CN1082526C

CN1082526C - 具有自控泡沫丙烯酸乳液的组合物

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Publication number: CN1082526C
Application number: CN96104565A
Authority: CN
Inventors: 钟利正; 陈治贞; 吴垣德; 林正良
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: CN1161983A

Abstract

本发明是提供一种具有自控泡沫能力的丙烯酸(亚克力)乳液的组合物，该乳液经外加机械式强力搅拌发泡，不会产生凝集现象，所形成的乳液泡沫，呈均匀细致状，且能维持一定时间的泡沫高度，而不需外加稳泡剂。该丙烯酸乳液组合物是一种硅化合物接枝的丙烯酸乳液经适当的填充剂、增粘剂、凝集剂及湿润剂等成分调配而成，可应用于非织物的泡沫背胶材料。

Description

具有自控泡沫丙烯酸乳液的组合物

本发明涉及具有自控泡沫丙烯酸乳液(亚克力乳液)的组合物。

有机硅氧烷化合物，具有低表面张力、润滑性、柔软性、湿润性、及离型性等特性，因此常被应用于其他高分子树脂的表面性质的改质。改质的方式，有时添加，有时共聚合，有时接枝，而达到表面改质的目的。

丙烯酸乳液具有许多用途，广泛使用于涂料树脂，粘着剂，油墨及纤维的后处理剂。丙烯酸乳液使用于织物背胶方面，其功能为非织布剪裁时，不会脱纱。背胶材料有许多种(1)油性丙烯酸树脂(2)水性丙烯酸树脂，即一般所谓丙烯酸乳液，(3)热熔胶(4)非织布直接以低融点的纤维制成。

涂布方法(1)全面涂布，非织布经浸渍槽，压干，干燥。这种过程常造成含所浸树脂过量，降低非织布的手感。另方面，纤维间的空隙塞满树脂，造成不透气，虽然达成背胶材料的功能，但亦造成品质下降，与树脂材料的损耗，(2)泡沫涂布方法，也就是所谓点状涂布，这种方法，不仅能达到背胶材料的分散，不会造成手感下降与不透气的缺点，而且区域性的点状分散，也节省耗材。

通常点状涂布背胶都使用丙烯酸乳液，在涂布加工时，必须先以机械方式，强力搅拌，打成泡沫状态，为维持均一细致的泡沫与一定高度的泡高，即所谓稳定度，必须加入一种稳泡剂，这种稳泡剂绝大部分为硅油或改质的硅油，这种稳泡剂，虽然能维持泡沫高度一定时间，但无泡沫再现性，亦即泡沫随时间流逝，再重新强力搅拌起泡，也无法恢复所需加工的泡沫高度，即变成有抑泡现象。同时新添加的硅油，残存于背胶材料中，造成粘着力下降。

为解决上述外加稳泡剂缺点，本发明利用熟知的硅化物接枝丙烯酸乳液的技术，以特定组成的硅化物接枝丙烯酸乳液，经各种添加剂的适当调制，完成本发明“具有自控泡沫的丙烯酸乳液组合物”。

本发明的目的是提供一种有关具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液组合物，该乳液组合物经过机械式强力搅拌发泡，不会产生凝集现象，所形成的乳液泡沫呈均匀细致状态，且能维持一定时间的泡沫高度，并有再现能力，意即泡沫消失或泡沫高度下降后，再重新强力搅拌发泡，亦能获得原来的结果。

该丙烯酸乳液组合物是一种硅化物接枝的丙烯酸乳液经适当的添加剂、增粘剂、凝集剂、湿润剂等成份的调配而成，可应用于非织物的泡沫背胶材料。

一般丙烯酸乳液，经特定搅拌桨叶或蝶式搅拌盘以500～10,000rpm高速搅拌10秒～10分钟后乳液会呈现出比原乳液高上几倍的高度，以及不同的泡沫的致密程度，乳胶经搅拌起泡过程，视其机械安定性的不同，某些乳胶会立即凝聚胶化而不能使用，而一般乳胶起泡后，随时间的流逝，会逐渐破泡/消泡而复原，同时泡沫通常大小不一，在含有硅聚合物[如硅油(Silicone oil)]添加的情况下，泡沫大小较均匀，但由于硅油的存在下，经常影响乳胶的性能，如粘着力。

为克服上述泡沫的不均匀性及不稳定性，本发明直接将特定及定量的有机硅化合物接枝在特定组成的丙烯酸乳液，并经适当的添加物调配，制成具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液组合物。

熟知有机硅化合物接枝丙烯酸乳液达到改良性质目的的有：USP4,987,180，USP4,985,155的纤维柔软与弹性改质，日本特许平3-227312的安定性，常温架桥；日本特许平3-227313的溶液聚合无机材料粘合剂；EP0,350,240的硬化涂料，油漆；日本特许昭63-227670，USP3,575,910，USP3,294,725的润滑性，离型性、泼水性涂料等等。

本发明使用的有机硅化合物接枝丙烯酸乳液，其中有机硅化合物为含乙烯端基或丙烯端基的硅氧烷化合物，如S710(Chisso公司)，接枝量为0.1～3.0wt％，以0.5～1.5wt％为适宜，接枝的丙烯酸乳液，固体含量为40～50wt％，乳化粒径为：120～180nm，玻璃转化温度，Tg：-10℃～10℃，为适当特定组成的乳液树脂。有机硅化合物含量约占丙烯酸乳液固体含量的0.5～5.0wt％。

使用的填充剂为碳酸钙或二氧化硅，本发明使用的碳酸钙有三种粒径：NS-400，NS-1000，及SS-30，添加方式有：(1)碳酸钙预先处理成糊状，再加入乳液中混合，(2)碳酸钙直接加入乳液混合。前者，将碳酸钙用搅拌机或球磨机预先磨成40～60wt％糊状物，碳酸钙粒径以NS-1000为适宜，若使用55wt％糊状物，其使用量为40～60phr(每100份树脂)，(40～60phr是指有机硅化合物接枝丙烯酸乳液与填充剂混合重量比例为100∶40～60)，而以50phr为适当。

增粘剂可使用聚乙烯醇(PVA)，羟丙基纤维素、羟丁基纤维素、醋酸甲基纤维素、或醋酸丁基纤维素，例如：BP-5雄狮粘液、BP-20及BP-24E(长春聚乙烯醇PVA)，羟丙基纤维素HPC(10％)，结果显示HPC优于BP-5、BP-20，以及BP-24E的稳泡效果，且不会造成碳酸钙沉淀的现象，增粘剂使用量为1～6phr，而以3～4phr为适当。

凝集剂可为30wt％的氨水或含2个碳至6个碳的胺基的水溶液，若使用30wt％氨水，使用量为0.8phr～1.6phr而以1.2～1.4phr为适宜。

湿润剂，可使乳液组合物增加被涂布物的湿润性，本发明使用的湿润剂为聚乙二醇(PEG)，其分子量为200～1000，而以分子量400～600为适宜，其使用量为4～12phr，而以6～8phr为适宜。

为使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文列举一些较佳实施例，并配合所附表格，作详细说明如下：实施例1硅化合物接枝丙烯酸乳液(1)的制备

本发明丙烯酸硅化合物接枝丙烯酸乳液的聚合制备装置，如一般丙烯酸树脂乳液合成装置，1、搅拌机日制DC-RT型、四口型反应槽4L、pyrex玻璃装置、加热器、温控器、热感应器(Sensor)、冷却管、氮气。反应成份依A、B、C、D、E、分别先配制，再逐次按反应时间逐次加入反应槽中，本反应采用氧化还原方法，反应时间约共320分钟，每隔约30分钟逐次加入，温度控制在45℃～50℃内，搅拌速度160～280rpm。表(1)为A、B、C、D、E预配制液，A为先预乳化配制液，B为pH调整剂，C、D、E为起始剂。全部含量约2427克，固体含量1092克(45％)，S-710为有机硅化合物10.3g约占固体含量的(1％)，合成步骤如表(2)所示。《实施例2、3、4》硅化合物接枝丙烯酸乳液(2-4)的制备

合成组合物配方，及合成步骤如实施例1，但其中S-710用量由10.3g改成5.1g、30.9g、51.5g，其用量占固体含量成份各为约0.5％、3％、5％。《实施例5～8》具自控泡能力的丙烯酸乳液组成物的制备

上述实施例1-4所得的有机硅化合物接枝丙烯酸乳液各取100phr，分别加入增粘剂(HPC10％)3.6phr、填充剂(预先处理球磨碳酸钙55％)53phr，凝集剂(氨水30％)1.4phr，湿润剂(聚乙二醇)6phr后，以特定搅拌浆叶强力搅拌使其均匀。搅拌条件为4500rpm×2分钟。其结果如表(3)。《比较例1》

合成组合物配方及合成步骤如实施例1，但其中S-710用量为0(不加)，所得的丙烯酸乳液按实施例5～8的步骤分别加入增粘剂、填充剂、凝集剂及湿润剂，并搅拌均匀成一丙烯酸乳液，上述(实施例1-4)及(比较例1)所得的丙烯酸乳液经特定搅拌桨叶强力搅拌，在4500rpm搅拌2分钟其结果如表(3)所示。

表(1)合成组合物配方成份编号组合物成份添加量(g) 固成份

DS-4(10％) 153.3 15.33

NP-6 17.5 17.5A NP-9 17.5 17.5预去离子水 518乳链转移剂 1.6 1.6化 I-酸 10.3 10.3物 2-HEMA 31 31

MMA 6.2 6.2

AN 103 103

BA 103 103

表(1)合成组合物配方(续)成份编号组合物成份添加量(g) 固成份

EA 770 770

S-710 10.3 10.3B HOAC(10％) 7 -

DI-H₂O 2.87 -C AP 2.52 2.52

去离子水 70 -D t-BHP 1.0 1.0

去离子水 70 -E SFS 2.66 2.66

去离子水 245 -

表(1)合成组合物配方成份编号组合物成份添加量(g) 固成份- 总量 2427g 1092gDS-4：十二烷基苯磺酸钠(dodecylbenzene sulfonic acid；中日合

成公司)NP-6：含6个EO之界面活性剂(中日合成公司)Np-9：含9个EO之界面活性剂(中日合成公司)I-acid：衣康酸(itaconic acid)2-HEMA：甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate)MMA：2-甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)AN：丙烯腈(acrylonitrile)BA：丙烯酸丁酯(butyl acrylate)EA：丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)S-710：含丙烯端基之矽氧烷化合物(Chisso 公司)AP：过硫酸铵(ammonium persulfate)t-BHP：过氧化叔丁醇(t-butyl hydroperoxide)SFS：甲醛硫酸钠(sodium formaldehyde sulfate)

表(2)合成步骤时间(分) 步骤加料顺序0 0 开机，B成份入反应槽，搅拌 N₂吹扫15 1 (A)100g加入(C，D)各3.8g 160rpm

(E)12.8g45 2 (A)100g(C，D)各4.5g 160rpm

(E)15g75 3 (A)150g(C，D)各5.7g 160rpm

(E)19.2g105 4 (A)200g(C，D)各7.6g 180rpm

(E)25.6g

表(2)合成步骤(续)时间(分) 步骤加料顺序135 5 (A)200g(C，D)各7.6g 200rpm

(E)25.6g165 6 (A)200g(C，D)各7.6g 220rpm

(E)25.6g195 7 (A)250g(C，D)9.5g 240rpm

表(3)

(E)32g225 8 (A)250g加入(C，D)9.5g 260rpm

(E)32g255 9 (A)250g加入(C，D)9.5g 280rpm

(E)32g285 10 剩余的(C，D，E)加入 280rpm

表(3)实施例1-5与比较例1发泡结果比较试验号实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1S-710在原丙 1％ 0.5％ 3％ 5％ 0％烯酸乳液含量起泡倍率 3.5 3.5 3.5 3.85 3泡沫均质性细致均一细致均一细致均一细致均一略粗不均3hrs后消泡率未消泡未消泡未消泡未消泡全部10hrs后消泡率 7％ 30％ 11％ 100％全部10hrs后碳酸钙些微些微 1/10 全部中等沉淀

虽然本发明以一些较佳实施例公开如上，然它并非用于限定本发明，任何熟知本技术的，在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些变更与修饰，因此本发明的保护范围应当以后面所附的权利要求书所限定的为准。

Claims

1、一种具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液组合物，适用于作为非织物的泡沫背胶材料，它包括：

(1)含乙烯基或丙烯基端基的有机硅化合物的接枝丙烯酸乳液，其中有机硅化合物为含乙烯基或丙烯端基的硅氧烷化合物，该乳液中有机硅化合物的接枝量为0.1至3重量百分比，固体含量为40至50重量百分比，乳化粒径为120至180nm，Tg为-10℃至10℃；

(2)填充剂，其为碳酸钙或二氧化硅，且其含量为该有机硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之40至60；

(3)增粘剂，其为聚乙烯醇或羟丙基纤维素，羟丁基纤维素，醋酸甲基纤维素，或醋酸丁基纤维素，且其含量为该有机硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之1至6；

(4)凝集剂，其为氨水或含2个碳至6个碳的胺基的水溶液，且其含量为该有机硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之0.8至1.6以及

(5)聚乙二醇湿润剂，其含量为该有机硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之4至12。

2、按权利要求1所述的组合物，其中，该有机硅化合物，占丙烯酸乳液固体含量的0.5至5重量百分比。

3、按权利要求1所述的组合物，其中，该填充剂占有机硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之50。

4、按权利要求1所述的组合物，其中，该填充剂预先处理成40至60重量百分比的糊状物。

5、按权利要求1所述的组合物，其中，该增粘剂占有机硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之3至4。

6、按权利要求1所述的组合物，其中，该凝集剂占有机硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之1.2至1.4。

7、按权利要求1所述的组合物，其中该凝集剂是含2个碳至6个碳的胺类化合物。

8、按权利要求1所述的组合物，其中，该湿润剂占有机硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之6至8。

9、按权利要求1所述的组合物，其中，该聚乙二醇的分子量为200至1000。