工艺为：
将聚合物多元醇于100度抽真空1小时，然后加入脂肪族二异氰酸酯在(85～90)℃反应(2～4)小时，同时添加少量的催化剂，然后再加入亲水扩链剂，反应时间及反应温度因亲水扩链剂不同：
1，选择二羟甲基丙酸亲水扩链剂需要在(85～90)℃反应(2～3)小时，然后再加稀释剂降温到(65～70)℃反应(3～4)小时，再加入三乙胺中和反应5分钟，依据预聚体黏度加入稀释剂降低黏度，再加纯水进行乳化，最后加入后扩链剂，乳化完成后进行抽真空经冷凝回收稀释剂；
2，选择二氨基磺酸钠亲水扩链剂，先加入稀释剂降温降黏度，在(50～55)℃反应(1～2)小时，根据预聚体黏度添加适当稀释剂，加入纯水乳化后同时加入后扩链剂，乳化完成后抽真空经冷凝回收稀释剂；
本发明产品在选择合成原材料上，根据被粘接的材料特性及满足环保安全方面考虑，被粘接材料主要为纸卡及泡壳，结合这两种被粘材料的特性，选择配方体系及合成工艺路线，使本发明产品更能满足吸塑包装行业的应用需求。
本发明产品以水作为分散体，环保，在应用性能上，水性聚氨酯吸塑油应用性能比水性丙烯酸吸塑油更稳定，适应环境范围更宽，不会出现热粘冷脆的现象，手感度及流平性更好，热压温度低，柔韧性好，曲折不脱胶，对各种吸塑包装材料有优异的附着力。
说明书附图
图1为各个实施例剥离强度测试曲线图。
具体实施方式
以下给出各个实施例用来支持本发明技术方案。实施例中用到的各个原料，均为市售，其中：数均分子量为3000～5500的己二酸、对苯二甲酸酐－二乙二醇类的聚酯多元醇:华峰基团PT-2512
数均分子量为1500～2500的乙二酸－新戊二醇的聚酯多元醇:华峰基团PE-5556
数均分子量为1500～2500的1、4丁二醇类的聚酯多元醇:青岛宇田化工CMA-44
其它原材料均为市售分析纯，国药购买。
实施例1
将20.52KG子量为5000的对苯二甲酸酐－二乙二醇、16.42KG分子量为2000的乙二酸－新戊二醇、7.66KG分子量为2000的1、4丁二醇聚酯多元醇加入反应釜，
加热到100℃抽真空1小时，降温到80℃加入4.65KG异佛尔酮二异氰酸酯及0.003KG二月桂酸二丁基锡催化剂，注意控制温度，在(85～90)℃下反应2.5小时，加入0.55KG二羟甲基丙酸亲水扩链剂在(85～90)反应2.5小时，然后降温加10KG丙酮稀释剂在(65～70)℃继续反应3小时，根据预聚体黏度添加25KG稀释剂同时加入0.38KG三乙胺进行中和反应5分钟，加入49.80KG纯水进行乳化，纯水加完后接着加入0.016KG二乙胺进行后扩链，加完后继续搅拌30分钟后进行抽真空冷凝回收稀释剂。
实施例2
将19.36KG分子量为5000的对苯二甲酸酐－二乙二醇、14.52KG分子量为2000的乙二酸－新戊二醇、8.71KG分子量为2000的1、4丁二醇聚酯多元醇加入反应釜，加热到100℃抽真空1小时，降温到80℃加入5.49KG异佛尔酮二异氰酸酯及0.004KG二月桂酸二丁基锡催化剂，注意控制温度，在(85～90)℃下反应4小时，然后降温加20KG丙酮稀释剂，加入2.34KG二氨基磺酸钠亲水扩链剂在(50～55)℃继续反应1小时，根据预聚体的黏度加入24KG的稀释剂，加入49.38KG纯水进行乳化，纯水加完后接着加入0.19KG二乙胺进行后扩链，加完后继续搅拌30分钟后进行抽真空冷凝回收稀释剂。
实施例3
将17.59KG分子量为3500的己二酸－二乙二醇、10.05KG分子量为2500的乙二酸－新戊二醇、15.79KG分子量为2000的1、4丁二醇聚酯多元醇加入反应釜，加热到100℃抽真空1小时，降温到80℃加入5.74KG二环已基甲烷二异氰酸酯及0.005KG二月桂酸二丁基锡催化剂，注意控制温度，在(85～90)℃下反应2.5小时，加入0.58KG二羟甲基丙酸亲水扩链剂在(85～90)反应2.5小时，然后降温加10KG丙酮稀释剂在(65～70)℃继续反应3小时，根据预聚体黏度添加30KG稀释剂同时加入0.40KG三乙胺进行中和反应5分钟，加入49.82KG纯水进行乳化，纯水加完后接着加入0.017KG二乙胺进行后扩链，加完后继续搅拌30分钟后进行抽真空冷凝回收稀释剂。
实施例4
将21.05KG分子量为5000的对苯二甲酸酐－二乙二醇、14.07KG分子量为2500的聚烯烃多元醇、8.98KG分子量为2000的1、4丁二醇聚酯多元醇加入反应釜，
加热到100℃抽真空1小时，降温到80℃加入4.71KG二环已基甲烷二异氰酸酯及0.005KG二月桂酸二丁基锡催化剂，注意控制温度，在(85～90)℃下反应2.5小时，加入0.85KG二羟甲基丙酸亲水扩链剂在(85～90)反应2.5小时，然后降温加15KG丙酮稀释剂在(65～70)℃继续反应3小时，根据预聚体黏度添加22KG稀释剂同时加入0.59KG三乙胺进行中和反应5分钟，加入49.69KG纯水进行乳化，纯水加完后接着加入0.025KG二乙胺进行后扩链，加完后继续搅拌30分钟后进行抽真空冷凝回收稀释剂。
实施例5
将16.92KG分子量为4000的对苯二甲酸酐－二乙二醇、16.92KG分子量为3000的聚烯烃多元醇、10.15KG分子量为2000的1、4丁二醇聚酯多元醇加入反应釜，
加热到100℃抽真空1小时，降温到80℃加入3.29KG异佛尔酮二异氰酸酯及1.13KG六亚甲基二异氰酸酯及0.002KG二月桂酸二丁基锡催化剂，注意控制温度，在(85～90)℃下反应4小时，然后降温加23KG丙酮稀释剂，加入1.98KG二氨基磺酸钠亲水扩链剂在(50～55)℃继续反应1小时，根据预聚体的黏度加入15KG的稀释剂，加入49.48KG纯水进行乳化，纯水加完后接着加入0.13KG二乙胺进行后扩链，加完后继续搅拌30分钟后进行抽真空冷凝回收稀释剂。
实施例6
将14.30KG分子量为3000的对苯二甲酸酐－二乙二醇、19.86KG分子量为2500的乙二酸－新戊二醇、9.21KG分子量为2000的1、4丁二醇聚酯多元醇加入反应釜，
加热到100℃抽真空1小时，降温到80℃加入3.87KG二环已基甲烷二异氰酸酯及1.59KG六亚甲基二异氰酸酯及0.006KG二月桂酸二丁基锡催化剂，注意控制温度，在(85～90)℃下反应2.5小时，加入0.83KG二羟甲基丙酸亲水扩链剂在(85～90)反应2.5小时，然后降温加13KG丙酮稀释剂在(65～70)℃继续反应3小时，根据预聚体黏度添加30KG稀释剂同时加入0.58KG三乙胺进行中和反应5分钟，加入49.73KG纯水进行乳化，纯水加完后接着加入0.029KG二乙胺进行后扩链，加完后继续搅拌30分钟后进行抽真空冷凝回收稀释剂；
哑光吸塑油用实施例中的4、5分别加入水性聚氨酯乳液5％的气相二氧化硅，光泽度在30％以下；
六个实施例的剥离强度对比(选择做剥离强度的材料是厚度为025mm、长×宽为15cm×2.5cmPET)图1中的6条曲线顺序对应六个实施方案.
图1中的数字顺序分别对应案例中的1、2、3、4、5、6；
六个实施例的耐低温测试及六个实施样品的耐高温测试,见表1：
样品 零下20度 样品 80度
实施例1 无开胶 实施例1 无开胶
实施例2 无开胶 实施例2 无开胶
实施例3 无开胶 实施例3 无开胶
实施例4 无开胶 实施例4 无开胶
实施例5 无开胶 实施例5 无开胶
实施例6 无开胶 实施例6 无开胶
六个实施例在70度下的表面情况及六个实施样品吸塑包装后的粘结效果，见表2：
六个实施例涂布吸塑油后放置8个月再吸塑包装的粘结效果，见表3：
样品 破纸率％ 样品 破纸率％ 样品 破纸率％
实施例1 99％ 实施例3 100％ 实施例5 98％
实施例2 100％ 实施例4 100％ 实施例6 100％
六个实施例吸塑包装温度测试，见表4：
温度 100℃/破纸率 110℃/破纸率 120℃/破纸率 130℃/破纸率
实施例1 70％ 80％ 85％ 100％
实施例2 50％ 70％ 80％ 100％
实施例3 65％ 70％ 75％ 98％
实施例4 70％ 85％ 85％ 100％
实施例5 70％ 85％ 90％ 100％
实施例6 60％ 65％ 75％ 98％
从图1以及表1-表4中试验测试分析，水性聚氨酯吸塑油的物理应用性能适应性更广，水性聚氨酯吸塑油运输环境从-20℃～70℃之间，比现有技术的运输环境-10℃～40℃范围更宽；水性聚氨酯吸塑油涂布于纸卡上放置8个月仍旧可以产生粘结力，现有技术放置2个月，本发明产品更能适合灵活规划生产量；本发明产品的吸塑温度为130℃就能达到吸塑行业应用，比现有技术240℃节省能源；
本发明产品基本物理数据为：
外观：乳白色
固含量：45％～50％
粘度：≤1000mpa·s/27℃
pH值：6.00～9.00。

Claims (2)

1.一种水性聚氨酯吸塑油，其特征在于，包括以下以重量份数表示：
聚合物多元醇：42～45
脂肪族二异氰酸酯:4～5.8
二月桂酸二丁基锡作为催化剂：0.002～0.008
亲水扩链剂：0.5～2.5
三乙胺，作为中和剂:0～0.6
乙二胺，作为后扩链剂:0.01～0.2
丙酮，作为稀释剂35～50
纯水:49～50。
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯吸塑油，其特征在于，所述聚合物多元醇为：数均分子量为3000～5500的己二酸、对苯二甲酸酐－二乙二醇类的聚酯多元醇；
数均分子量为1500～2500的乙二酸－新戊二醇的聚酯多元醇；
数均分子量为1500～2500的1、4丁二醇类的聚酯多元醇且均分子量为2500～3700的聚烯烃多元醇。
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