CN112391131A - 环保水溶性丙烯酸酯压敏胶、胶粘带及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，包括按以下重量份的组份：15‑50重量份的丙烯酸酯及丙烯酸聚合物，0‑15重量份的聚乙二醇丙烯酸酯聚合物，0‑15重量份的聚乙二醇聚合物，0‑15重量份的中和剂，0.1‑2重量份的引发剂，0.1‑2重量份的固化剂，40‑70重量份的溶剂。本发明提供的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶、胶粘带及其制备方法和应用，制备的水溶性压敏胶粘带具有良好的初粘力，适宜180°剥离力，保持力可根据需要调节，优异的水溶再浆化性能，产品广泛应用于造纸行业的接纸用途，解决废纸回收再浆化生产过程中的“胶粘问题”，不会污染生产设备，提升了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及压敏胶粘剂及胶粘带的技术领域，特别是涉及一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶、胶粘带及其制备方法和应用。
背景技术
压敏胶(PSA)是一种在粘接过程中对压力敏感的胶粘剂，在较小压力作用下，即能形成可靠的粘接效果。随着社会和科学技术的快速发展，绿色环保已成为当代社会的主题，人们对环保及资源回收利用的日益关注，使各种资源材料的回收再利用越来越受到重视，其中，废纸的回收利用已有成熟工艺和设备，造纸和印刷行业广泛应用压敏胶。
在现代造纸工业中，随着废纸用量的增加而产生了日益严重的“胶粘物质”问题，其主要来源于废纸中压敏胶粘剂(PSA)、热熔胶粘剂、各种施胶剂和残余油墨等，含有传统胶粘剂的废纸一般被视为不可再制浆的。通常的作法是将其垃圾化处理，不仅浪费资源，且对环境造成严重污染。这些物质本身具有粘性，与细小纤维、无机填料等粘接在一起形成“胶粘小球”沉积物，污染和堵塞造纸设备，影响正常生产和效率，为了从源头上解决压敏胶粘制品对废纸回收利用过程的不利影响，开发水溶性压敏胶粘带产品来满足市场的需求。
国外在铜版纸、新闻纸等生产过程中已大量应用水溶性胶带，近年来，国内在造纸生产中也开始使用，并有逐步增长的趋势。美国3M公司、日本日东胶带公司和德国Tesa公司已推出可再浆化胶带的系列产品。但国内在该领域的研究还在起步阶段，部分公司从国外进口胶水进行涂布生产少量的水溶性胶带，没有掌握产品的核心技术，且受制于国外相关企业。
为了解决水溶性胶带行业产品的核心问题，本发明提供一种环保型水溶性丙烯酸酯压敏胶及胶粘带，不仅具有良好的粘接应用性能，而且能在废纸制浆过程中去除，满足行业的应用需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶、胶粘带及其制备方法和应用，制备的胶粘带具有较好初粘性、保持力可调节及适宜180°剥离力，满足生产实际应用及可水溶再浆化的性能，解决了废纸回收再浆化生产过程中的“胶粘问题”。
为解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案是提供一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，包括按以下重量份的组份：
15-50重量份的丙烯酸酯及丙烯酸聚合物，
0-15重量份的聚乙二醇丙烯酸酯聚合物，
0-15重量份的聚乙二醇聚合物，
0-15重量份的中和剂，
0.1-2重量份的引发剂，
0.1-2重量份的固化剂，
0-0.5重量份的色浆，
40-70重量份的溶剂。
实施例中，优选：
丙烯酸酯聚合物单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯的一种或多种；
丙烯酸聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸单体的一种或多种。
实施例中，优选：
聚乙二醇丙烯酸酯包括分子量为100-2000的乙二醇丙烯酸酯的一种或多种；
聚乙二醇包括分子量为100-2000的聚乙二醇的一种或多种。
实施例中，优选：
中和剂为三乙醇胺、浓度为20％的氢氧化钠水溶液或者三乙醇胺和浓度为20％的氢氧化钠水溶液的混合液；
引发剂为偶氮类引发剂和过氧化物引发剂中的一种或多种；
固化剂为异氰酸酯类、氮丙啶类固化剂或者异氰酸酯类和氮丙啶类固化剂的组合；
溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇。
实施例中，优选：
中和剂为三乙醇胺和浓度为20％的氢氧化钠水溶液的混合中和剂；
引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的组合；
固化剂为异氰酸酯类固化剂；
溶剂为乙酸乙酯和乙醇；
所述色浆为水油通用色浆。
为了解决以上技术问题，本发明提供的第二种技术方案是提供一种胶粘带，其利用了上述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制备。
实施例中，优选：所述胶粘带的涂布方式为转涂方式，包括刮刀式涂布、棍式涂布或微凹涂布方式。
为了解决以上技术问题，本发明提供的第三种技术方案是提供一种胶粘带的制备方法，所述胶粘带为上述的胶粘带，
包括步骤：
(1)将上述溶剂的一部分加入到装有温度计、冷凝器和乳化槽的5000L不锈钢反应釜中；
(2)按照配比将上述的丙烯酸酯聚合物、丙烯酸聚合物、聚乙二醇丙烯酸酯聚合物所含的单体混合均匀，然后将50％的混合单体加入到反应釜中，另外50％混合单体加入到乳化槽中；
(3)开动搅拌并加热反应釜，并向反应釜中通氮气，加热到回流温度后，将20％的引发剂溶液加入到反应釜中，控温76～80℃反应90min，然后滴加60％的引发剂和剩余单体溶液，90min滴完，保温反应3h，最后加入20％的引发剂溶液，10min内滴完，继续保温3h，稀释至35-45％固含量，得到透明的压敏胶黏稠液体；
(4)将70-80重量份的压敏胶黏稠液体、所述0-15重量份的聚乙二醇聚合物、所述0-15重量份的中和剂、所述0.1-2重量份的固化剂、所述0-0.5重量份的色浆、0-20重量份的所述溶剂，搅拌均匀，制得上述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶；
(5)利用涂布机将所述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成双面胶带，包括步骤：
(51)采用涂布机将所述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶涂布到离型纸上，调节到需要的厚度，然后经过烘箱干燥得到压敏胶干胶；
(52)将所述压敏胶干胶在涂布机机尾复合水溶性棉纸，经过涂布机机尾收卷台收成单面母卷；
(53)重复步骤(51)；
(54)将步骤(53)得到的产品在涂布机机尾复合所述单面母卷，涂布机机尾收卷并解离开第二次带胶离型纸收成双面胶带成品；
其中，步骤(3)中向反应釜中通入氮气的流量为(5-20)L/min。
本发明还提供一种技术方案为上述的胶粘带在造纸、印刷及包装行业的应用。
本发明的有益效果是：
(1)采用乙酸乙酯、乙醇等环保型溶剂及环保原材料，不使用苯、甲苯、酮类等毒性大、危险风险高的溶剂，且产品具有水溶性，在生产制造过程及使用废弃后不产生“胶粘物质”，给纸类回收、原料回收工艺过程带来便利，基本对环境无污染，符合环保可持续的要求；
(2)本发明制备的环保水溶性胶粘带具有较好的初粘性，持粘性及适合的180°剥离力，满足大型造纸机“飞接”的要求，以及良好的水溶性，在废纸回收利用过程中不会污染设备，符合环保要求，打破了国外进口类似产品垄断国内市场的状态，提升国产产品的核心竞争力；
(2)本发明制备的环保水溶性压敏胶还可用于制备单面胶带，广泛应用于造纸、印刷及包装行业领域。
附图说明
图1是利用本发明的一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成的双面胶带的结构示意图；
图2是利用本发明的一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成的单面胶带的结构示意图。
说明附图中的数字标识对应的结构名称分别如下：
1-离型纸1；2-闭面环保水溶性压敏胶粘剂层；3-水溶性棉纸层；4-开面压敏胶粘剂层；21-隔离剂层；22-基材层；23-环保水溶性丙烯酸酯压敏胶粘剂层。
具体实施方式
本发明提供了一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，包括按以下重量份的组份：
15-50重量份的丙烯酸酯及丙烯酸聚合物，
0-15重量份的聚乙二醇丙烯酸酯聚合物，
0-15重量份的聚乙二醇聚合物，
0-15重量份的中和剂，
0.1-2重量份的引发剂，
0.1-2重量份的固化剂，
0-0.5重量份的色浆，
40-70重量份的溶剂。
在一个具体的实施例中，丙烯酸酯聚合物单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯的一种或多种；
丙烯酸聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸单体的一种或多种。
聚乙二醇丙烯酸酯包括分子量为100-2000的乙二醇丙烯酸酯的一种或多种，优选该分子量为300-1000；
聚乙二醇包括分子量为100-2000的聚乙二醇的一种或多种，优选该分子量为300-1000。
中和剂为三乙醇胺、浓度为20％的氢氧化钠水溶液或者三乙醇胺和浓度为20％的氢氧化钠水溶液的混合液，优选为三乙醇胺和浓度为20％的氢氧化钠水溶液的混合中和剂；
引发剂为偶氮类引发剂和过氧化物引发剂中的一种或多种，优选为偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的组合；
固化剂为异氰酸酯类、氮丙啶类固化剂或者异氰酸酯类和氮丙啶类固化剂的组合，优选为异氰酸酯类固化剂；
溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇，优选为乙酸乙酯和乙醇。
对于本发明的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，通过引入可聚合的羧酸和乙二醇丙烯酸酯亲水性单体到丙烯酸酯聚合物分子链中，并将羧基进行中和提高聚合物的水溶性，引入环保性材料聚乙二醇丙烯酸酯来调节聚合物的分子链的软硬性和水溶性，改善初粘性，提高胶带产品的应用性能，后期通过外加固化剂进行适度胶连来改善压敏胶的内聚力解决胶粘带端面溢胶的问题。
本发明还包括一种胶粘带，胶粘带是利用上述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制备。
利用本发明的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶可以制作单面胶带，也可以制作双面胶带，对此不作限制。
图1为利用本发明的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成的双面胶带的结构示意图。双面胶带包括开面压敏胶粘剂层4和闭面环保水溶性压敏胶粘剂层2及水溶性棉纸层3，在闭面环保水溶性压敏胶粘剂层2上覆有离型纸1，离型纸1采用淋PE膜涂硅离型纸，所述开面压敏胶粘剂层4和闭面环保水溶性压敏胶粘剂层2均由本发明所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制备，根据应用的实际需要，压敏胶粘层厚度和物性可以一致，也可以不一致。
图2是利用本发明的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成的单面胶带的结构示意图。
图2所示的胶粘带的性能测试方法包括：
(1)黏度：按照GB/T 2794—2013《胶粘剂黏度的测定单圆筒旋转黏度计法》标准，采用电子数显旋转黏度计进行测定，测试温度为(23±2)℃；
(2)180°剥离力：按照GB/T 2792—2014《胶粘带剥离强度的试验方法》标准，采用剥离力拉力测试机进行测定(胶带宽度为25mm，采用25μm的PET基材背贴作补强，剥离速率为300mm/min)；
(3)初粘性：按照GB/T 4852—2002《压敏胶粘带初粘性试验方法(滚球法)》标准，采用初粘性测定仪进行测定(倾斜角为30°)；
(4)持粘性：按照GB/T 4851—2014标准进行测定，将粘贴压敏胶带的被粘试样垂直悬挂在试验架上，下挂规定质量的砝码，以一定时间被粘试样下滑的位移量(或被粘试样完全脱离的时间)来表征压敏胶的持粘性；
(5)水溶性测试方法：取500mL玻璃烧杯一个，注入200～400mL水，然后取双面胶带裁成约2.5cm×10cm规格，撕开离型纸后将胶体放进烧杯中，5min后即可观察水溶效果；胶体完全溶解成絮状物，无颗粒沉淀，则说明胶带水溶性良好。
图1所示的单面胶粘带，性能测试方法与本发明双面胶粘带的测试方法相似，对此不作赘述。
本发明以制作双面胶带为例，来说明本发明提供的胶粘带的制备方法，
具体为：利用了本发明提供的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，包括步骤：
(1)将溶剂的一部分加入到装有温度计、冷凝器和乳化槽的5000L不锈钢反应釜中；
(2)按照配比将环保水溶性丙烯酸酯压敏胶所包含的丙烯酸酯聚合物、丙烯酸聚合物、聚乙二醇丙烯酸酯聚合物所含的单体混合均匀，然后将50％的混合单体加入到反应釜中，另外50％混合单体加入到乳化槽中；
(3)开动搅拌并加热反应釜，并向反应釜中通氮气，优选氮气的流量为(5-20)L/min，加热到回流温度后，将20％的引发剂溶液加入到反应釜中，控温76～80℃反应90min，然后滴加60％的引发剂和剩余单体溶液，90min滴完，保温反应3h，最后加入20％的引发剂溶液，10min内滴完，继续保温3h，稀释至35-45％固含量，得到透明的压敏胶黏稠液体；
(4)将70-80重量份的压敏胶黏稠液体、所述0-15重量份的聚乙二醇聚合物、所述0-15重量份的中和剂、所述0.1-2重量份的固化剂、所述0-0.5重量份的色浆、0-20重量份的所述溶剂，搅拌均匀，制得本发明的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶；
(5)利用涂布机将所述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成双面胶带。
优选，所述步骤(5)包括步骤：
(51)采用涂布机将所述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶涂布到离型纸上，调节到需要的厚度，然后经过烘箱干燥得到压敏胶干胶；
(52)将所述压敏胶干胶在涂布机机尾复合水溶性棉纸，经过涂布机机尾收卷台收成单面母卷；
(53)重复步骤(51)；
(54)将步骤(53)得到的产品在涂布机机尾复合所述单面母卷，涂布机机尾收卷并解离开第二次带胶离型纸收成双面胶带成品。
本发明的实施例中，上述胶粘带的涂布方式，为转涂方式，包括刮刀式涂布、棍式涂布或微凹涂布方式。
本发明还保护上述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制备的胶粘带在造纸、包装及印刷行业的应用。
在利用上述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制作的双面胶带的一个具体实施例中，需要的成分的配比，分别如表1和表2所示，其中表3代表了按照表1和表2的成分配比制成的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶测试结果。
表1-环保水溶性丙烯酸酯压敏胶合成配方表
其中，BA代表丙烯酸丁酯，2-EHA代表丙烯酸异辛酯，HEA-丙烯酸羟乙酯，Va代表醋酸乙烯酯，APEG代表聚乙二醇丙烯酸酯，MPEG代表聚乙二醇，AA代表丙烯酸，AIBN代表偶氮二异丁腈，BPO代表过氧化二苯甲酰，Ea代表乙酸乙酯。
表2-环保水溶性丙烯酸酯压敏胶调胶配方表
表3-环保水溶性丙烯酸酯压敏胶测试结果表
性能测试结果说明：
(1)180°剥离力：脱胶表示测试时残胶严重在测试钢板上；少脱表示测试时少量残胶在测试钢板上；没有表示测试时无残胶在测试钢板上；
(2)水溶性：A++：完全水溶，无不溶胶粒，无大胶团；A+：基本水溶，有微量不溶胶粒(5个以下胶粒)，无大胶团；A：基本水溶，有少量不溶胶粒(5-10个胶粒)，无大胶团；A-：基本水溶，有较多不溶胶粒(10个以上胶粒)，无大胶团；
(3)溢胶性：A：无溢胶(分切端面干爽)；B：轻度溢胶(分切端面发粘，无胶粘剂流出)；C：严重溢胶(分切端面有胶粘剂流出)。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于，包括按以下重量份的组份：
15-50重量份的丙烯酸酯及丙烯酸聚合物，
0-15重量份的聚乙二醇丙烯酸酯聚合物，
0-15重量份的聚乙二醇聚合物，
0-15重量份的中和剂，
0.1-2重量份的引发剂，
0.1-2重量份的固化剂，
0-0.5重量份的色浆，
40-70重量份的溶剂。
2.根据权利要求1所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于，
丙烯酸酯聚合物单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯的一种或多种；
丙烯酸聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸单体的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于，
聚乙二醇丙烯酸酯包括分子量为100-2000的乙二醇丙烯酸酯的一种或多种；
聚乙二醇包括分子量为100-2000的聚乙二醇的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于，
中和剂为三乙醇胺、浓度为20％的氢氧化钠水溶液或者三乙醇胺和浓度为20％的氢氧化钠水溶液的混合液；
引发剂为偶氮类引发剂和过氧化物引发剂中的一种或多种；
固化剂为异氰酸酯类、氮丙啶类固化剂或者异氰酸酯类和氮丙啶类固化剂的组合；
溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇。
5.根据权利要求1所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于，
中和剂为三乙醇胺和浓度为20％的氢氧化钠水溶液的混合中和剂；
引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的组合；
固化剂为异氰酸酯类固化剂；
溶剂为乙酸乙酯和乙醇；
所述色浆为水油通用色浆。
6.一种胶粘带，其特征在于，其利用权利要求1-5任意一项所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制备。
7.根据权利要求6所述的胶粘带，其特征在于，所述胶粘带的涂布方式为转涂方式，包括刮刀式涂布、棍式涂布或微凹涂布方式。
8.权利要求7所述的胶粘带的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将权利要求1-5中所述溶剂的一部分加入到装有温度计、冷凝器和乳化槽的5000L不锈钢反应釜中；
(2)按照配比将权利要求1-5所述的丙烯酸酯聚合物、丙烯酸聚合物、聚乙二醇丙烯酸酯聚合物所含的单体混合均匀，然后将50％的混合单体加入到反应釜中，另外50％混合单体加入到乳化槽中；
(3)开动搅拌并加热反应釜，并向反应釜中通氮气，加热到回流温度后，将20％的引发剂溶液加入到反应釜中，控温76～80℃反应90min，然后滴加60％的引发剂和剩余单体溶液，90min滴完，保温反应3h，最后加入20％的引发剂溶液，10min内滴完，继续保温3h，稀释至35-45％固含量，得到透明的压敏胶黏稠液体；
(4)将70-80重量份的压敏胶黏稠液体、所述0-15重量份的聚乙二醇聚合物、所述0-15重量份的中和剂、所述0.1-2重量份的固化剂、所述0-0.5重量份的色浆、0-20重量份的所述溶剂，搅拌均匀，制得权利要求1-5任意一项所述的环保水溶性丙烯酸酯压敏胶；
(5)利用涂布机将所述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶制成双面胶带，包括步骤：
(51)采用涂布机将所述环保水溶性丙烯酸酯压敏胶涂布到离型纸上，调节到需要的厚度，然后经过烘箱干燥得到压敏胶干胶；
(52)将所述压敏胶干胶在涂布机机尾复合水溶性棉纸，经过涂布机机尾收卷台收成单面母卷；
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其中，步骤(3)中向反应釜中通入氮气的流量为(5-20)L/min。
9.权利要求6所述的胶粘带在造纸、印刷及包装行业的应用。
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