CN106753087A - 一种水性环保万能胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水性环保万能胶及其制备方法，胶液由乳状液与增粘树脂物理混合配制而成，乳状液由SBS、SIS树脂与单体醋酸乙烯和丙烯酸酯类在乳液中通过添加多种助剂进行共聚反应制得，选用包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸的混合单体对SBS、SIS树脂进行接枝改性，本发明的水性环保万能胶在乳状液制备完成后与增粘树脂混合即可，使用时无需任何溶剂，且成膜后的膜透明性好且弹性和韧性大大提高，耐寒性极佳，本发明的水性环保万能胶表面能接近聚烯烃材料，因此对聚烯烃具有较好的粘接效果，对未经表面处理的聚烯烃材料有较高的粘接强度。

Description

一种水性环保万能胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂领域，特别的，涉及一种水性环保万能胶及其制备方法。
背景技术
现有的SBS树脂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物)胶粘剂大部分是甲苯或混合溶剂型的，在使用过程中，由于甲苯等有机溶剂挥发被人体吸收而危害人的身体健康，同时对环境造成污染，水性胶粘剂由于基本上没有溶剂而使用较广泛，现有的水性胶粘剂存在以下问题：1)耐水性不好；2)对表面能低的材料粘接强度小；3)没有做到绝对的无挥发性。
另外，溶剂型胶粘剂被广泛应用于PET膜、BOPP膜、PP膜、PE膜和PC膜等聚烯烃材料的粘接，PET膜、BOPP膜、PP膜、PE膜和PC膜等聚烯烃材料由于缺少极性基团、弱边界层发生破坏、表面能低等因素而较难粘接。为提高聚烯烃材料的粘接性能，通常采用两种途径：一是用化学试剂、火焰、电晕、等离子体等技术对聚烯烃材料进行表面处理，提高聚烯烃材料的表面能，此方法虽然有一定的效果，但受设备、操作、生产成本等条件的限制；二是开发低表面能的胶粘剂，使与聚烯烃材料的表面能相匹配，但现有低表面能的胶粘剂很难完全不用溶剂，大多存在少量溶剂。
中国专利201310605288.0公开了一种改性无皂丙烯酸乳液胶粘剂及其制备方法，该方案在其制备的第一步将增粘改性树脂溶解于由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸混合而成的单体中，使增粘改性树脂与单体发生聚合反应，由于增粘树脂具有阻聚作用，该胶粘剂因反应缓慢而较难生成。
因此，现有技术中，需要一种水性环保、耐水性好、粘接强度大、对难粘材料粘接性能好，且反应快、制备工艺简便的胶粘剂来解决这些问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种水性环保万能胶及其制备方法，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种水性环保万能胶，由先聚合配制好乳状液后再将所述乳状液与增粘树脂物理混合配制得到，制备所述乳状液的原料包括以下质量份的组分：SBS树脂和/或SIS树脂共80～120份(优选SBS树脂60～90份，SIS树脂20～30份)、 甲基丙烯酸甲酯20～30份、醋酸乙烯20～30份、丙烯酸丁酯80～100份、甲基丙烯酸0.45～0.7份、丙烯酸0.45～0.7份以及乳化剂、缓冲剂、引发剂和水。
进一步的，所述乳化剂包括第一乳化剂和第二乳化剂两种，且第二乳化剂为乳化剂SAS2～2.5份，第一乳化剂与第二乳化剂不同，且第一乳化剂为3～4份，优选第一乳化剂为NP-40，所述引发剂为过硫酸铵0.45～0.55份，所述缓冲剂为碳酸氢钠1.2～2份，所述乳状液的原料所包括的水为200～280份，优选230～250份。
制备乳状液的步骤包括将SBS树脂和/或SIS树脂溶入甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸丁酯的混合单体溶液中，所述乳状液中不包含有机溶剂。
所述水性环保万能胶的制备方法为：先将SBS树脂和/或SIS树脂溶入甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸丁酯的混合单体溶液中并加入部分水和部分或全部的乳化剂制备得到预乳化液一，将部分预乳化液一与水、部分引发剂、全部缓冲剂混合发生共聚反应得到共聚物A，将剩余的预乳化液一、甲基丙烯酸和丙烯酸混合制得预乳化液二，将预乳化液二、共聚物A以及引发剂混合反应并降温后得到所述乳状液，将降温后的乳状液与增粘树脂物理混合即得所述水性环保万能胶。
进一步的，所述水性环保万能胶的制备方法包括如下步骤：
1)将甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合单体溶液，在反应釜一中将SBS树脂和/或SIS树脂与混合单体溶液混合，使SBS树脂和/或SIS树脂完全溶解于混合单体中，加入50～80份纯水、2～2.5份第一乳化剂和全部乳化剂SAS预乳化制成预乳化液一；
2)往反应釜二中加入150～200份纯水、剩余的第一乳化剂和全部的碳酸氢钠，升温至80～83℃，事先将过硫酸铵用水溶解得到过硫酸铵水溶液，加入10～15wt％的过硫酸铵水溶液，搅拌并使温度保持在80～83℃，向反应釜二中加入一部分步骤1中的所述预乳化液一，保温反应一段时间；
3)在剩余的预乳化液一中加入甲基丙烯酸与丙烯酸制得预乳化液二，完成步骤2之后往反应釜二中加入预乳化液二，预乳化液二加入反应釜二中的用时为4.5～6小时，反应温度78～82℃，加入预乳化液二的过程中间歇性的加入35～55wt％的过硫酸铵水溶液；
4)加完预乳化液二后，保温反应1～2小时，保温温度80～82℃，保温的过程中加入剩余的过硫酸铵水溶液，保温完后降至45℃以下即完成乳状液的制备；
乳状液制备完后，将乳状液与增粘树脂物理混合即得所述水性环保万能胶。
所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵与水的配比为过硫酸铵：水＝20～25：1。
进一步的，步骤1中在反应釜一中将SBS树脂与SIS树脂中的一种或两种与混合单体混合时，在40～50℃的温度下溶解1小时。
进一步的，步骤1中SBS树脂和/或SIS树脂完全溶解于混合单体后，加入纯水、乳化剂NP-40和乳化剂SAS搅拌20～30分钟完成预乳化并备用。
进一步的，步骤2中将预乳化液一加入反应釜二中的用时为10～15分钟，且该步骤中加入的预乳化液一的质量占其总质量份的4％～6％，继续保温反应20～30分钟。
进一步的，步骤3中滴加预乳化液二的过程中每隔30分钟滴加总量的4％的过硫酸铵水溶液。
进一步的，步骤4中滴加过硫酸铵水溶液分两次加入，时间间隔为30分钟。
进一步的，乳状液与增粘树脂物理混合的温度为45℃以下。
优选的，所述增粘树脂采用松香树脂或萜烯树脂。
有益效果：本发明利用SBS、SIS等高分子材料中的不饱和键与单体醋酸乙烯和丙烯酸酯类在乳液中通过添加多种助剂进行共聚反应制得了一种高性能水性环保乳液，选用包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸的混合单体对SBS、SIS树脂进行接枝改性，以提高其内聚力和粘接强度。
由于丙烯酸丁酯均聚物的玻璃化温度Tg为-56℃，比甲基丙烯酸甲酯均聚物的玻璃化温度Tg(105℃)低得多，因此，将具有长而柔侧基的丙烯酸酯类引入到刚性的SBS/SIS树脂及聚甲基丙烯酸甲酯主链上，可使SBS/MMA/BA接枝共聚物的胶膜变软，起到内增塑的作用，使得胶膜变柔顺，同时增强了接枝物的粘附性能，有利于被粘物表面的吸附浸润。
本发明中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯作为主单体聚合成高分子乳液，并接枝SBS、SIS树脂形成共聚物，醋酸乙烯与丙烯酸两种单体作为辅助单体，可进一步精细的调节共聚物的分子量与共聚性，使得胶水固化后所粘接的材料各部分粘接强度都很均匀，且粘接强度大。
本发明的水性环保万能胶在乳状液制备完成后与增粘树脂混合即可，使用时无需任何溶剂，且成膜后的膜透明性好且弹性和韧性大大提高，耐寒性极佳，本发明的水性环保万能胶，其表面能为32mJ·m-2，接近聚烯烃材料的30mJ·m-2，因此对聚烯烃具有较好的粘接效果，且对未经表面处理的聚烯烃材料有较高的粘接强度。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下为对本发明的实施例的详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一
实施例一的水性环保万能胶，由乳状液与增粘树脂物理混合配制而成，乳状液的原料包括以下组分及质量份：
SBS树脂：75份；
SIS树脂：25份；
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：25份；
醋酸乙烯(VAC)：25份；
丙烯酸丁酯(BA)：90份；
甲基丙烯酸(MAA)：0.6份；
丙烯酸(AA)：0.6份；
过硫酸铵：0.5份；
乳化剂NP-40：3.5份；
乳化剂SAS：2.2份；
碳酸氢钠：1.5份；
纯水：245份。
实施例一的乳状液的配制过程包括以下步骤：
1)将甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合单体，在反应釜一中将SBS树脂与混合单体混合，使SBS树脂完全溶解于混合单体中，在40～50℃的温度下溶解1小时，加入65份纯水、2份乳化剂NP-40和全部乳化剂SAS搅拌25分钟制成预乳化液一；
2)往反应釜二中加入剩余的纯水、剩余乳化剂NP-40和全部的碳酸氢钠，升温至80～83℃，加入0.05质量份的过硫酸铵水溶液，搅拌并使温度保持在80～83℃，滴加步骤1所制得的预乳化液一，滴加时间12分钟，滴加总量为预乳化液一的总质量的5％，继续保温反应25分钟；
3)步骤2中预乳化液滴加完后，在剩余的预乳化液一中加入甲基丙烯酸与丙烯酸制得预乳化液二，预乳化液一滴加完并保温反应完后，往反应釜二中滴加预乳化液二，滴加时间5小时，反应温度78～82℃，滴加预乳化液二的过程中，每隔30分钟滴加过硫酸铵水溶液总量的4％，共加入总量的50％；
4)滴加完预乳化液二后，保温反应1.5小时，保温温度：80～82℃，保温的过程中加入 剩余的过硫酸铵水溶液，保温完后降至45℃以下即完成乳状液的制备；
乳状液制备完后，将乳状液与增粘树脂混合。
实施例一中，增粘树脂采用松香树脂。
实施例一的过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵与水的配比为过硫酸铵：水＝22：1，
实施例二
实施例二的水性环保万能胶，由乳状液与增粘树脂物理混合配制而成，乳状液的原料包括以下组分及质量份：
SBS树脂：60份；
SIS树脂：20份；
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：20份；
醋酸乙烯(VAC)：20份；
丙烯酸丁酯(BA)：80份；
甲基丙烯酸(MAA)：0.45份；
丙烯酸(AA)：0.45份；
过硫酸铵：0.45份；
乳化剂NP-40：3份；
乳化剂SAS：2份；
碳酸氢钠：1.2份；
纯水：250份。
实施例二的乳状液的配制过程包括以下步骤：
1)将甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合单体，在反应釜一中将SBS树脂与混合单体混合，使SBS树脂完全溶解于混合单体中，在40～50℃的温度下溶解1小时，加入65份纯水、2份乳化剂NP-40和全部乳化剂SAS搅拌25分钟制成预乳化液一；
2)往反应釜二中加入剩余的纯水、剩余乳化剂NP-40和全部的碳酸氢钠，升温至80～83℃，加入0.05质量份的过硫酸铵水溶液，搅拌并使温度保持在80～83℃，滴加步骤1所制得的预乳化液一，滴加时间12分钟，滴加总量为预乳化液一的总质量的5％，继续保温反应25分钟；
3)步骤2中预乳化液滴加完后，在剩余的预乳化液一中加入甲基丙烯酸与丙烯酸制得预乳化液二，预乳化液一滴加完并保温反应完后，往反应釜二中滴加预乳化液二，滴加时间5小时，反应温度78～82℃，滴加预乳化液二的过程中，每隔30分钟滴加过硫酸铵水溶液总量的4％，共加入总量的50％；
4)滴加完预乳化液二后，保温反应1.5小时，保温温度：80～82℃，保温的过程中加入剩余的过硫酸铵水溶液，保温完后降至45℃以下即完成乳状液的制备；
乳状液制备完后，将乳状液与增粘树脂混合。实施例二中，增粘树脂采用松香树脂。
实施例二的过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵与水的配比为过硫酸铵：水＝22：1
实施例三
实施例三的水性环保万能胶，由乳状液与增粘树脂物理混合配制而成，乳状液的原料包括以下组分及质量份：
SBS树脂：90份；
SIS树脂：30份；
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：30份；
醋酸乙烯(VAC)：30份；
丙烯酸丁酯(BA)：100份；
甲基丙烯酸(MAA)：0.7份；
丙烯酸(AA)：0.7份；
过硫酸铵：0.55份；
乳化剂NP-40：4份；
乳化剂SAS：2.5份；
碳酸氢钠：2份；
纯水：230份。
实施例三的乳状液的配制过程包括以下步骤：
1)将甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合单体，在反应釜一中将SBS树脂与混合单体混合，使SBS树脂完全溶解于混合单体中，在40～50℃的温度下溶解1小时，加入65份纯水、2份乳化剂NP-40和全部乳化剂SAS搅拌25分钟制成预乳化液一；
2)往反应釜二中加入剩余的纯水、剩余乳化剂NP-40和全部的碳酸氢钠，升温至80～83℃，加入0.05质量份的过硫酸铵水溶液，搅拌并使温度保持在80～83℃，滴加步骤1所制得的预乳化液一，滴加时间12分钟，滴加总量为预乳化液一的总质量的5％，继续保温反应25分钟；
3)步骤2中预乳化液滴加完后，在剩余的预乳化液一中加入甲基丙烯酸与丙烯酸制得预乳化液二，预乳化液一滴加完并保温反应完后，往反应釜二中滴加预乳化液二，滴加时 间5小时，反应温度78～82℃，滴加预乳化液二的过程中，每隔30分钟滴加过硫酸铵水溶液总量的4％，共加入总量的50％；
4)滴加完预乳化液二后，保温反应1.5小时，保温温度：80～82℃，保温的过程中加入剩余的过硫酸铵水溶液，保温完后降至45℃以下即完成乳状液的制备；
乳状液制备完后，将乳状液与增粘树脂混合。
实施例三中，增粘树脂采用松香树脂。
实施例三的过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵与水的配比为过硫酸铵：水＝22：1
为了验证本发明的有益效果，将实施例一、实施例二、实施例三与现有市面上的溶剂型胶粘剂及水性胶粘剂的效果进行对比，效果对比如表1所示：
表1中第三列聚烯烃材料粘接强度测试的实验条件为：用拉力实验机测试将粘接在一起的聚烯烃材料拉离所需施加的力的强度。
表1中第四列成膜后的透明度测试设备采用分光光度计。
表1中第五列耐寒性能为胶液固化后适应的温度下限范围值。
表1中第六列弹性/韧性测试的实验条件为：用拉力实验机测试胶粘剂成膜后的拉伸变形、断裂范围。
表1中第七列耐水性的测试条件为：用沸水蒸煮。
表1
从表1可以看出，本发明的水性环保万能胶在挥发物、聚烯烃材料粘接强度、成膜后的透明度、耐寒性能、弹性/韧性、耐水性方面的综合性能比市面上的溶剂型及水性胶粘剂均要好，因此，相对于现有的胶粘剂，本发明有明显的改进效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性环保万能胶，其特征在于，所述水性环保万能胶为由先聚合好乳状液后再将所述乳状液与增粘树脂物理混合配制得到，制备所述乳状液的原料包括以下质量份的组分：SBS树脂和/或SIS树脂共80～120份、甲基丙烯酸甲酯20～30份、醋酸乙烯20～30份、丙烯酸丁酯80～100份、甲基丙烯酸0.45～0.7份、丙烯酸0.45～0.7份以及乳化剂、缓冲剂、引发剂和水。
2.根据权利要求1所述的水性环保万能胶，其特征在于，其中SBS树脂60～90份，SIS树脂20～30份。
3.根据权利要求1所述的水性环保万能胶，其特征在于，所述乳化剂包括第一乳化剂和第二乳化剂两种，且第二乳化剂为乳化剂SAS 2～2.5份，第一乳化剂与第二乳化剂不同，且第一乳化剂为3～4份，优选第一乳化剂为NP-40，所述引发剂为过硫酸铵0.45～0.55份，所述缓冲剂为碳酸氢钠1.2～2份。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的水性环保万能胶，其特征在于，制备所述乳状液的水为200～280份，优选230～250份。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的水性环保万能胶，其特征在于，制备乳状液的步骤包括将SBS树脂和/或SIS树脂溶入甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸丁酯的混合单体溶液中，所述乳状液中不包含有机溶剂。
6.一种如权利要求1～5中任意一项所述水性环保万能胶的制备方法，其特征在于，先将SBS树脂和/或SIS树脂溶入甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸丁酯的混合单体溶液中并加入部分水和部分或全部的乳化剂制备得到预乳化液一，将部分预乳化液一与水、部分引发剂、全部缓冲剂混合发生共聚反应得到共聚物A，将剩余的预乳化液一、甲基丙烯酸和丙烯酸混合制得预乳化液二，将预乳化液二、共聚物A以及引发剂混合反应并降温后得到所述乳状液，将降温后的乳状液与增粘树脂物理混合即得所述水性环保万能胶。
7.根据权利要求6所述水性环保万能胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合单体溶液，在反应釜一中将SBS树脂和/或SIS树脂与混合单体溶液混合，使SBS树脂和/或SIS树脂完全溶解于混合单体中，加入50～80份纯水、2～2.5份第一乳化剂和全部乳化剂SAS预乳化制成预乳化液一；
2)往反应釜二中加入150～200份纯水、剩余的第一乳化剂和全部的碳酸氢钠，升温至80～83℃，事先将过硫酸铵用水溶解得到过硫酸铵水溶液，加入10～15wt％的过硫酸铵水溶液，搅拌并使温度保持在80～83℃，向反应釜二中加入一部分步骤1中的所述预乳化液一，保温反应一段时间；
3)在剩余的预乳化液一中加入甲基丙烯酸与丙烯酸制得预乳化液二，完成步骤2之后往反应釜二中加入预乳化液二，预乳化液二加入反应釜二中的用时为4.5～6小时，反应温度78～82℃，加入预乳化液二的过程中间歇性的加入35～55wt％的过硫酸铵水溶液；
4)加完预乳化液二后，保温反应1～2小时，保温温度80～82℃，保温的过程中加入剩余的过硫酸铵水溶液，保温完后降至45℃以下即完成乳状液的制备；
乳状液制备完后，将乳状液与增粘树脂物理混合即得所述水性环保万能胶。
8.根据权利要求7所述水性环保万能胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中将预乳化液一加入反应釜二中的用时为10～15分钟，且该步骤中加入的预乳化液一的质量占其总质量份的4％～6％，继续保温反应20～30分钟。
9.根据权利要求6所述水性环保万能胶的制备方法，其特征在于，乳状液与增粘树脂物理混合的温度为45℃以下。
10.根据权利要求7所述水性环保万能胶的制备方法，其特征在于，步骤4中滴加过硫酸铵水溶液分两次加入，时间间隔为30分钟。
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