CN111978454A - 一种用于uv上光纸制品粘接的叔碳乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液及其制备方法；由以下成分组成：单体、功能单体、乳化剂、引发剂、功能性助剂、pH值调节剂及去离子水，所述乳化剂的具体成分为阴离子乳化剂、非离子乳化剂、阴非复合乳化剂及反应型乳化剂中的至少两种混合组成；本发明的有益效果体现为：以水为反应介质，极大地消除了生产和使用过程中有机溶剂对环境、人身及产品的不良影响，引入交联单体和无机增强剂，提高聚合物的内聚力和胶膜的抗冲击力，有效地解决了初粘与持粘、粘接强度与韧性的平衡；降低聚合物的表面张力，使聚合物对以UV界面为代表的、表面张力低的难粘基材达到充分润湿，实现破材粘接，解决假粘、脱胶的问题。

Description

一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种叔碳乳液，特指一种能够有效实现以UV界面为代表的表面 张力低的难粘基材的自粘或互粘的用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液及其制备 方法。

背景技术

据统计大约90％的商品需经过不同程度、不同类型的包装，包装已成为商品 生产和流通过程中不可缺少的重要环节，每年消耗的包装品数以亿计，其中纸 制品包装占有极大的比例。随着人们生活水平的提高、消费结构的升级，对包 装材料的环保要求也越来越高，特别是对食品、药品、化妆品等类产品包装的 环保要求更高。这也就要求在制作包装时各个环节都要达到环保要求，水性胶 黏剂在其中起到关键作用。

纸品经过各种印后加工，表面基材多种多样，大多为聚乙烯PE、聚丙烯PP、 聚酯PET、双向拉伸聚丙烯BOPP、UV等难粘基材，其中以UV界面的表面张力值 最低。

包装成品在实际使用时需要耐受-18℃—70℃的温度范围，胶黏剂需要解决 润湿与粘接强度、耐热与抗冻的平衡关系。

现在市售产品中，多添加以有机溶剂溶解松香树脂的油性组分加入到乳液 类的胶黏剂中(有机溶剂在体系中起到类似成膜助剂的作用，软化胶膜、增强 润湿)，来实现粘接的目的；但是，当胶黏剂胶膜完全干燥后由于主体树脂的表 面张力较高、对基材的润湿能力不足，使得用胶黏剂封粘的包装成品在存储过 程中易出现脱胶开裂的现象。

通过降低聚合物的玻璃化温度(Tg值)或者增加润湿剂的用量，能够增加 胶黏剂对基材的润湿，但是聚合物的玻璃化温度降低使得内聚强度降低或者过 量的润湿剂小分子存在于胶层、并逐渐向粘接界面迁移，以上二者均使胶黏剂 的粘接强度降低。

因此，在相同Tg值条件下，只有降低聚合物的表面张力，才能提高胶黏剂 对基材的润湿，实现有效粘接，解决假粘脱胶的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种叔碳乳液，特指一种能够有效实 现以UV界面为代表的表面张力低的难粘基材的自粘或互粘的用于UV上光纸制 品粘接的叔碳乳液及其制备方法。

一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，通过以下方式解决现有的技术缺 陷和不足：

1.以去离子水作为整体的反应介质，使其消除生产和使用过程中有机溶剂 对环境、人身及产品的不良影响；

2.以丙烯酸丁酯、叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯等单体混合使用，并将其调 节至合适的Tg值；

3.添加功能性单体丙烯酸、丙烯酸-2-羟乙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、N- 羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙二酰肼，提高聚合物的内聚强度； 特别是双丙酮丙烯酰胺和乙二酰肼二者在实现粘接后包装品存放过程 中能够持续继续反应，从而增加粘接强度；

4.添加无机增强剂碳酸钙晶须或纳米白炭黑等无机硬颗粒，提高胶膜的模 量，用以提高胶膜的抗冲击性能和粘接强度；

5.引入叔碳酸乙烯酯，并将VV-9、VV-10和VV-11混用，在兼具成本与性 能的前提能够最大限度地提高叔碳酸乙烯酯的用量，以降低主体聚合物 的表面张力来提高润湿性能，适量添加润湿剂OT-75，改善对基材的润 湿。

叔碳酸乙烯酯是一个α位高度支链化的一元羧酸乙烯酯，其支链碳原子总 数(R1+R2)可以是5、9、10、11、13等。

由于支链碳原子总数确定、但是每个支链碳原子个数不定，使得每种叔碳 酸乙烯酯都具有多种同分异构体，叔碳酸乙烯酯分子主链上含有孤立双键，且 双键旁的α位单键链接的是支链，故其聚合物分子的柔性较高，其聚合物的Tg 值较低；由于α位高度支链化的分子结构，支链长、空间位阻大，主链间距离 增大、分子间相互作用力减弱，这种盾牌效应有利于降低其共聚物的表面张力。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于UV上光纸制品粘接的 叔碳乳液，由以下成分组成：单体、功能单体、乳化剂、引发剂、功能性助剂、 pH值调节剂及去离子水，所述乳化剂的具体成分为阴离子乳化剂、非离子乳化 剂、阴非复合乳化剂及反应型乳化剂中的至少两种混合组成；

所述阴离子乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及壬基酚醚硫 酸铵盐，所述非离子乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，所述 阴非复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠，所述反应型乳化剂为 羟丙氧基羟丙基磺酸钠。

优选的，所述单体包括质量百分比为5-45％的丙烯酸丁酯、质量百分比为 15-45％的叔碳酸乙烯酯及质量百分比为5-20％的醋酸乙烯酯。

优选的，所述叔碳酸乙烯酯分别由VV9、VV10及VV11三种类别中的两种混 合使用。

优选的，所述功能单体包括质量百分比为0-1％的丙烯酸、质量百分比为0-2％ 的邻苯二甲酸二烯丙酯、质量百分比为0-2％的丙烯酸-2-羟基乙酯、质量百分比 为0-2％的N-羟甲基丙烯酰胺、质量百分比为0-2％的双丙酮丙烯酰胺及质量百分 比为0-2％的乙二酰肼。

优选的，所述乳化剂的总质量百分比为0-2％，其包括预乳化液中的第一混 合乳化剂和置入反应釜中加热的第二混合乳化剂，所述第一混合乳化剂分别通 过阴离子乳化剂中的任一种组分和非离子乳化剂中的任一种组分相互混合而 成，所述第二混合乳化剂分别通过阴离子乳化剂中的任一种组分、非离子乳化 剂中的任一种组分、阴非复合乳化剂中的任一种组分及反应型乳化剂中的任一 种组分相互混合而成。

优选的，所述引发剂为质量百分比占0-1％的过硫酸铵。

优选的，所述缓冲剂包括质量百分比为0-1％的碳酸氢钠、质量百分比为0-1％ 的碳酸钠及质量百分比为0-1％的醋酸钠中的其中一种。

优选的，功能性助剂包括质量百分比为0-0.5％的正十二烷基硫醇、质量百 分比为0-1％的润湿剂及质量百分比为0-1％的无机增强剂，所述无机增强剂为碳 酸钙晶须和纳米白炭黑中的一种。

优选的，所述邻苯二甲酸二烯丙酯可用丙烯酸-2-羟基乙酯等量代替。

一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液的制备方法，其特征在于：包括一 下步骤：

(1)调制无机增强剂胶浆：向分散缸中加入适量的去离子水和乳化剂分散 均匀，再加入氨水进行搅匀，随后再加入无机增强剂，高速分散均匀后备用；

(2)调制预乳化液：将适量的去离子水和第一混合乳化剂加入到乳化缸中， 搅拌均匀，随之顺次加入单体、功能单体及功能助剂并充分搅拌乳化0.5-1h， 形成稳定的乳化液，静置备用；

(3)引发剂溶解：将引发剂按照初引发、滴引发、后引发的各自用量分别 称量，并分别用适量的去离子水将其溶解，单独放置，备用；

(4)乳液聚合：包括以下分步骤：

①将适量的去离子水、第二混合乳化剂及缓冲剂加入反应釜，同时进行搅 拌和升温加热；

②将步骤①的混合液升温至80℃，滴入适量的初引发剂和去离子水；

③控制温度在78℃-82℃，同步匀速地滴加预乳化液和滴引发剂，保持在 4.0-4.5h滴完；

④温度控制78℃-82℃保温1.5-2.0h，在保温开始时在20min内匀速加入 后引发剂；

⑤将混合液降温至40℃以下，用氨水调节pH值至中性，加入功能性助剂及 步骤(1)中调制的无机增强剂胶浆，并进行过滤和出料，制得成品。

本发明的有益效果体现为：本发明旨在提供一种用于UV上光纸制品粘接的 叔碳乳液及其制备方法，以水为反应介质，极大地消除了生产和使用过程中有 机溶剂对环境、人身及产品的不良影响，引入交联单体和无机增强剂，提高聚 合物的内聚力和胶膜的抗冲击力，有效的解决了初粘与持粘、粘接强度与韧性 的平衡；降低聚合物的表面张力，使聚合物对以UV界面为代表的、表面张力低 的难粘基材达到充分润湿，实现破材粘接，解决假粘的问题。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式：

一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，由以下成分组成：单体、功能单体、乳化剂、引发剂、功能性助剂、pH值调节剂及去离子水，所述乳化剂的具体成分为阴离子乳化剂、非离子乳化剂、阴非复合乳化剂及反应型乳化剂中的至少两种混合组成；

所述阴离子乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及壬基酚醚硫酸铵盐，所述非离子乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，所述阴非复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠，所述反应型乳化剂为羟丙氧基羟丙基磺酸钠。

优选的，所述单体包括质量百分比为5-45％的丙烯酸丁酯、质量百分比为 15-45％的叔碳酸乙烯酯及质量百分比为5-20％的醋酸乙烯酯。

优选的，所述叔碳酸乙烯酯分别由VV9、VV10及VV11三种类别中的两种混 合使用。

优选的，所述功能单体包括质量百分比为0-1％的丙烯酸、质量百分比为0-2％ 的邻苯二甲酸二烯丙酯、质量百分比为0-2％的丙烯酸-2-羟基乙酯、质量百分比 为0-2％的N-羟甲基丙烯酰胺、质量百分比为0-2％的双丙酮丙烯酰胺及质量百分 比为0-2％的乙二酰肼。

优选的，所述乳化剂的总质量百分比为0-2％，其包括预乳化液中的第一混 合乳化剂和置入反应釜中加热的第二混合乳化剂，所述第一混合乳化剂分别通 过阴离子乳化剂中的任一种组分和非离子乳化剂中的任一种组分相互混合而 成，所述第二混合乳化剂分别通过阴离子乳化剂中的任一种组分、非离子乳化 剂中的任一种组分、阴非复合乳化剂中的任一种组分及反应型乳化剂中的任一 种组分相互混合而成。

优选的，所述引发剂为质量百分比占0-1％的过硫酸铵。

优选的，所述缓冲剂包括质量百分比为0-1％的碳酸氢钠、质量百分比为0-1％ 的碳酸钠及质量百分比为0-1％的醋酸钠中的其中一种。

优选的，功能性助剂包括质量百分比为0-0.5％的正十二烷基硫醇、质量百 分比为0-1％的润湿剂及质量百分比为0-1％的无机增强剂，所述无机增强剂为碳 酸钙晶须和纳米白炭黑中的一种。

优选的，所述邻苯二甲酸二烯丙酯可用丙烯酸-2-羟基乙酯等量代替。

一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液的制备方法，包括以下步骤：

A：调制无机增强剂胶浆(增强剂的有效物质含量是25％，总量100份)：

(1)向分散缸中加入适量的去离子水73.5份和乳化剂1份，将其进行分 散均匀，再加入工业氨水0.5份继续搅拌均匀，随后再加入无机增强剂中的碳 酸钙晶须或者纳米白炭黑25份，高速分散均匀后备用；

B：调制叔碳乳液(总量1000份)：

(2)调制预乳化液：将110份去离子水和9份第一混合乳化剂加入到乳化 缸中，将其搅拌均匀，随之顺次加入总量为500份的丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、 及叔碳酸乙烯酯的三种单体，在加入单体的过程中持续搅拌，然后再顺次加入5 份丙烯酸、15份邻苯二甲酸二烯丙酯、5份N-羟甲基丙烯酰胺、5份双丙酮丙 烯酰胺及1份正十二硫醇，继续搅拌0.5-1h，直至预乳化液有一定的稠度，并 且静置1h以上确保其不会出现清液或分层，形成稳定的乳化液，静置备用；

(3)引发剂溶解：将引发剂按照初引发、滴引发、后引发的各自用量分别 称量，并分别用适量的去离子水将其溶解，单独放置，备用；

(4)乳液聚合：包括以下分步骤：

①将300份去离子水、5份第二混合乳化剂及2.5份缓冲剂加入到反应釜， 同时进行搅拌和升温加热；

②将步骤①中的混合液升温至80℃时，加入1份初引发剂和10份去离子水；

③控制温度在78℃-82℃之间，同步匀速地滴加步骤(2)调制好的预乳化 液和步骤(3)溶解的滴引发剂，保持在4.0-4.5h滴完；随着反应釜内反应液 的增多，适度调节搅拌速度，既可以使预乳化液、引发剂溶液快速分散均匀， 又不激起过多的气泡；

④将温度控制78℃-82℃并保温1.5-2h，在保温开始时在20min内匀速加 入0.2份后引发剂和5份去离子水溶液；

⑤保温过后，将混合液降温至40℃以下，进行调胶，用氨水调节pH值至中 性，加入步骤(1)中调制的20份无机增强剂胶浆、3份润湿剂OT-75、5份乙 二酰肼以及适量的防腐剂、消泡剂，并进行过滤和出料，制得成品叔碳乳液。

进一步地，在步骤(2)的预乳化液中所使用的第一混合乳化剂分别由阴离 子乳化剂中的任一种组分和非离子乳化剂中的任一种组分相互混合而成，其组 合比例为1.5:1-3:1。

进一步地，步骤(2)中三种单体的用量分别为：丙烯酸丁酯5-45％、叔碳 酸乙烯酯15-45％及醋酸乙烯酯5-20％，其中，叔碳酸乙烯酯是VV9、VV10和VV11 三种中的其中两种相互混合使用。

进一步地，步骤(2)中的邻苯二甲酸二烯丙酯可以用丙烯酸-2-羟基乙酯 HEA等量代替。

进一步地，步骤①中所使用的第二混合乳化剂是通过阴离子乳化剂中的任 一种组分、非离子乳化剂中的任一种组分、阴非复合乳化剂中的任一种组分及 反应型乳化剂中的任一种组分各取其一混合而成。

进一步地，步骤①中的缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸钠及醋酸钠的其中一种。

进一步地，步骤(1)中调制无机增强剂胶浆所使用的无机增强剂为碳酸钙 晶须和纳米白炭黑二者中的一种。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限 制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改， 凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰， 均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：由以下成分组成：单体、功能单体、乳化剂、引发剂、功能性助剂、pH值调节剂及去离子水，所述乳化剂的具体成分为阴离子乳化剂、非离子乳化剂、阴非复合乳化剂及反应型乳化剂中的至少两种混合组成；

所述阴离子乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及壬基酚醚硫酸铵盐，所述非离子乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，所述阴非复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠，所述反应型乳化剂为羟丙氧基羟丙基磺酸钠。

2.根据权利要求1所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述单体包括质量百分比为5-45％的丙烯酸丁酯、质量百分比为15-45％的叔碳酸乙烯酯及质量百分比为5-20％的醋酸乙烯酯。

3.根据权利要求2所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述叔碳酸乙烯酯分别由VV9、VV10及VV11三种类别中的两种混合使用。

4.根据权利要求1所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述功能单体包括质量百分比为0-1％的丙烯酸、质量百分比为0-2％的邻苯二甲酸二烯丙酯、质量百分比为0-2％的丙烯酸-2-羟基乙酯、质量百分比为0-2％的N-羟甲基丙烯酰胺、质量百分比为0-2％的双丙酮丙烯酰胺及质量百分比为0-2％的乙二酰肼。

5.根据权利要求1所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述乳化剂的总质量百分比为0-2％，其包括预乳化液中的第一混合乳化剂和置入反应釜中的第二混合乳化剂，所述第一混合乳化剂分别通过阴离子乳化剂中的任一种组分和非离子乳化剂中的任一种组分相互混合而成，所述第二混合乳化剂分别通过阴离子乳化剂中的任一种组分、非离子乳化剂中的任一种组分、阴非复合乳化剂中的任一种组分及反应型乳化剂中的任一种组分相互混合而成。

6.根据权利要求1所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述引发剂为质量百分比占0-1％的过硫酸铵。

7.根据权利要求1所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述缓冲剂包括质量百分比为0-1％的碳酸氢钠、质量百分比为0-1％的碳酸钠及质量百分比为0-1％的醋酸钠中的其中一种。

8.根据权利要求1所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：功能性助剂包括质量百分比为0-0.5％的正十二烷基硫醇、质量百分比为0-1％的润湿剂及质量百分比为0-1％的无机增强剂，所述无机增强剂为碳酸钙晶须和纳米白炭黑中的一种。

9.根据权利要求4所述一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液，其特征在于：所述邻苯二甲酸二烯丙酯可用丙烯酸-2-羟基乙酯等量代替。

10.一种用于UV上光纸制品粘接的叔碳乳液的制备方法，其特征在于：包括一下步骤：

(1)调制无机增强剂胶浆：向分散缸中加入适量的去离子水和乳化剂分散均匀，再加入氨水进行搅匀，随后再加入无机增强剂，高速分散均匀后备用；

(2)调制预乳化液：将适量的去离子水和第一混合乳化剂加入到乳化缸中，搅拌均匀，随之顺次加入单体、功能单体及功能助剂并充分搅拌乳化0.5-1h，形成稳定的乳化液，静置备用；

(3)引发剂溶解：将引发剂按照初引发、滴引发、后引发的各自用量分别称量，并分别用适量的去离子水将其溶解，单独放置，备用；

(4)乳液聚合：包括以下分步骤：

①将适量的去离子水、第二混合乳化剂及缓冲剂加入反应釜，同时进行搅拌和升温加热；

②将步骤①的混合液升温至80℃，滴入适量的初引发剂和去离子水；

③控制温度在78℃-82℃，同步匀速地滴加预乳化液和滴引发剂，保持在4.0-4.5h滴完；

④温度控制78℃-82℃保温1.5-2.0h，在保温开始时在20min内匀速加入后引发剂；

⑤将混合液降温至40℃以下，用氨水调节pH值至中性，加入功能性助剂及步骤(1)中调制的无机增强剂胶浆，并进行过滤和出料，制得成品。