CN113150589B - 一种低温水性纳米热封涂层 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温水性纳米热封涂层，涉及热封涂层技术领域，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸2‑3份、丙烯酸正丁酯20‑28份、甲基丙烯酸甲酯22‑30份、丙烯酸十八酯2‑4份、苯乙烯1‑2份、EVA乳液5‑10份、增粘剂1‑3份、氨基化纳米二氧化硅5‑7份、聚乙烯蜡1‑3份、增塑剂0.2‑1份、热稳定剂0.5‑5份、抗氧剂0.3‑1份、颜料0‑8份。本发明热封涂层用热熔胶成膜性好，涂布在铝箔基材上附着力佳，高温状态下热稳定性良好，耐水性和热封强度佳，与其它热封胶相比，在较低温度的热封温度即可达到要求，150℃下即可与PVC塑料泡罩硬片瞬间热封粘合，节能效果更好。

Description

一种低温水性纳米热封涂层

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种低温水性纳米热封涂层。

背景技术

热封易撕的铝箔材料广泛用于日化产品、食品包装、药品泡罩包装等领域。选择合适的热熔胶涂布在铝箔上以获得合适的具有较高热封强度的热封涂层尤为重要，因为热封强度过高会导致使用时揭开铝箔较困难，热封强度过低则不能有效保证内部产品的质量问题。

泡罩包装是药品包装的主要形式之一，是指通过热封胶在一定温度和压力下将塑料材质的泡罩和铝箔等基材封合在一起。目前，泡罩包装用热封胶多为溶剂型的乙烯基树脂体系，通常称为VC型热封胶，具有热封强度较高、不回粘等优点。然而，一方面，VC型热封胶因其生产和使用过程中均大量使用有机溶剂，带来了得一系列环保问题；另一方面，其热封温度较高，热封温度是影响热封强度的重要因素，温度太低，热封粘合不牢固，温度太高，药品在高温下易发生变形或变性，而且生产能耗高。因此，开发一种在保证热封强度的基础上，降低热封温度的铝箔热封涂层就显得尤为必要。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低温水性纳米热封涂层，在铝箔基材上附着力佳，高温状态下热稳定性良好，耐水性和热封强度佳，150℃下即可与PVC塑料泡罩硬片瞬间热封粘合。

一种低温水性纳米热封涂层，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸2-3份、丙烯酸正丁酯20-28份、甲基丙烯酸甲酯22-30份、丙烯酸十八酯2-4份、苯乙烯1-2份、EVA乳液5-10份、增粘剂1-3份、氨基化纳米二氧化硅5-7份、聚乙烯蜡1-3份、增塑剂0.2-1份、热稳定剂0.5-5份、抗氧剂0.3-1份、颜料0-8份。

优选地，所述水性聚氨酯乳液是采用聚乙二醇和异氟尔酮二异氰酸酯预聚；然后加入1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸进行扩链，加丙酮稀释；再用三乙胺中和，加入乳化，再加入二乙烯三胺进行后扩链得到。

优选地，所述水性聚氨酯乳液的固含量为35-37％，其制备如下：将聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯和催化剂加入反应容器中，升温至70-75℃，搅拌2h进行预聚反应；然后升温至75-80℃，加入1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸进行扩链反应2h，加入丙酮调节体系粘度；反应结束后，降温至35-40℃，加入三乙胺中和30-40min，然后加入去离子水搅拌分散；最后加入二乙烯三胺进行后扩链反应，减压蒸馏除去丙酮，即得。

优选地，所述聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯、1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和二乙烯三胺的重量比为1.9-2.1：1：0.3-0.4：0.2-0.3：0.04-0.07。

优选地，所述增粘剂为萜烯树脂乳液增粘剂。

优选地，所述热封胶的制备如下：

S1、将乳化剂加入到水中，搅拌分散，然后加入丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯，搅拌分散，得丙烯酸酯单体溶液；

S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温搅拌反应；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液，搅拌反应；反应结束后降温，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液；

S3、向复合聚合物乳液中加入EVA乳液，搅拌混合，再加入增粘剂、聚乙烯蜡、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、颜料，剪切分散，即得。

优选地，S2中，将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温至50-60℃，搅拌反应60-70min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应30-40min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液30-40min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液。

优选地，S2中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为10-15：30-40：50-55；氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为40-50：50-60。

有益效果：本发明以水性聚氨酯为种子，以聚丙烯酸树脂为壳，通过种子乳液聚合法在聚氨酯表面包覆一层丙烯酸酯树脂，提高涂层与铝箔的附着力及涂层热稳定性，并通过对水性聚氨酯和丙烯酸酯乳液中原料的优化选择，使得复合乳液具有较好的剥离强度和热封强度。氨基化的二氧化硅纳米粒子能够提高涂层的拉伸强度，将其同丙烯酸酯单体一同加入到聚氨酯乳液中，其掺杂在丙烯酸酯包覆层中包覆在水性聚氨酯乳液表面，且其表面官能团参与到交联反应中，在体系中分散性好，提高了热熔胶的剥离强度和拉伸性能。此外，添加的颜填料更易区分涂层面，防止操作时出现失误。

本发明各原料相互配合，该热封涂层用热熔胶成膜性好，涂布在铝箔基材上附着力好，高温状态下热稳定性良好，耐水性和热封强度佳，与其它热封胶相比，在较低温度的热封温度即可达到要求，150℃下即可与PVC塑料泡罩硬片瞬间热封粘合，节能效果更好。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种水性聚氨酯制备，步骤如下：将聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯和催化剂加入反应容器中，升温至70℃，搅拌2h进行预聚反应；然后升温至75℃，加入1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸进行扩链反应2h，加入丙酮调节体系粘度；反应结束后，降温至35℃，加入三乙胺中和30min，然后加入去离子水搅拌分散；最后加入二乙烯三胺进行后扩链反应，减压蒸馏除去丙酮，制得固含量为36％的水性聚氨酯乳液；所用原料聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯、1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和二乙烯三胺的重量比为1.9：1：0.37：0.28：0.06。

实施例2

一种水性聚氨酯制备，步骤如下：将聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯和催化剂加入反应容器中，升温至75℃，搅拌2h进行预聚反应；然后升温至80℃，加入1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸进行扩链反应2h，加入丙酮调节体系粘度；反应结束后，降温至40℃，加入三乙胺中和40min，然后加入去离子水搅拌分散；最后加入二乙烯三胺进行后扩链反应，减压蒸馏除去丙酮，制得固含量为37％的水性聚氨酯乳液；所用原料聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯、1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和二乙烯三胺的重量比为2.1：1：0.35：0.21：0.04。

实施例3

一种低温水性纳米热封涂层，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：实施例1制备的水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸2.5份、丙烯酸正丁酯20份、甲基丙烯酸甲酯26份、丙烯酸十八酯3份、苯乙烯1.5份、EVA乳液5份、增粘剂1份、氨基化纳米二氧化硅5份、聚乙烯蜡1份、增塑剂0.2份、热稳定剂0.5份、抗氧剂0.5份；其中，增粘剂为萜烯树脂乳液增粘剂。

上述热封胶的制备如下：

S1、将乳化剂加入到水中，搅拌分散，然后加入丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯，搅拌分散，得丙烯酸酯单体溶液；

S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温至50℃，搅拌反应60min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应30min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液40min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液；反应过程中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为10：40：50，氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为40：60；

S3、向复合聚合物乳液中加入EVA乳液，搅拌混合，再加入增粘剂、聚乙烯蜡、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂，剪切分散，即得。

实施例4

一种低温水性纳米热封涂层，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：实施例1制备的水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸2份、丙烯酸正丁酯24份、甲基丙烯酸甲酯30份、丙烯酸十八酯2份、苯乙烯1份、EVA乳液7份、增粘剂1.5份、氨基化纳米二氧化硅6份、聚乙烯蜡2份、增塑剂0.5份、热稳定剂1份、抗氧剂0.5份；其中，增粘剂为萜烯树脂乳液增粘剂。

上述热封胶的制备如下：

S1、将乳化剂加入到水中，搅拌分散，然后加入丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯，搅拌分散，得丙烯酸酯单体溶液；

S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温至55℃，搅拌反应65min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应35min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液35min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液；反应过程中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为15：30：55，氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为50：50；

S3、向复合聚合物乳液中加入EVA乳液，搅拌混合，再加入增粘剂、聚乙烯蜡、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂，剪切分散，即得。

实施例5

一种低温水性纳米热封涂层，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：实施例2制备的水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸3份、丙烯酸正丁酯25份、甲基丙烯酸甲酯22份、丙烯酸十八酯4份、苯乙烯2份、EVA乳液8份、增粘剂2份、氨基化纳米二氧化硅6.5份、聚乙烯蜡2份、增塑剂0.5份、热稳定剂1.5份、抗氧剂0.5份；其中，增粘剂为萜烯树脂乳液增粘剂。

上述热封胶的制备如下：

S1、将乳化剂加入到水中，搅拌分散，然后加入丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯，搅拌分散，得丙烯酸酯单体溶液；

S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温至60℃，搅拌反应60min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应40min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液40min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液；反应过程中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为15：35：50，氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为50：50；

S3、向复合聚合物乳液中加入EVA乳液，搅拌混合，再加入增粘剂、聚乙烯蜡、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂，剪切分散，即得。

实施例6

一种低温水性纳米热封涂层，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：实施例2制备的水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸2份、丙烯酸正丁酯28份、甲基丙烯酸甲酯24份、丙烯酸十八酯2.5份、苯乙烯1.5份、EVA乳液10份、增粘剂1份、氨基化纳米二氧化硅7份、聚乙烯蜡3份、增塑剂0.5份、热稳定剂2份、抗氧剂0.5份、颜料8份；其中，增粘剂为萜烯树脂乳液增粘剂。

上述热封胶的制备如下：

S1、将乳化剂加入到水中，搅拌分散，然后加入丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯，搅拌分散，得丙烯酸酯单体溶液；

S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温至60℃，搅拌反应70min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应30min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液40min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液；反应过程中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为12：36：52，氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为45：55；

S3、向复合聚合物乳液中加入EVA乳液，搅拌混合，再加入增粘剂、聚乙烯蜡、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、颜料，剪切分散，即得。

对比例1

与实施例6相比，区别仅在于，1)热熔胶的原料中不含有氨基化纳米二氧化硅；2)热熔胶的制备中的S2步骤中不加入氨基化纳米二氧化硅。

对比例2

与实施例6相比，区别仅在于，1)热封胶的原料中不含有丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯；2)热熔胶的制备中不含有S1步骤，S2步骤不同；

具体的，S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分氨基化纳米二氧化硅，升温至60℃，搅拌反应70min；然后再加入部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应30min，得聚合物乳液；反应过程中，氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为45：55；

对比例3

与实施例6相比，区别仅在于，1)热封胶制备的S2步骤不同，具体S2步骤操作如下：

S2、将部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅加入到反应容器中，升温至60℃，搅拌反应70min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应30min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液40min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得丙烯酸酯乳液；反应过程中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为12：36：52，氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为45：55；将丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液混合，搅拌分散，即得复合聚合物乳液。

对本发明实施例3-6和对比例1-3中制备的热封涂层的性能进行测试。

1.热封强度：按照GB12255-90标准，将铝箔和PVC塑料硬片热封粘合，测定热封强度，热封条件为150℃、0.2×10⁶Pa、1s。

2.热封强度保持率：将按照GB12255-90标准制得的铝箔和PVC的热封样品常温下放置3个月后，在测定其热封强度，测定热封强度保持率。

测试结果见表1。

表1热封涂层性能数据

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低温水性纳米热封涂层，其特征在于，是将热封胶涂布在铝箔上经干燥后得到的；所述热封胶的原料按重量份包括：水性聚氨酯乳液100份、丙烯酸2-3份、丙烯酸正丁酯20-28份、甲基丙烯酸甲酯22-30份、丙烯酸十八酯2-4份、苯乙烯1-2份、EVA乳液5-10份、增粘剂1-3份、氨基化纳米二氧化硅5-7份、聚乙烯蜡1-3份、增塑剂0.2-1份、热稳定剂0.5-5份、抗氧剂0.3-1份、颜料0-8份；

其中，所述水性聚氨酯乳液是采用聚乙二醇和异氟尔酮二异氰酸酯预聚；然后加入1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸进行扩链，加丙酮稀释；再用三乙胺中和，加入乳化，再加入二乙烯三胺进行后扩链得到；所述聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯、1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和二乙烯三胺的重量比为1.9-2.1：1：0.3-0.4：0.2-0.3：0.04-0.07；

所述水性聚氨酯乳液的固含量为35-37％，其制备如下：将聚乙二醇、异氟尔酮二异氰酸酯和催化剂加入反应容器中，升温至70-75℃，搅拌2h进行预聚反应；然后升温至75-80℃，加入1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸进行扩链反应2h，加入丙酮调节体系粘度；反应结束后，降温至35-40℃，加入三乙胺中和30-40min，然后加入去离子水搅拌分散；最后加入二乙烯三胺进行后扩链反应，减压蒸馏除去丙酮，即得；

所述热封胶的制备如下：

S1、将乳化剂加入到水中，搅拌分散，然后加入丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、苯乙烯，搅拌分散，得丙烯酸酯单体溶液；

S2、将水性聚氨酯乳液加入到反应容器中，加水，搅拌分散，然后加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，升温至50-60℃，搅拌反应60-70min；然后再加入部分丙烯酸酯单体溶液和部分氨基化纳米二氧化硅，搅拌反应30-40min；最后加入剩余的丙烯酸酯单体溶液30-40min，搅拌反应；反应结束后降温至40℃，加入三乙胺中和，得复合聚合物乳液；其中，丙烯酸酯单体溶液的三次加入量的重量百分比为10-15：30-40：50-55；氨基化纳米二氧化硅的两次加入量的重量百分比为40-50：50-60；

S3、向复合聚合物乳液中加入EVA乳液，搅拌混合，再加入增粘剂、聚乙烯蜡、增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、颜料，剪切分散，即得。

2.根据权利要求1所述的低温水性纳米热封涂层，其特征在于，所述增粘剂为萜烯树脂乳液增粘剂。