CN109837046B - 一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性胶粘剂技术领域，具体涉及一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂及其制备方法，其配方是由60～80份去离子水、0.5～1.0份缓冲剂、0.8～1.2份过硫酸盐氧化剂、0.5～1.0份阴离子可聚合乳化剂、85～100份丙烯酸酯单体混合物、7～13份脂杂环丙烯酸酯单体、0.65～1.3份高分子型还原剂、0.5～1.0份细粒径乳化剂以及1.2～1.5份润湿剂和0.5～0.8份消泡剂经特定工艺反应而制成的。该水性胶粘剂更接近溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能，对塑胶膜粘接力强，耐温耐水性好，且高速涂布干燥速度，其涂4杯粘度为12～18秒，固含量达到55～60％。

Description

一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性胶粘剂技术领域，具体涉及一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂及其制备方法。

背景技术

塑胶膜干式复合是目前食品、药品、日用品、电子产品领域中制备软包装塑胶袋最常采用的一种工艺，即在已印刷油墨的塑胶膜表面涂布一层胶粘剂，经过烘道将胶粘剂干燥后与另一塑胶膜贴合，热压后收卷得到塑胶干式复合膜，再经过分切和制袋工艺制备成软包装塑胶袋。目前，我国塑胶膜干式复合用的胶粘剂，市场主导产品是溶剂型聚氨酯胶粘剂，其使用时需要复配70％左右的醋酸乙酯或甲苯溶剂，而且容易在复合膜中造成溶剂残留，属于不环保胶粘剂产品。而丙烯酸酯乳液胶粘剂以水为溶剂是环保型胶粘剂，在我国推向市场也有10多年历史，但仍然在很多类型的包装袋中不能替代溶剂型聚氨酯胶粘剂使用，其原因主要包括：(1)剥离强度方面，使用丙烯酸酯乳液胶粘剂的塑胶干式复合膜不如使用溶剂型聚氨酯胶粘剂的剥离强度大；(2)耐温耐水性方面，使用丙烯酸酯乳液胶粘剂的塑胶干式复合膜不如使用溶剂型聚氨酯胶粘剂的优异；(3)应用的能耗方面，由于水比溶剂难以挥发，因此使用丙烯酸酯乳液胶粘剂比使用溶剂型聚氨酯胶粘剂的干式复合的烘箱需要的温度高，烘道更长，所以能耗也更高。

由于存在上述问题，塑胶膜干式复合中丙烯酸酯乳液胶粘剂大都只能应用于要求较低的膨化食品、饼干、糖果、方便面等产品的轻质包装。如果需要进一步拓展其应用领域，目前市场上的塑胶膜干式复合用丙烯酸酯乳液胶粘剂需要进一步改善提高，克服以下的一些问题：(1)大都采用热引发聚合的方式合成，其反应温度较高，一般为80～90℃，聚合过程产生的反应热不能及时排出，反应会出现自动加速现象，使获得的聚合物链容易解体形成高分子支链，对塑胶膜的粘接强度不高；(2)针对能有效提高塑胶粘接强度的新型功能单体的应用不足，大都仍然采用常规的硬单体、软单体和功能单体设计合成配方；(3)为了适应150～200线上胶辊高速(150米/分钟)施胶，粘度大都控制在涂4杯粘度12～18秒，相应固含量基本为45％以下，因此干式复合需要烘干的水分含量较高，干燥速度慢，能耗较高，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足而提供一种低粘度、高固含量的塑胶膜干式复合用水性胶粘剂及其制备方法，该水性胶粘剂更接近溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能，对塑胶膜粘接力强，耐温耐水性好，且高速涂布干燥速度快。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，由以下重量份的原料制成：

优选的，所述塑胶膜干式复合用水性胶粘剂的固含量为55～60wt％，25℃涂4杯粘度为12～18s，pH值为6.5～7.5。

优选的，所述缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵和磷酸二氢钠中的任意一种；

所述过硫酸盐氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的任意一种。

优选的，所述阴离子可聚合乳化剂为含双键基的聚醚硫酸铵盐V-10S、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵盐SR-10和含双键基双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S中的任意一种。

优选的，所述丙烯酸酯单体混合物由硬单体、软单体、羟基单体和羧基单体复配而成，其中：所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯中的一种或两种，所述羟基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种，所述羧基单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。

优选的，所述脂杂环丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸四氢呋喃酯、三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸脲基酯和甲基丙烯酸氧杂环丁烷酯中的任意一种。

优选的，所述细粒径乳化剂为罗地亚公司的RHODAPON BOS STD乳化剂或索尔维公司的Abex 2005乳化剂的商品。

优选的，所述高分子型还原剂为德国布吕格曼公司的Bruggolite－FF6或FF6M的商品。

优选的，所述润湿剂为美国HARCROS公司的炔二醇超级表面活性剂Venadol-604或Venadol-607的商品；所述消泡剂为巴斯夫公司的Foamstar A10或德固赛公司的Antifoam2290的商品。

本发明还提供上述一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、以重量份数计，向反应釜中加入20～30份去离子水、0.5～1.0份缓冲剂和0.8～1.2份过硫酸盐氧化剂，搅拌均匀得到釜底液；

步骤S2、以重量份数计，取25～30份去离子水、0.5～1.0份阴离子可聚合乳化剂、50～60份丙烯酸酯单体混合物和4～8份脂杂环丙烯酸酯单体进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.4～0.8份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅰ；

步骤S3、以重量份数计，取15～20份去离子水、0.5～1.0份细粒径乳化剂、35～40份丙烯酸酯单体混合物和3～5份脂杂环丙烯酸酯单体进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.25～0.5份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅱ；

步骤S4、升温至30～45℃，向釜底液中开始滴加单体滴加液Ⅰ，控制3.0～3.5小时滴加完毕；然后继续滴加单体滴加液Ⅱ，控制2.0～2.5小时滴加完毕；然后在30～45℃继续维持反应1～1.5小时，再加入适量氨水调节pH值为6.5～7.5，搅拌均匀后加入1.2～1.5份润湿剂和0.5～0.8份消泡剂，搅拌均匀后经390～410目滤网过滤出料，即得到所述塑胶膜干式复合用水性胶粘剂。

本发明的有益效果：

本发明的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其配方是由60～80份去离子水、0.5～1.0份缓冲剂、0.8～1.2份过硫酸盐氧化剂、0.5～1.0份阴离子可聚合乳化剂、85～100份丙烯酸酯单体混合物、7～13份脂杂环丙烯酸酯单体、0.65～1.3份高分子型还原剂、0.5～1.0份细粒径乳化剂以及1.2～1.5份润湿剂和0.5～0.8份消泡剂经特定工艺反应而制成的。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)胶粘剂乳液聚合中采用高分子型还原剂和氧化剂的引发体系，在低温条件下引发反应，能有效控制聚合工艺，得到的高分子链平均聚合度和分子量更大，对塑胶膜胶粘强度高；

(2)引入脂杂环丙烯酸酯单体参与共聚，这类脂肪族杂环分布在胶粘剂高分子侧链上可以强力附着塑胶基材，胶膜干燥时可以与羧基、羟基等进行交联作用，提高胶层的耐温性、耐水性和耐溶剂性；

(3)聚合初期使用阴离子可聚合乳化剂制备大粒径胶粘剂乳液，后期采用低粘度细粒径乳化剂制备小粒径胶粘剂乳液，使获得的聚合物乳液粒径分布大，小粒子可有效分布于大粒子形成的空隙中，逼近粒子的最紧密堆砌；另外聚合过程中不使用非离子乳化剂，可压缩乳液粒子表面水合层厚度，从而获得低粘度、相对高固含量的胶粘剂乳液，实现其涂4杯粘度为12～18秒，固含量达到55～60％。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

本实施例的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，采用如下步骤制备而成(以下各组分均按重量份计)：

步骤S1、向反应釜中加入20份去离子水、1.0份缓冲剂碳酸氢钠和0.8份过硫酸钠氧化剂，搅拌均匀得到釜底液；

步骤S2、取25份去离子水、0.5份聚醚硫酸铵盐V-10S、50份丙烯酸酯单体混合物和4份甲基丙烯酸四氢呋喃酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.4份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅰ；

步骤S3、取15份去离子水、0.5份细粒径乳化剂、35份丙烯酸酯单体混合物和3份甲基丙烯酸四氢呋喃酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.25份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅱ；

步骤S4、升温至45℃，向釜底液中开始滴加单体滴加液Ⅰ，控制3.0小时滴加完毕；然后继续滴加单体滴加液Ⅱ，控制2.0小时滴加完毕；然后在45℃继续维持反应1小时，再加入适量氨水调节pH值为6.5～7.5，搅拌均匀后加入1.5份润湿剂和0.5份消泡剂，搅拌均匀后经390目滤网过滤出料，即得到所述塑胶膜干式复合用水性胶粘剂。

本实施例中，丙烯酸酯单体混合物由硬单体、软单体、羟基单体和羧基单体按照质量比2:5:1:1复配而成，其中：硬单体为甲基丙烯酸甲酯，软单体为丙烯酸丁酯，羟基单体为丙烯酸羟乙酯，羧基单体为甲基丙烯酸。

本实施例中，细粒径乳化剂为罗地亚公司的RHODAPON BOS STD乳化剂的商品。

高分子型还原剂为德国布吕格曼公司的Bruggolite－FF6的商品。

润湿剂为美国HARCROS公司的炔二醇超级表面活性剂Venadol-604的商品。

消泡剂为巴斯夫公司的Foamstar A10的商品。

采用上述方法制备得到了低粘度、高固含量的塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，固含量达到55～60wt％(105℃干燥2小时)，25℃涂4杯粘度为12～18s，pH值为6.5～7.5，该水性胶粘剂更接近溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能，对塑胶膜粘接力强，耐温耐水性好，且高速涂布干燥速度快。

实施例2：

本实施例的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，采用如下步骤制备而成(以下各组分均按重量份计)：

步骤S1、向反应釜中加入30份去离子水、0.5份缓冲剂碳酸氢铵和1.2份过硫酸铵氧化剂，搅拌均匀得到釜底液；

步骤S2、取30份去离子水、1.0份烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵盐SR-10、60份丙烯酸酯单体混合物和8份丙烯酸四氢呋喃酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.8份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅰ；

步骤S3、取20份去离子水、1.0份细粒径乳化剂、40份丙烯酸酯单体混合物和5份丙烯酸四氢呋喃酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.25份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅱ；

步骤S4、升温至30℃，向釜底液中开始滴加单体滴加液Ⅰ，控制3.5小时滴加完毕；然后继续滴加单体滴加液Ⅱ，控制2.5小时滴加完毕；然后在30℃继续维持反应1小时，再加入适量氨水调节pH值为6.5～7.5，搅拌均匀后加入1.2份润湿剂和0.8份消泡剂，搅拌均匀后经410目滤网过滤出料，即得到所述塑胶膜干式复合用水性胶粘剂。

本实施例中，丙烯酸酯单体混合物由硬单体、软单体、羟基单体和羧基单体按照质量比1:3:2:2复配而成，其中：硬单体为苯乙烯，软单体为丙烯酸异辛酯，羟基单体为丙烯酸羟丙酯，羧基单体为丙烯酸。

细粒径乳化剂为索尔维公司的Abex 2005乳化剂的商品。

高分子型还原剂为德国布吕格曼公司的Bruggolite FF6M的商品。

润湿剂为美国HARCROS公司的炔二醇超级表面活性剂Venadol-607的商品。

消泡剂为德固赛公司的Antifoam 2290的商品。

采用上述方法制备得到了低粘度、高固含量的塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，固含量达到55～60wt％(105℃干燥2小时)，25℃涂4杯粘度为12～18s，pH值为6.5～7.5，该水性胶粘剂更接近溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能，对塑胶膜粘接力强，耐温耐水性好，且高速涂布干燥速度快。

实施例3：

本实施例的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，采用如下步骤制备而成(以下各组分均按重量份计)：

步骤S1、向反应釜中加入27份去离子水、0.8份缓冲剂磷酸二氢钠和1.0份过硫酸钾氧化剂，搅拌均匀得到釜底液；

步骤S2、取28份去离子水、0.9份含双键基双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S、57份丙烯酸酯单体混合物和6份三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.6份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅰ；

步骤S3、取18份去离子水、0.7份细粒径乳化剂、38份丙烯酸酯单体混合物和4份三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.35份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅱ；

步骤S4、升温至36℃，向釜底液中开始滴加单体滴加液Ⅰ，控制3.2小时滴加完毕；然后继续滴加单体滴加液Ⅱ，控制2.3小时滴加完毕；然后在36℃继续维持反应1.2小时，再加入适量氨水调节pH值为6.5～7.5，搅拌均匀后加入1.4份润湿剂和0.6份消泡剂，搅拌均匀后经400目滤网过滤出料，即得到塑胶膜干式复合用水性胶粘剂。

本实施例中，丙烯酸酯单体混合物由硬单体、软单体、羟基单体和羧基单体按照质量比1:2:2:1复配而成，其中：硬单体为甲基丙烯酸甲酯，软单体为丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯混合物，羟基单体为甲基丙烯酸羟乙酯，羧基单体为甲基丙烯酸。

细粒径乳化剂为罗地亚公司的RHODAPON BOS STD乳化剂的商品。

高分子型还原剂为德国布吕格曼公司的Bruggolite－FF6的商品。

润湿剂为美国HARCROS公司的炔二醇超级表面活性剂Venadol-604的商品。

消泡剂为德固赛公司的Antifoam 2290的商品。

采用上述方法制备得到了低粘度、高固含量的塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，固含量达到55～60wt％(105℃干燥2小时)，25℃涂4杯粘度为12～18s，pH值为6.5～7.5，该水性胶粘剂更接近溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能，对塑胶膜粘接力强，耐温耐水性好，且高速涂布干燥速度快。

实施例4：

本实施例的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，采用如下步骤制备而成(以下各组分均按重量份计)：

步骤S1、向反应釜中加入24份去离子水、0.6份缓冲剂碳酸氢铵和1.1份过硫酸铵氧化剂，搅拌均匀得到釜底液；

步骤S2、取27份去离子水、0.7份聚醚硫酸铵盐V-10S、53份丙烯酸酯单体混合物和5份甲基丙烯酸脲基酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.7份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅰ；

步骤S3、取16份去离子水、0.8份细粒径乳化剂、36份丙烯酸酯单体混合物和5份甲基丙烯酸脲基酯进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.4份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅱ；

步骤S4、升温至42℃，向釜底液中开始滴加单体滴加液Ⅰ，控制3.3小时滴加完毕；然后继续滴加单体滴加液Ⅱ，控制2.3小时滴加完毕；然后在42℃继续维持反应1.3小时，再加入适量氨水调节pH值为6.5～7.5，搅拌均匀后加入1.3份润湿剂和0.7份消泡剂，搅拌均匀后经405目滤网过滤出料，即得到塑胶膜干式复合用水性胶粘剂。

本实施例中，丙烯酸酯单体混合物由硬单体、软单体、羟基单体和羧基单体按照质量比3:1:2:6复配而成，其中：硬单体为苯乙烯，软单体为丙烯酸甲酯，羟基单体为丙烯酸羟乙酯，羧基单体为丙烯酸。

本实施例中，细粒径乳化剂为索尔维公司的Abex 2005乳化剂的商品。

高分子型还原剂为德国布吕格曼公司的Bruggolite FF6M的商品。

润湿剂为美国HARCROS公司的炔二醇超级表面活性剂Venadol-604的商品。

消泡剂为巴斯夫公司的Foamstar A10的商品。

采用上述方法制备得到了低粘度、高固含量的塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，固含量达到55～60wt％(105℃干燥2小时)，25℃涂4杯粘度为12～18s，pH值为6.5～7.5，该水性胶粘剂更接近溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能，对塑胶膜粘接力强，耐温耐水性好，且高速涂布干燥速度快。

本实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：由以下重量份的原料制成：

2.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述塑胶膜干式复合用水性胶粘剂的固含量为55～60wt％，25℃涂4杯粘度为12～18s，pH值为6.5～7.5。

3.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵和磷酸二氢钠中的任意一种；

所述过硫酸盐氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述阴离子可聚合乳化剂为含双键基的聚醚硫酸铵盐V-10S、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵盐SR-10和含双键基双烷基磺基琥珀酸酯盐M-30S中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述丙烯酸酯单体混合物由硬单体、软单体、羟基单体和羧基单体复配而成，其中：所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯中的一种或两种，所述羟基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种，所述羧基单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。

6.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述脂杂环丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸四氢呋喃酯、三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸脲基酯和甲基丙烯酸氧杂环丁烷酯中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述细粒径乳化剂为罗地亚公司的RHODAPON BOS STD乳化剂或索尔维公司的Abex 2005乳化剂的商品。

8.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述高分子型还原剂为德国布吕格曼公司的Bruggolite－FF6或FF6M的商品。

9.根据权利要求1所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂，其特征在于：所述润湿剂为美国HARCROS公司的炔二醇超级表面活性剂Venadol-604或Venadol-607的商品；所述消泡剂为巴斯夫公司的Foamstar A10或德固赛公司的Antifoam 2290的商品。

10.如权利要求1至9任意一项所述的一种塑胶膜干式复合用水性胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、以重量份数计，向反应釜中加入20～30份去离子水、0.5～1.0份缓冲剂和0.8～1.2份过硫酸盐氧化剂，搅拌均匀得到釜底液；

步骤S2、以重量份数计，取25～30份去离子水、0.5～1.0份阴离子可聚合乳化剂、50～60份丙烯酸酯单体混合物和4～8份脂杂环丙烯酸酯单体进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.4～0.8份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅰ；

步骤S3、以重量份数计，取15～20份去离子水、0.5～1.0份细粒径乳化剂、35～40份丙烯酸酯单体混合物和3～5份脂杂环丙烯酸酯单体进行预乳化，得到单体预乳液，然后加入0.25～0.5份高分子型还原剂，搅拌均匀得到单体滴加液Ⅱ；

步骤S4、升温至30～45℃，向釜底液中开始滴加单体滴加液Ⅰ，控制3.0～3.5小时滴加完毕；然后继续滴加单体滴加液Ⅱ，控制2.0～2.5小时滴加完毕；然后在30～45℃继续维持反应1～1.5小时，再加入适量氨水调节pH值为6.5～7.5，搅拌均匀后加入1.2～1.5份润湿剂和0.5～0.8份消泡剂，搅拌均匀后经390～410目滤网过滤出料，即得到所述塑胶膜干式复合用水性胶粘剂。