CN106147686B - 环保型水性聚氨酯吸塑油 - Google Patents

环保型水性聚氨酯吸塑油 Download PDF

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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 (1)

1.一种水性聚氨酯吸塑油在泡壳与纸卡粘结材料中的应用,所述水性聚氨酯吸塑油包括以下以重量份数表示的原料:
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数均分子量为2500~3700的聚烯烃多元醇;
所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸;
所述稀释剂为丙酮。
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