CN107163893B - 一种热熔压敏胶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热熔压敏胶，以可降解热塑性弹性体为100份计，热熔压敏胶由包括以下质量份的原料制备而成：可降解热塑性弹性体100，可降解增粘树脂170‑340，软化剂70‑226，抗氧剂0.3‑4.5。本发明的热熔压敏胶具有良好的初粘性，优秀的剥离强度，无有机易挥发溶剂以及良好的生物可降解性。

Description

一种热熔压敏胶
技术领域
本发明涉及包装粘合用压敏胶技术领域，具体涉及热熔压敏胶
背景技术
热熔压敏胶(hot melt pressure-sensitive adhesive，HMPSA)是一种以热塑性弹性体为主要功能材料，与增粘树脂、软化剂以及其他助剂共混后；具有热熔胶无溶剂、无污染、高温粘度低及使用比较方便，同时室温具有压敏性的一类胶粘剂。它在熔融状态下进行涂布，冷却固化后施加轻度指压就能快速粘合，同时又能够容易地被剥离，不污染被粘物表面。被广泛地用于尿不湿等护理产品、双面胶带、标签、快递包装封口、光学保护膜及OCA、壁纸及制鞋等方面。
目前对于可降解的热熔压敏胶的研究与开发，日益受到关注，中国专利申请201110454474.X公开了一种可降解的压敏胶粘剂，主要成份为可完全生物降解的聚乙烯醇树脂，然而，此压敏胶含有质量分数50％以上的丙酮，这种有极易挥发的溶剂极大影响压敏胶的储存稳定性，和加工安全性。中国专利申请201410807412.6公开了一种环保型热熔压敏胶，采用了氢化改性C5石油树脂作为增黏剂，和苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物SBS，生产出的产品色泽浅，不含易挥发有机溶剂，但是所有组成成分均是石油化工或煤炭化工产物，基本上没有生物可降解性。
发明内容
为了解决现有用于制作热熔压敏胶的原料单一，大量使用有机易挥发溶剂，原料无法在自然条件下降解，污染严重的问题，本发明旨在提供一种热熔压敏胶，在保证热熔压敏胶其它性能的前提下，使其具有环保生物可降解能力。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种热熔压敏胶，以可降解热塑性弹性体为100份计，由包括以下质量份的原料制备而成：
优选的技术方案如下，其可以是各个特征的任意组合：
所述可降解热塑性弹性体为苯乙烯系嵌段共聚物与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)按质量比为1-6:1的混合物。
所述苯乙烯系嵌段共聚物选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的一种或两种以上。
所述热塑性聚氨酯弹性体(TPU)由聚乳酸多元醇、聚己内酯多元醇、淀粉类多元醇、壳聚糖类多元醇或纤维素基多元醇中的一种与多异氰酸酯聚合而成。
所述热塑性聚氨酯弹性体的熔融指数为10-20g/10min(在2.16kg载荷，150℃下)，邵氏A硬度为70-90。
所述热塑性聚氨酯弹性体由聚乳酸多元醇或聚己内酯多元醇，与多异氰酸酯聚合而成。
所述可降解增粘树脂为第一增粘树脂与第二增粘树脂按质量比为0.25-4:1的混合物。
所述第一增粘树脂选自松香、氢化松香、松香季戊四醇酯、松香甘油酯、聚合松香甘油酯、聚合松香季戊四醇酯，氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯、萜烯树脂中的一种或两种以上。
所述第二增粘树脂选自聚己内酯多元醇与聚乳酸多元醇中的一种。
所述第二增粘树脂的数均分子量为500-6000。
所述第一增粘树脂选自松香季戊四醇酯或松香甘油酯中的一种或两者混合。
所述第二增粘树脂为聚乳酸多元醇。
所述软化剂为环烷油、白油、液态聚异丁烯、邻苯二甲酸二辛脂、聚氧乙烯烷基苯酚醚、失水山梨醇油酸酯(司班80)、失水山梨酸醇月桂酸酯(司班20)、失水山梨酸醇棕榈酸酯(司班40)、聚氧乙烯改性山梨酸油酸酯类、邻苯二甲酸酯类中的一种或两种以上混合物。
所述软化剂为环烷油与失水山梨醇油酸酯(司班80)按质量比0.9-5.9:1的混合物。
所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸]酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯、2,6-对二叔丁基对甲酚中的一种或两种以上的混合物。
在一个优选的实施方式中，所述热熔压敏胶，以可降解热塑性弹性体为100份计，由包括以下质量份的原料制备而成：可降解增粘树脂为222-260，软化剂为122-139，抗氧剂为0.5-4.5；其中，可降解热塑性弹性体是SBS和TPU的混合物，SBS:TPU的质量比为(2-5.7):1；可降解增粘树脂是第一增粘树脂(松香甘油酯)和第二增粘树脂(聚乳酸多元醇)按质量比为(0.43-0.73):1的混合物，软化剂是环烷油与失水山梨醇油酸酯按质量比2.3-4.6:1的混合物。一种所述的热熔压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将可降解热塑性弹性体充分干燥；
(2)在反应容器中，按照配比，依次加入软化剂、可降解增粘树脂、抗氧剂，保持温度为120-150℃，混合30-40分钟；
(3)加入步骤1中已干燥的可降解热塑性弹性体，反应容器中加入惰性气体保护，温度升高至170-175℃，混合60-90分钟，得到所述热熔压敏胶。
与现有的技术相比，本发明的有益效果包括：本发明的热熔压敏胶的原料采用可降解的热塑性弹性体和可降解的增粘树脂，未采用有机易挥发性溶剂，通过各组分的配合形成的热熔压敏胶是环保生物可降解的，尤其适用于可降解包装袋封口。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明。
本发明提供一种热熔压敏胶，在具体的实施方式中，以可降解热塑性弹性体为100份计，热熔压敏胶由包括以下质量份的原料制备而成：可降解热塑性弹性体100，可降解增粘树脂170-340，软化剂70-226，抗氧剂0.3-4.5。
在一些优选的实施方式中，还可以优选以下技术特征中的一种或其组合：
所述可降解热塑性弹性体为苯乙烯系嵌段共聚物与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)按质量比为1-6：1的混合物。
所述苯乙烯系嵌段共聚物选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的一种或两种以上。
所述热塑性聚氨酯弹性体(TPU)由聚乳酸多元醇、聚己内酯多元醇、淀粉类多元醇、壳聚糖类多元醇或纤维素基多元醇中的一种与多异氰酸酯聚合而成。
所述热塑性聚氨酯弹性体的熔融指数为10-20g/10min(在2.16kg载荷，150℃下)，邵氏A硬度为70-90。
所述热塑性聚氨酯弹性体由聚乳酸多元醇或聚己内酯多元醇，与多异氰酸酯聚合而成。采用聚乳酸多元醇制备的热塑性聚氨酯具有较好的初粘性，优秀的剥离强度，是一种生物可降解材料。
所述可降解增粘树脂为第一增粘树脂与第二增粘树脂按质量比为0.25-4:1的混合物。
所述第一增粘树脂选自松香、氢化松香、松香季戊四醇酯、松香甘油酯、聚合松香甘油酯、聚合松香季戊四醇酯，氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯、萜烯树脂中的一种或两种以上。
所述第二增粘树脂选自聚己内酯多元醇与聚乳酸多元醇中的一种。
所述第二增粘树脂的数均分子量为500-6000。
所述第一增粘树脂选自松香季戊四醇酯或松香甘油酯中的一种或两者混合。
所述第二增粘树脂为聚乳酸多元醇。以生物可降解的聚合物多元醇代替现有技术中的石油树脂作为增粘树脂，具有以下优点：可通过控制分子量与分子结构，调节增粘树脂的软化点与粘度；聚乳酸多元醇是一种人工合成的可完全生物降解的热塑性脂肪族聚酯多元醇，主要原料乳酸又是可再生资源，其无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性，可生物分解吸收，最终完全生物降解为二氧化碳和水。所述软化剂为环烷油、白油、液态聚异丁烯、邻苯二甲酸二辛脂、聚氧乙烯烷基苯酚醚、失水山梨醇油酸酯(司班80)、失水山梨酸醇月桂酸酯(司班20)、失水山梨酸醇棕榈酸酯(司班40)、聚氧乙烯改性山梨酸油酸酯类、邻苯二甲酸酯类中的一种或两种以上混合物。
所述软化剂为环烷油与失水山梨醇油酸酯(司班80)按质量比0.9-5.9:1的混合物。
所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸]酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯、2,6-对二叔丁基对甲酚中的一种或两种以上的混合物。
本发明还提供一种所述的热熔压敏胶的制备方法，在具体实施方式中，包括如下步骤：
(1)将可降解热塑性弹性体充分干燥；
(2)在反应容器中，按照配比，依次加入软化剂、可降解增粘树脂、抗氧剂，保持温度为120-150℃，混合30-40分钟；
(3)加入步骤1中已干燥的可降解热塑性弹性体，反应容器中加入惰性气体保护，温度升高至170-175℃，混合60-90分钟，得到所述热熔压敏胶。
以下通过更具体的实施例对本发明进行进一步阐述。
以上各个实施例中的热熔压敏胶采用以下步骤制得：
(1)将可降解热塑性弹性体，置于80℃真空鼓风干燥箱中1-2小时，充分干燥；
(2)在反应釜中，按照上表中的量，依次加入软化剂、可降解增粘树脂、抗氧剂，保持温度为120℃，混合30分钟；
(3)加入已干燥的可降解热塑性弹性体，反应釜中通入氮气保护，温度升高至170℃，混合60分钟；
(4)降低温度至100℃，将制得的成品胶，计量后，分装在有离型纸的容器中。
实施例1-8的热熔压敏胶的各项性能指标如下表所示：
初粘性，球号 180°剥离强度s，N/cm 破坏性 T1/2，Day
实施例1 5 6.5 B 24
实施例2 9 5 B 24
实施例3 5 10 A 23
实施例4 8 6 B 21
实施例5 7 7 A 28
实施例6 7 8 A 18
实施例7 8 8 A 22
实施例8 6 7 A 25
实施例9 8 7.5 A 22
注：T1/2为胶膜质量降解至投入量的一半时所需时间
实施例1-8提供的可降解热熔压敏胶的各项性能的测试方法如下：
热熔压敏胶力学性能：取各实施例中热熔压敏胶，采用喷胶机(JAW801-G，天津市佳旺科技有限公司)，在离型纸上喷涂上厚度为100-120μm，宽度为25mm的胶膜后，转印到包装用淀粉基膜材后，置于室温下24h进行后续测试。1、初粘性，按照国家标准GB/T 4852-2002的方法A，进行测试与评估。2、180°剥离强度，按照国家标准GB/T 2792-2014的方法1，进行测试与评估。3、破坏性，即包装用淀粉基膜材粘结后剥离时的破坏性，将厚度为不超过300微米的膜材采用热熔压敏胶粘结后，置于环境中5秒后，用手剥离膜材时，造成膜材的破坏程度，膜材产生断裂性破坏为A级，产生轻微变形为B级，无可视变化为C级。
生物降解性能：取各实施例中热熔压敏胶，采用喷胶机，在离型纸上喷涂上厚度为100-120μm的胶膜，室温冷却后；称取100mg胶膜与500g土壤细粒混合均匀，装入到广口瓶中，加入适量蒸馏水以控制混合物湿度，使广口瓶中的环境利于微生物成长，设置空白试验，即设置同样环境，只是空白试验未加测试成膜样品；每隔一定时间对土壤中成膜物残余质量进行测定，记胶膜质量降解至投入量的一半时所需时间为T1/2。
由表中所示测试结果可以得出，本发明提供的热熔压敏胶的不含有机挥发性溶剂，室温下具有较好的初粘性，优秀的剥离强度，剥离强度均大于5N/cm，粘结包装材料后剥离时会对材料产生破坏，均可达到B级以上，具极好的生物降解性，降解速度快，在模拟的降解环境下，快速降解至原质量一半的时间低于30天。特别的，实施例6所得到的热熔压敏胶，初粘性可达到7号钢球，破坏性为A级，剥离强度达到8N/cm，生物降解到原质量一半所需时间T1/2不超过20天，在各个实施例中，综合性能最好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种热熔压敏胶，其特征在于，以可降解热塑性弹性体为100份计，由以下质量份的原料制备而成：
可降解热塑性弹性体 100
可降解增粘树脂 227.27
软化剂 122.72
抗氧剂 4.5；
所述可降解热塑性弹性体是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨酯弹性体按质量比为68.18:31.82的混合物；所述热塑性聚氨酯弹性体由聚乳酸多元醇、聚己内酯多元醇、淀粉类多元醇、壳聚糖类多元醇或纤维素基多元醇中的一种与多异氰酸酯聚合而成；所述热塑性聚氨酯弹性体的熔融指数为10-20g/10min，邵氏A硬度为70-90；
所述可降解增粘树脂是松香甘油酯和聚乳酸多元醇按质量比为68.18:159.09的混合物，所述聚乳酸多元醇的数均分子量为500-6000；
所述软化剂为环烷油与失水山梨醇油酸酯按质量比86.36 : 36.36的混合物；
所述热熔压敏胶的制备包括如下步骤：
（1）将可降解热塑性弹性体充分干燥；
（2）在反应容器中，按照配比，依次加入软化剂、可降解增粘树脂、抗氧剂，保持温度为120-150℃，混合30-40分钟；
（3）加入步骤（1）中已干燥的可降解热塑性弹性体，反应容器中加入惰性气体保护，温度升高至170-175℃，混合60-90分钟，得到所述热熔压敏胶。
2.根据权利要求1所述的热熔压敏胶，其特征在于：所述热塑性聚氨酯弹性体由聚乳酸多元醇或聚己内酯多元醇，与多异氰酸酯聚合而成。
3.根据权利要求1所述的热熔压敏胶，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸]酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯、2,6-对二叔丁基对甲酚中的一种或两种以上的混合物。
4.一种权利要求1-3任一项所述的热熔压敏胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将可降解热塑性弹性体充分干燥；
（2）在反应容器中，按照配比，依次加入软化剂、可降解增粘树脂、抗氧剂，保持温度为120-150℃，混合30-40分钟；
（3）加入步骤（1）中已干燥的可降解热塑性弹性体，反应容器中加入惰性气体保护，温度升高至170-175℃，混合60-90分钟，得到所述热熔压敏胶。
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