CN113185938B - 一种环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂及其制备方法,其包括以下组分及其质量份数:丙烯酸酯类胶粘剂100份,增粘树脂与溶剂的混合液5~15份,固化剂0.3~1.0份以及改性硅烷偶联剂5~20份。本发明向丙烯酸酯类胶粘剂中添加了改性硅烷偶联剂,其主链为长链烷烃,与丙烯酸酯类胶粘剂具备较好的相容性,侧链含有磺酸基团,既能促进硅氧烷基水解,又能吸收空气中的水汽,从而对界面起到润湿作用,最终使得改性丙烯酸酯类胶粘剂在低温环境下与纸箱具有高粘接性。
Description
技术领域
本发明涉及丙烯酸酯类胶粘剂领域,尤其涉及一种环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂及其制备方法。
背景技术
近年来,伴随着网络购物在日常生活中的普及,快递行业快速发展,据统计,2020年我国快递包裹数量已超500亿件,所使用的瓦楞纸箱超过4000万吨。包装纸箱作为现代物流不可缺少的一部分,承担着包装、保护产品、美观的重要责任,包装纸箱的物理性能指标则成为其质量评估的依据。传统纸箱采用透明单面胶带“缠绕式”包装,不但操作不便,还造成大量资源浪费,并且不易降解,对环境污染大。
目前,市场上出现的新型环保型纸箱,采用双面胶带内封式,操作简便,胶带使用量少,成本更低。新型纸箱的检验标准包括外观、尺寸、摇盖耐折、耐破强度、戳穿强度、边压强度以及粘合强度等,其中,粘合强度则主要考察封箱胶带的性能。
新型纸箱粘结用胶带主要为无纺布双面胶带及泡棉双面胶带,其中,无纺布双面胶带因芯材成本更低、易降解而备受青睐。常规用于生产瓦楞纸箱的原材料为植物纤维,植物纤维表面富含羟基,与水亲和,能产生氢键,因此,湿度对于聚丙烯酸酯类压敏胶带与瓦楞纸箱的粘结效果具有极大的影响。湿度太低,胶带与纸箱易弹开,大大增大了运输过程中丢件或包裹被更换的风险。此外,由于地域季节差异,纸箱会在各式各样的环境中使用,尤其是在冬季湿度较低的地区,市售大部分胶带在粘接过程中其粘接性能明显下降,因此,专门使用于低湿环境下纸箱粘结用胶带的开发显得极为迫切。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种环保耐低湿丙烯酸酯类胶黏剂,该环保耐低湿丙烯酸酯类胶黏剂在低湿环境下能与纸箱高强度粘结。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术而提供一种上述环保耐低湿丙烯酸酯类胶黏剂的制备方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于包括以下组分及其质量份数:
其中,上述丙烯酸酯类胶粘剂为低Tg胶粘剂,该低Tg胶粘剂所用单体包括低Tg单体,固含量为50%,上述改性硅烷偶联剂的主链为长链烷烃,并具有磺酸基团。本发明中上述低Tg胶粘剂的Tg≤-20℃。
进一步,所述低Tg单体为丙烯酸辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯中的至少一种。
进一步,所述增粘树脂为改性松香树脂,所述溶剂为乙酸乙酯,且混合液中两者的体积比为1∶1。本发明中的增粘树脂与溶剂的混合液用于改良胶粘剂初粘性、持粘性(内聚性能)以及耐水性,其中,改性松香树脂具有活性羧基及双键,具有较强的反应性,在丙烯酸酯系胶粘剂中可参与酯化、脱羧等反应。
进一步,所述固化剂为多官能团异氰酸酯类。再进一步,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种。
进一步,所述改性硅烷偶联剂通过以下步骤制备:
将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂和磺化不饱和烃类化合物或其衍生物按一定比例混合,加入引发剂引发反应,获得所需的改性硅烷偶联剂。该改性硅烷偶联剂主链为长链烷烃,侧链含有甲氧基与磺酸基团,暴露在空气中,吸收一定的水分后,由于磺酸基团具备较强的酸性,使得甲氧基容易水解,从而产生羟基,使得偶联剂具备能对油性表面及水性表面均产生亲和力的作用,以及具有非常好的吸水效果。
进一步,所述磺化不饱和烃类化合物或其衍生物为对苯乙烯磺酸(SSA)、乙烯基磺酸(ESA)或甲基丙烯磺酸(MSA)中的一种。
进一步,所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂与磺化不饱和烃类化合物或其衍生物的质量比为1∶1~5。
进一步,所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或异丙苯过氧化氢中的一种。
为进一步解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种如上所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
按上述质量份数将丙烯酸酯类胶粘剂置于预搅拌容器中,加入相应质量份数的增粘树脂与溶剂的混合液及改性偶联剂,搅拌10~20min,再加入相应质量份的固化剂,快速搅拌20~30min,可得所需的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明中的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂包括丙烯酸酯胶粘剂、增粘树脂、固化剂以及改性硅烷偶联剂,其中,丙烯酸酯胶粘剂、增粘树脂以及固化剂用来保证胶带基本的粘接性能,并且丙烯酸酯胶粘剂采用低Tg胶粘剂为环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂在低温低湿环境下的正常使用提供基础,而本发明中的改性硅烷偶联剂由于其含有磺酸基团,因而具备较好的吸水性能,可显著提高胶带粘贴时的润湿效果,提高低湿环境下的粘接效果,同时,由于磺酸基团具备一定的酸性,可使硅烷偶联剂中的甲氧基水解,从而产生羟基,使其不仅具备一定的吸水能力,还能与基材(纤维素)上的羟基形成氢键,达到在低湿环境下与纸箱粘结强度高的目的。此外,硅烷偶联剂的主链为长链烷烃,与胶粘剂主链具备较好的相容性,使得本发明中的改性硅烷偶联剂在环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂中具备较好的分散性,能有效避免因偶联剂的加入而导致的性能大幅下降。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明中的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂包括以下组分及其质量份数:丙烯酸酯类胶粘剂100份,增粘树脂与溶剂的混合液5~15份,固化剂0.3~1.0份以及改性硅烷偶联剂5~20份。
其中,上述丙烯酸酯类胶粘剂为低Tg胶粘剂,该低Tg胶粘剂所用单体包括低Tg单体,固含量为50%,并且,上述低Tg单体为丙烯酸辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯中的至少一种。下述各实施例以及比较例中的丙烯酸酯类胶粘剂采用宁波大榭开发区综研化学有限公司生产的 NS-17DTM-D2。
上述所述增粘树脂为改性松香树脂,所述溶剂为乙酸乙酯,且混合液中两者的体积比为1∶1。
所述固化剂为多官能团异氰酸酯类,且该固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。
上述改性硅烷偶联剂通过以下步骤制备:将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂和磺化不饱和烃类化合物或其衍生物按一定比例混合,加入引发剂引发反应,获得所需的改性硅烷偶联剂。其中,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂与磺化不饱和烃类化合物或其衍生物的质量比为1∶1~5,所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或异丙苯过氧化氢中的一种。
本发明中的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂的制备方法包括以下步骤:
按上述质量份数将丙烯酸酯类胶粘剂置于预搅拌容器中,加入相应质量份数的增粘树脂与溶剂的混合液及改性偶联剂,搅拌10~20min,再加入相应质量份的固化剂,快速搅拌20~30min,可得所需的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂。
本发明中的胶带通过以下步骤制备:将上述制备的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂离型纸上,静置20min后入烘箱进行热固化,再转附于14g/m2无纺布上制成双面胶带结构,其中,涂胶厚度为95μm。
各实施例与比较例中的胶黏剂的具体配方如表1所述,并对各实施例与比较例中制备的胶带进行了性能测试,性能测试结果如表1所示。
表1中各物质的用量未注明单位的均指重量份数。
表1中剥离强度测试标准为GB2792-2014,持粘力测试标准为GB4851-2017。
表1中纸箱撕破率的测试方法:纸箱与胶带贴合面积30mm×250mm,撕破率=撕破面积/贴合面积。
表1中纸箱弹开率的测试方法:纸箱与胶带贴合面积30mm×250mm,纸箱测试数量为100个,每个纸箱贴合两条。弹开率=弹开条数/200。
上述测试中使用的瓦楞纸箱大小为230mm×160mm×130mm,纸板材料要求满足GB/T 6544《包装材料瓦楞纸板》。
Claims (8)
2.如权利要求1所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于,所述增粘树脂为改性松香树脂,所述溶剂为乙酸乙酯,且混合液中两者的体积比为1:1。
3.如权利要求1所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于,所述固化剂为多官能团异氰酸酯类。
4.如权利要求3所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。
5.如权利要求1所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于,所述磺化不饱和烃类化合物为对苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸或甲基丙烯磺酸中的一种。
6.如权利要求1所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于,所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂与磺化不饱和烃类化合物的质量比为1:1~5。
7.如权利要求1所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂,其特征在于,所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或异丙苯过氧化氢中的一种。
8.一种如权利要求1~7任一项所述的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
按上述质量份数将丙烯酸酯类胶粘剂置于预搅拌容器中,加入相应质量份数的增粘树脂与溶剂的混合液及改性偶联剂,搅拌10~20min,再加入相应质量份的固化剂,快速搅拌20~30min,可得所需的环保耐低湿丙烯酸酯类胶粘剂。
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