CN114479629A - 一种用于手套的浸渍涂料及制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法 - Google Patents

一种用于手套的浸渍涂料及制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于手套、尤其是丁腈手套的浸渍涂料，所述涂料包含以下组分：树脂乳液40‑60重量％；水20‑40重量％；蜡助剂3‑20重量％；润湿剂0.5‑2重量％；分散剂0.3‑1.0重量％；功能性助剂3‑10重量％；消光粉0‑1.0重量％；消泡剂0.3‑0.8重量％；和流变助剂0.5‑3.0重量％；基于涂料的总重量计；其中所述树脂乳液为至少一种选自以下的树脂乳液：水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液；其中所述水性聚氨酯树脂乳液的固含量为25％‑40％，所述水性丙烯酸树脂乳液的固含量为35％‑50％，分别基于乳液的总重量计；并且其中所述功能性助剂为至少一种选自以下的物质：硅油类、超高分子硅酮类、酰胺类、油脂类。

Description

一种用于手套的浸渍涂料及制备丁腈橡胶-涂层复合手套的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于手套、尤其是丁腈手套的浸渍涂料；以及使用本发明的浸渍涂料制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法。
背景技术
健康防护手套作为消耗品被广泛地应用于医疗机构、服务业、制造业等众多行业以及个人。人们的防疫意识不断提升，导致全球范围内一次性防护手套的需求量持续增长。丁腈手套具有优异的物理性能和耐化学性，是一种应用广泛、防护性能良好的手套，具有防胶乳过敏、高弹性、高贴合舒适性、优异的耐腐性等优点。目前，一次性丁腈手套广泛应用于医疗检查、简单医疗手术、服务业(如食品加工)、制造业(如电子加工)、印染、实验室以及日常清洁卫生、个人防护等领域。
目前，一次性丁腈手套生产后处理工艺以氯洗工艺为主，氯气清洁可以降低丁腈手套表面的粘性，使手套更加柔软光滑，易于佩戴。然而，氯洗工艺所用原料(氯气、次氯酸钠)为剧毒物品，操作环境恶劣，产生严重的环境污染，并且生产线建设复杂、成本较高(例如由于处理废气与废水等)。
近年来，技术人员旨在通过研发新的涂层工艺解决粘性大、难佩戴的问题，但是目前经涂层涂覆的手套存在手感爽滑性差、易粘连、易浮白等问题。例如，CN1287497A公开了一种带有用硅氧烷浸过的聚氨酯内涂层的无粉手套，该发明手套的聚氨酯涂层也可被氯化，而不会发生由于氯化过程所引起的明显的降解。CN112794972A描述了一种丁腈胶- 聚氨酯复合手套，其由丁腈胶-聚氨酯复合乳液制备。CN101003165A记载了一种一次性丁腈橡胶-聚氨酯复合手套的制造方法，包括首先在模具上形成一层丁腈橡胶基膜，然后再浸涂水性聚氨酯乳液，在丁腈橡胶基膜外形成两层具有不同功能的聚氨酯膜，其中第一层聚氨酯膜为低伸长时低模量性能的水性聚氨酯乳液形成的膜，第二层聚氨酯膜为具有润滑作用的水性聚氨酯(例如，有机硅接枝的水性聚氨酯)乳液形成的膜，并且其中聚氨酯占手套总重量的比例为3-15％。可见，该方法须浸涂两层聚氨酯乳液，工艺复杂，并且手套成品中聚氨酯占比较大，成本偏高。
因此，需要一种制备丁腈手套的涂层方法，其能够替代氯洗，生产流程简单，成本低；并且允许单次涂覆涂料，解决现有的涂层方法中浸涂工艺复杂、成本高的问题，同时使得所得手套产品手感爽滑、不易粘连、不易浮白。
发明内容
本发明提供一种用于手套、尤其是丁腈手套的浸渍涂料，所述涂料包含以下组分：
Figure BDA0003432917910000021
和
基于涂料的总重量计；
其中所述树脂乳液为至少一种选自以下的树脂乳液：水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液；其中所述水性聚氨酯树脂乳液的固含量为25％-40％，所述水性丙烯酸树脂乳液的固含量为35％-50％，分别基于乳液的总重量计。
本发明还提供一种制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法，其包括将丁腈手套浸入上述浸渍涂料的步骤。
本发明还提供一种一次性丁腈橡胶-涂层复合手套，其通过一次性丁腈手套浸渍本发明的浸渍涂料获得，或通过本发明的制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法获得。
采用本发明的涂料浸涂，从工艺上可排除氯处理工艺产生的大量废气废水，并且缩短生产流程，所得手套产品手感爽滑、不易粘连、不易浮白；并且成本降低。
具体实施方式
本发明提供一种用于手套、尤其是丁腈手套的浸渍涂料，所述涂料包含以下组分：
Figure BDA0003432917910000031
和
基于涂料的总重量计；
其中所述树脂乳液为至少一种选自以下的树脂乳液：水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液；其中所述水性聚氨酯树脂乳液的固含量为25％-40％，所述水性丙烯酸树脂乳液的固含量为35％-50％，分别基于乳液的总重量计；并且
其中所述功能性助剂为至少一种选自以下的物质：硅油类、超高分子硅酮类、酰胺类、油脂类。
在一个实施方案中，水性聚氨酯树脂乳液为分子量2000-4000的聚酯或聚碳酸酯或聚醚多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)合成的羧酸型或磺酸型阴离子型乳液，其中所述水性聚氨酯树脂乳液的固含量为20-35％，以乳液的总重量计。在一个实施方案中，水性丙烯酸树脂乳液为硅烷基改性的丙烯酸乳液或纯丙烯酸乳液或苯乙烯改性的丙烯酸乳液。在一个实施方案中，所述水性丙烯酸树脂乳液的TG为在10-85℃，固含量为 40-45％，以乳液的总重量计。
在一个实施方案中，所述树脂乳液优选Joncryl538、Dolphin-1072T、 Dolphin-1327、AH-1720A。
在一个实施方案中，所述蜡助剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡等合成蜡化合物，优选水性聚乙烯蜡化合物乳液，更优选 PEW-2011、PEW-2013、PEW-2016。
在一个实施方案中，所述润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、硅氧烷类共聚物等非离子型表面活性剂，或烷基硫酸盐、脂肪酸或脂肪酸硫酸盐、磺酸盐、羧酸盐、磷酸酯(盐)等离子型表面活性剂，优选硅氧烷共聚物、聚氧乙烯醚类表面活性剂，更优选非离子型的聚醚改性的聚硅氧烷表面活性剂，甚至更优选TEGO245、TEGO4100、YMT-328、YMT-245、YMT-320。
在一个实施方案中，所述分散剂为阴离子型或非离子型水性分散剂，在一个实施方案中，所述分散剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物、任选地改性的聚酯-丙烯酸酯聚合物、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。在一个优选的实施方案中，所述分散剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物、任选地改性的聚酯-丙烯酸酯聚合物。在另一个优选的实施方案中，所述分散剂为BYK-190、
Figure BDA0003432917910000041
在一个实施方案中，所述功能性助剂为至少一种选自以下的物质：有机硅类功能助剂或甘油酯类功能助剂，优选DY-9238、DC-51、甘油酯等。
在一个实施方案中，所述消光粉为二氧化硅消光粉，优选平均粒径为2-10μm、吸油值为200-300g/100g的消光粉。
在一个实施方案中，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚等聚醚类，或乳化硅油有机硅类，或聚醚改性聚硅氧烷类，或高碳醇脂肪酸酯复合物、或炔二醇类，优选有机硅类、聚醚改性硅氧烷类、炔二醇类，更优选FOAMEX 812、Foamic-022、BYK-028。
在一个实施方案中，所述流变助剂为水溶性高分子化合物，包含纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等纤维素类，或聚氧乙烯类，或聚丙烯酸类，或聚氨酯类，或聚丙烯酰胺类。优选缔合型聚氨酯类、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液类，更优选Acrysol RM-8W、BYK420、BYK425。
在一个实施方案中，所述树脂乳液和功能性助剂的重量比为3-20:1，优选4-18:1，更优选5-15:1，最优选7-12:1。
在一个实施方案中，所述树脂乳液的重量与功能性助剂和蜡助剂的总重量的比例为1-10:1，优选1.5-7:1，更优选2-6:1，最优选2.5-4:1。
本发明还提供一种制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法，其包括将丁腈手套浸入上述浸渍涂料的步骤。
在本发明的方法的一个实施方案中，其使用本发明的浸渍涂料进行涂覆，包括以下步骤：
a)通过手模前处理、浸胶乳、沥滤的方法制得丁腈手套；
b)将步骤a)制备的丁腈手套浸入本发明的浸渍涂料，其中所述涂料包含以下组分：
Figure BDA0003432917910000051
和
基于涂料的总重量计；
其中所述树脂乳液为至少一种选自以下的树脂乳液：水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液；其中所述水性聚氨酯树脂乳液的固含量为25％-40％，所述水性丙烯酸树脂乳液的固含量为35％-50％，分别基于乳液的总重量计；
浸渍涂料的温度不高于50℃，浸渍持续时间为6-8秒；
c)将步骤b)制备的复合手套在100-130℃的烘箱中烘干60-70秒，然后卷边，再在110-130℃的烘箱中硫化15-20分钟；
d)将步骤c)制备的复合手套烘干，脱模，得到一次性丁腈橡胶- 涂层复合手套。
在一个实施方案中，步骤b)中所述浸渍涂料的温度为20-45℃。
在一个实施方案中，步骤a)包括以下步骤：
洗模，依次经过酸洗，酸槽pH值为0-4；碱洗，碱槽pH值为9-13；热水洗，温度50-80℃，补充水量700-800kg/h；在50-75℃下，浸凝固剂(18％CaNO3+2％CaCO3混合水溶液)10-20秒；再在100-150℃下，烘干70-120秒；再在搅拌速度13-18RPM，浸丁腈乳胶10-20秒，丁腈乳胶温度为25-35℃，固含量18-25％；再在100-130℃，烘干60-70秒；然后补充水，水温35-65℃，水量600-800kg/h，沥滤90-150秒；再在 100-130℃下烘干30-50秒，得到丁腈手套。
在一个实施方案中，本发明的方法制备的手套涂层的厚度为0.5-10 μm，优选1-5μm，更优选1-3μm。
在一个实施方案中，本发明的方法制备的手套涂层树脂的重量比例为0.1至5％，优选0.3至4％，更优选0.3至3％，还更优选0.4至2％，最优选0.5至1％，基于手套的总重量计。
本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套具有良好的穿戴舒适性，爽滑性好，易于穿戴。例如，本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套在约50-100℃的温度下，在约1-10kg的重量压力下放置1-24h不粘连。
在本发明的制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法中，所使用的浸渍涂料与关于浸渍涂料的描述具有相同的含义。
本发明提供一种一次性丁腈橡胶-涂层复合手套，其通过一次性丁腈手套浸渍本发明的浸渍涂料获得，或通过本发明的制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法获得。
本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套具有良好的物理和化学性能。在一个实施方案中，本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套的断裂伸长率大于 600％，优选大于650％，更优选大于680％，根据GB/T528-2009标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定，测定试样为哑铃状试样。
在一个实施方案中，本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套的100％定伸应力为0.5-3MPa，优选0.8-2.5MPa，更优选1-2MPa，根据GB/T528-2009 标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定，测定试样为哑铃状试样。在一个实施方案中，本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套的500％定伸应力为4-12MPa，优选4.5-10MPa，更优选5-8MPa，根据GB/T528-2009标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定，测定试样为哑铃状试样。
在一个实施方案中，本发明的丁腈橡胶-涂层复合手套的拉伸强度为 15-35MPa，优选18-32MPa，更优选20-30MPa，GB/T528-2009标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定，测定试样为哑铃状试样。
采用本发明的涂料浸涂，从工艺上可排除氯处理工艺产生的大量废气废水，并且缩短生产流程，所得手套产品手感爽滑、不易粘连、不易浮白。
本发明通过以下实施例进行更详细的阐述，但是不限于此。
实施例
I.浸渍涂料的制备
实施例1：
将2.50kg Dolphin-1327聚氨酯树脂加入带有搅拌装置的配料罐中，进行分散搅拌，搅拌同时依次加入去离子水1.35kg、PEW-2013蜡乳液0.75kg，TEGO4100润湿剂0.03kg，BYK-190分散剂0.03kg，DY-9238 功能性助剂0.25kg，BYK-028消泡剂0.01kg，BYK425流变助剂0.08kg，所有物料添加完之后，高速搅拌1h，得5kg浸渍涂料。
实施例2：
将2.25kg Joncryl538丙烯酸树脂加入配料罐中，进行分散搅拌，搅拌同时依次加入去离子水1.50kg、PEW-2013蜡乳液0.9kg，YMT-320 润湿剂0.05kg，
Figure BDA0003432917910000071
分散剂0.05kg，DC-51功能性助剂 0.15kg，ACEMATT OK 520消光粉0.03kg，Foamic-022消泡剂0.02kg， Acrysol RM-8W流变助剂0.05kg，所有物料添加完之后，高速搅拌1h，得5kg浸渍涂料。
实施例3：
将2.75kg Dolphin-1072T丙烯酸树脂加入配料罐中，进行分散搅拌，搅拌同时依次加入去离子水1.2kg、PEW-2011蜡乳液0.50kg，YMT-328 润湿剂0.04kg，
Figure BDA0003432917910000081
分散剂0.03kg，单硬脂酸甘油酯功能性助剂0.4kg，FOAMEX 812消泡剂0.02kg，BYK420流变助剂0.06kg，所有物料添加完之后，高速搅拌1h，得5kg浸渍涂料。
对比例1
将2.70kg Dolphin-1327聚氨酯树脂加入带有搅拌装置的配料罐中，进行分散搅拌，搅拌同时依次加入去离子水1.35kg、PEW-2013蜡乳液 0.75kg，TEGO4100润湿剂0.03kg，BYK-190分散剂0.03kg，DY-9238 功能性助剂0.05kg，BYK-028消泡剂0.01kg，BYK425流变助剂0.08kg，所有物料添加完之后，高速搅拌1h，得5kg浸渍涂料。
对比例2
将2.70kg Dolphin-1327聚氨酯树脂加入带有搅拌装置的配料罐中，进行分散搅拌，搅拌同时依次加入去离子水1.35kg、PEW-2013蜡乳液 0.05kg，TEGO4100润湿剂0.03kg，BYK-190分散剂0.03kg，DY-9238 功能性助剂0.25kg，BYK-028消泡剂0.01kg，BYK425流变助剂0.08kg，所有物料添加完之后，高速搅拌1h，得5kg浸渍涂料。
对比例3
将1.75kg Dolphin-1327聚氨酯树脂加入带有搅拌装置的配料罐中，进行分散搅拌，搅拌同时依次加入去离子水1.35kg、PEW-2013蜡乳液 0.75kg，TEGO4100润湿剂0.03kg，BYK-190分散剂0.03kg，DY-9238 功能性助剂1kg，BYK-028消泡剂0.01kg，BYK425流变助剂0.08kg，所有物料添加完之后，高速搅拌1h，得5kg浸渍涂料。
II.丁腈手套的制备
实施例4：本发明的丁腈手套的制备
将实施例1制备的浸渍涂料与水以1:10的比例稀释，随后按照本发明的丁腈手套涂层工艺进行手套制备：
a)洗模，依次经过酸洗，酸槽pH值为约2；碱洗，碱槽pH值为约11；热水洗，温度650℃，补充水量750kg/h；在65℃下，浸凝固剂 (18％CaNO3+2％CaCO3混合水溶液)15秒；再在125℃下，烘干90 秒；再在搅拌速度15RPM，浸丁腈乳胶15秒，丁腈乳胶温度为30℃，固含量20％；再在110℃，烘干60秒；然后补充水，水温50℃，水量 700kg/h，沥滤120秒；再在120℃下烘干40秒，得到丁腈手套；
b)将步骤a)制备的丁腈手套浸入根据实施例1制备的浸渍涂料的经稀释的涂料；
c)将步骤b)制备的复合手套在120℃的烘箱中烘干60秒，然后卷边，再在120℃的烘箱中硫化20分钟；
d)将步骤c)制备的复合手套在100℃下烘干，脱模，得到一次性丁腈橡胶-涂层复合手套。
实施例5-6和对比例4-6
将实施例2至3制备的浸渍涂料和对比例1至3的浸渍涂料分别与水以1:10的比例稀释，随后按照实施例4的制备方法制备得到手套产品。
对比例7：基于氯洗工艺的丁腈手套的制备
制备PPM为约250的氯水，按照丁腈手套氯洗处理工艺进行手套制备：
手模前处理→浸胶乳→沥滤→卷唇→硫化→氯洗→漂洗→隔离剂→烘干→脱模。具体步骤如下：
a)洗模，依次经过酸洗，酸槽PH值为约2；碱洗，碱槽PH值为约11；热水洗，温度650℃，补充水量750kg/h；在65℃下，浸凝固剂 (18％CaNO3+2％CaCO3混合水溶液)15秒；再在125℃下，烘干90 秒；再在搅拌速度15RPM，浸丁腈乳胶15秒，丁腈乳胶温度为30℃，固含量20％；再在110℃，烘干60秒；然后补充水，水温50℃，水量 700kg/h，沥滤120秒；再在120℃下烘干40秒，得到丁腈手套；
b)将步骤b)制备的手套在120℃的烘箱中烘干60秒，然后卷边，再在120℃的烘箱中硫化20分钟；
c)氯洗用PPM为约250氯水进行清洗步骤c)制备的手套1-3分钟；
e)反渗透纯水漂洗3次，每次20分钟；
f)将步骤e)制备的复合手套在100℃下烘干，脱模，得到一次性丁腈橡胶手套。
手套性能测试：
表1物理性能测试
Figure BDA0003432917910000091
Figure BDA0003432917910000101
手套物理性能测试按照GB/T528-2009标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定，测定试样为哑铃状试样。
选择10位使用者盲测实施例手套产品的穿戴舒适性，并将结果汇总如下表2。
表2穿戴舒适性
样品 试验结果
实施例4 爽滑性好，易穿戴
实施例5 爽滑性好，易穿戴
实施例6 爽滑性好，易穿戴
对比例4 爽滑性差，不易穿戴
对比例5 爽滑性差，不易穿戴
对比例6 爽滑性好，易穿戴
对比例7 爽滑性好，易穿戴
在温度70±2℃的温度、和重量3±0.2kg的压力条件下加速老化，并在8h后观察粘连情况以及浮白现象。结果示于下表3。
表3粘连试验
样品 粘连性 浮白现象
实施例4 不粘连 不浮白
实施例5 不粘连 不浮白
实施例6 不粘连 不浮白
对比例4 粘连 不浮白
对比例5 粘连 不浮白
对比例6 不粘连 浮白
对比例7 粘连 不浮白

Claims (10)

1.一种用于手套的浸渍涂料，所述浸渍涂料包含以下组分，基于涂料的总重量计：
Figure FDA0003432917900000011
基于涂料的总重量计；
其中所述树脂乳液为至少一种选自以下的树脂乳液：水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液；其中所述水性聚氨酯树脂乳液的固含量为25％-40％，所述水性丙烯酸树脂乳液的固含量为35％-50％，分别基于乳液的总重量计；并且
其中所述功能性助剂为至少一种选自以下的物质：硅油类、超高分子硅酮类、酰胺类、油脂类。
2.根据权利要求1所述的浸渍涂料，其中所述树脂乳液为45-55重量％，基于涂料的总重量计。
3.根据权利要求1或2所述的浸渍涂料，其中所述功能性助剂为3-8重量％，基于涂料的总重量计。
4.根据权利要求1或2所述的浸渍涂料，其中所述蜡助剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡等合成蜡化合物，优选水性聚乙烯蜡化合物乳液。
5.根据权利要求1或2所述的浸渍涂料，其中所述树脂乳液和功能性助剂的重量比为3-20:1，优选4-18:1，更优选5-15:1，最优选7-12:1；其中所述树脂乳液的重量与功能性助剂和蜡助剂的总重量的比例为1-10:1，优选1.5-7:1，更优选2-6:1，最优选2.5-4:1。
6.一种制备丁腈橡胶-涂层复合手套的方法，其包括将丁腈手套浸入根据权利要求1-5中任一项所述的浸渍涂料的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其包括以下步骤：
a)通过手模前处理、浸胶乳、沥滤的方法制得丁腈手套；
b)将步骤a)制备的丁腈手套浸入根据权利要求1-5中任一项所述的浸渍涂料，所述浸渍涂料的温度不高于50℃，浸渍持续时间为6-8秒；
c)将步骤b)制备的复合手套在100-130℃的烘箱中烘干60-70秒，然后卷边，再在110-130℃的烘箱中硫化15-20分钟；
d)将步骤c)制备的复合手套烘干，脱模，得到一次性丁腈橡胶-涂层复合手套。
8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤b)中所述浸渍涂料的温度为20-45℃。
9.一种丁腈橡胶-涂层复合手套，其通过丁腈手套浸渍根据权利要求1-5中任一项所述的浸渍涂料获得，或通过权利要求6-8中任一项所述的方法获得。
10.根据权利要求9所述的手套，其中所述手套的断裂伸长率大于600％，优选大于650％，更优选大于680％，根据GB/T528-2009标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定；100％定伸应力为0.5-3MPa，优选0.8-2.5MPa，更优选1-2MPa，根据GB/T528-2009标准通过硫化橡胶拉伸应力应变测试方法在25℃标准温度下进行测定。
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