CN114921205B - 一种水基胶黏剂，制备方法及其应用 - Google Patents

一种水基胶黏剂，制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种水基胶黏剂，制备方法及其应用，属于胶黏领域。水基胶黏剂的制备原料包括140‑160份水、20‑30份丙烯酸、45‑53份丙二醇二甲基丙烯酸酯、30‑35份甲基丙烯酸三氟乙酯、60‑70份甲基丙烯酸羟乙酯、24‑28份八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、7‑9份乳化剂、10‑15份湿润剂。本申请的水基胶黏剂，可以应用于双面胶带的制作，相比普通的水基胶黏剂具有更好的粘接强度，不易出现胶层不均而导致的剥离强度低或移除残留等问题。

Description

一种水基胶黏剂，制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及胶黏领域，尤其是涉及一种水基胶黏剂，制备方法及其应用。
背景技术
胶黏剂可以应用于制作单面胶带或双面胶带，以双面胶带为例，其结构一般由两面涂覆有胶黏剂的基材，以及贴覆在基材一侧的离型纸组成，其中，离型纸一般为格拉辛纸，胶带的基材可以为PET薄膜、无纺布或PU泡棉等，而胶黏剂则多使用溶剂型胶黏剂或水基型胶黏剂。
区别于传统的溶剂型胶黏剂，水基胶黏剂是以水替代挥发性有机溶剂作为分散介质，在生产和使用过程中对人体更加安全，且降低了对环境的污染，因而近年来由水基型胶黏剂制成的胶带逐渐占领市场份额。
水基胶黏剂涂布于胶带基材上后，通过水分逐渐挥发干燥，胶黏成分逐渐浓缩而最终凝固在基材表面上，但是，由于水基胶黏剂的水张力较大，使得基材上涂覆均匀后的水基胶黏剂特别容易在水分挥发过程中胶液重新团聚成液珠，从而导致胶带的胶粘成分分布不均匀，使得水基胶黏剂胶带的粘接性能受影响。
发明内容
为了克服上述技术问题，本申请提供一种水基胶黏剂，制备方法及其应用。
本申请提供的一种水基胶黏剂，制备方法及其应用，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种水基胶黏剂，采用如下的技术方案：
一种水基胶黏剂，按重量份计，制备原料包括140-160份水、45-53份丙二醇二甲基丙烯酸酯、30-35份甲基丙烯酸三氟乙酯、60-70份甲基丙烯酸羟乙酯、24-28份八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、7-9份乳化剂、10-15份湿润剂。
通过采用以上组分配方，以丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯作为单体并引至八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷上，形成核壳结构的乳胶体粒子，使其涂覆在被粘物表面上能够具有较高的润湿程度，表面粗糙或者极性较低的表面能够更好地受到胶黏剂的充分附着，且在水分挥发的固结过程中不易出现因张力引发的胶液自流动集聚情况，使得水基胶黏剂凝固过程中成膜速度快、定型性更好，被粘物表面覆盖的胶层完整且厚度均匀，从而呈现出较高的剥离强度，并且由于胶黏剂形成的胶层由于内部结构稳定性好，在粘贴后移除时不易破损而残留胶体。
优选的，所述乳化剂为阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂按照1:(2～3)的质量比混合制得。
通过采用阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂以特定比例范围复配，使得乳化的体系乳液粒径小，且乳液颗粒表面上的乳化剂分子间距更大，从而使得乳液稳定性更高，有助于促进核壳乳胶体粒子的形成。
优选的，所述阴离子型乳化剂为烯丙氧基羟丙磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠的一种或多种的组合。
通过采用以上阴离子型乳化剂投加至体系中，能够使水基胶黏剂在干燥过程中乳化剂成分不易发生迁移情况，使得水基胶黏剂的初粘性以及持粘性良好。
优选的，所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚的一种或多种的组合。
通过采用以上非离子型乳化剂投加至体系中，能够更好地促进聚合从而形成稳定的乳液体系。
优选的，所述湿润剂为全氟烷基甜菜碱。
通过采用全氟烷基甜菜碱投加至体系中，使制得的水基胶黏剂具有更低的表面张力，能够更好地润湿基材表面且渗透性高，特别是一些PU泡棉基材，水基胶黏剂在干燥过程中的水分朝向泡棉方向渗透迁移，从而胶黏剂更好地与基材结合，提高了基材与胶黏剂之间的粘基力，提高了水基胶黏剂的使用粘性。
第二方面，本申请提供一种水基胶黏剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种水基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取丙烯酸、丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、乳化剂以及部分的水混合乳化均匀并超声震荡处理，得到乳化混合液；
S2、取总量20～30％的乳化混合液升温至80±2℃，搅拌反应至体系变蓝色，将剩余的乳化混合液缓慢或分多次投加至体系中，投加完成后升温至90±2℃继续反应2h，降温调节pH至6.8-7.2，得到预制胶液；
S3、称取湿润剂投入预制胶液中分散均匀，抽真空排气，获得水基胶黏剂。
通过采用上述制备方法，以半连续聚合的方式将丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯接枝于八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷上形成壳核结构的乳胶体颗粒，并通过在乳化聚合后投加湿润剂，不影响乳液的形成稳定性，且能够使得预制胶液具有更低的乳液表面张力，提高了水基胶黏剂与基料的附着性与流平性，使得水基胶黏剂具有更强的粘接性能。
优选的，步骤S2中，剩余的乳化混合液以10g/min的速度投加至体系中。
通过控制适宜的投加速度，促进体系中的各单体组分能够更好地接枝聚合反应，从而能够形成稳定性更高的预制胶液体系。
第三方面，本申请提供一种水基胶黏剂的应用，所述水基胶黏剂涂布在基材上制得单面或双面胶带。
由丙烯酸、丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷等组分制得的水基胶黏剂具有较低的表面张力以及良好的定型效果，特别适合作为胶带的原料进行应用，涂覆在PET薄膜、无纺布或PU泡棉等基材上具有良好的均匀性与结构稳定性，使得胶带具有优秀的粘接强度与低剥离残留性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过采用丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷等原料制成水基胶黏剂，使得水基胶黏剂具有更低的表面张力，对于表面粗糙或极性较低的被粘物表面具有更好的润湿摊平效果，使得水分挥发的固结过程不易形成胶体聚集而厚度不均的问题，提高了胶层整体结构稳定性，从而使水基胶黏剂具有更力理想的粘接强度；
2.通过将阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂以特定比例复配，使形成的乳胶体粒子更加稳定，促进乳液体系更好地进行聚合反应，使形成的水基胶黏剂在干燥固结过程的定型效果更好。
具体实施方式
以下结合实施例与性能检测结果对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种水基胶黏剂，其制备方法如下：
S1、称取250g的丙烯酸、500g的丙二醇二甲基丙烯酸酯、330g的甲基丙烯酸三氟乙酯、665g的甲基丙烯酸羟乙酯、265g的八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、20g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、60g的烷基酚聚氧乙烯醚以及1.5kg的水于乳化锅中，以2000r/min转速乳化30min，然后再以40KHz的超声波超声20min，得到乳化混合液；
S2、移取1kg乳化混合液于反应釜中，待体系升温至80±2℃后，加入5wt％过硫酸铵溶液2mL，以600r/min转速搅拌反应至体系开始变成蓝色，再以10g/min的滴加速度继续滴加剩余的乳化混合液，滴加过程每隔30min补充投加0.5mL的5wt％过硫酸铵溶液，共投加8次，直至乳化混合液投加完毕，反应釜升温至90±2℃继续搅拌反应2h，随后降温至30℃以下后用氨水调节pH至7.0，得到预制胶液；
S3、称取130g的全氟烷基甜菜碱投入预制胶液中，以600r/min搅拌15min，抽真空排气，获得水基胶黏剂。
实施例2
一种水基胶黏剂，其制备方法如下：
S1、称取200g的丙烯酸、450g的丙二醇二甲基丙烯酸酯、300g的甲基丙烯酸三氟乙酯、600g的甲基丙烯酸羟乙酯、240g的八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、20g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、50g的烷基酚聚氧乙烯醚以及1.35kg的水于乳化锅中，以2000r/min转速乳化30min，然后再以40KHz的超声波超声20min，得到乳化混合液；
S2、移取1kg乳化混合液于反应釜中，待体系升温至80±2℃后，加入5wt％过硫酸铵溶液2mL，以600r/min转速搅拌反应至体系开始变成蓝色，再以10g/min的滴加速度继续滴加剩余的乳化混合液，滴加过程每隔30min补充投加0.5mL的5wt％过硫酸铵溶液，直至乳化混合液投加完毕，反应釜升温至90±2℃继续搅拌反应2h，随后降温至30℃以下后用氨水调节pH至7.0，得到预制胶液；
S3、称取100g的全氟烷基甜菜碱投入预制胶液中，以600r/min搅拌15min，抽真空排气，获得水基胶黏剂。
实施例3
一种水基胶黏剂，其制备方法如下：
S1、称取300g的丙烯酸、530g的丙二醇二甲基丙烯酸酯、350g的甲基丙烯酸三氟乙酯、700g的甲基丙烯酸羟乙酯、280g的八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、30g的烯丙氧基羟丙磺酸钠、60g的壬基酚聚氧乙烯醚以及1.6kg的水于乳化锅中，以2000r/min转速乳化30min，然后再以40KHz的超声波超声20min，得到乳化混合液；
S2、移取1kg乳化混合液于反应釜中，待体系升温至80±2℃后，加入5wt％过硫酸铵溶液2mL，以600r/min转速搅拌反应至体系开始变成蓝色，再以10g/min的滴加速度继续滴加剩余的乳化混合液，滴加过程每隔30min补充投加0.5mL的5wt％过硫酸铵溶液，共投加8次，直至乳化混合液投加完毕，反应釜升温至90±2℃继续搅拌反应2h，随后降温至30℃以下后用氨水调节pH至7.0，得到预制胶液；
S3、称取150g的全氟烷基甜菜碱投入预制胶液中，以600r/min搅拌15min，抽真空排气，获得水基胶黏剂。
实施例4
一种水基胶黏剂，其制备方法如下：
S1、称取200g的丙烯酸、450g的丙二醇二甲基丙烯酸酯、300g的甲基丙烯酸三氟乙酯、600g的甲基丙烯酸羟乙酯、240g的八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、10g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、60g的烷基酚聚氧乙烯醚以及1.35kg的水于乳化锅中，以2000r/min转速乳化30min，然后再以40KHz的超声波超声20min，得到乳化混合液；
S2、移取1kg乳化混合液于反应釜中，待体系升温至80±2℃后，加入5wt％过硫酸铵溶液2mL，以600r/min转速搅拌反应至体系开始变成蓝色，再以10g/min的滴加速度继续滴加剩余的乳化混合液，滴加过程每隔30min补充投加0.5mL的5wt％过硫酸铵溶液，直至乳化混合液投加完毕，反应釜升温至90±2℃继续搅拌反应2h，随后降温至30℃以下后用氨水调节pH至7.0，得到预制胶液；
S3、称取100g的全氟烷基甜菜碱投入预制胶液中，以600r/min搅拌15min，抽真空排气，获得水基胶黏剂。
对比例
对比例1：一种水基胶黏剂，与实施例1的不同之处在于，对比例1的S1中以等量的甲基丙烯酸羟乙酯替换甲基丙烯酸三氟乙酯以及八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷。
对比例2：一种水基胶黏剂，与实施例1的不同之处在于，对比例2的S1中以等量的甲基丙烯酸羟乙酯替换甲基丙烯酸三氟乙酯。
对比例3：一种水基胶黏剂，与实施例1的不同之处在于，对比例2的S1中以等量的甲基丙烯酸羟乙酯替换八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷。
性能检测试验
1、检测试样：将实施例1-4以及对比例1-3制成的水基胶黏剂分别涂覆在相同规格的PU泡棉基材上，涂覆量均为1mg/c㎡，涂覆后置于30℃下风干24h后进行检测，各实施例以及对比例的PU泡棉胶带试样重复做10个，计算检测结果平均值。
2、检测项目：检测依据《胶粘带剥离强度的试验方法》GB/T 2792-2014进行持粘性(包括粘贴脱离时间与位移量)以及粘接性(包括剥离强度与胶体残留观察)的检测，各项检测试样的检测结果平均值记录如下表：
根据以上检测结果可以看出，实施例1-4使用丙烯酸、丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷制得的水基胶黏剂具有良好的粘接性以及持粘性，剥离强度达到1N/mm以上，接近溶剂型胶黏剂的粘接性能，应用于胶带上起到良好的粘接效果。
另外，从胶体残留情况上可以看出，以对比例1-3在剥离后有一定的胶体残留现象，说明甲基丙烯酸三氟乙酯以及八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷的添加是使得胶黏剂内聚力具有较高水平的关键所在。
从实施例4与实施例2相比可以看出，以阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂按照1:(2～3)的质量比混合能够提高水基胶黏剂的胶体稳定性，呈现出良好的持粘效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种水基胶黏剂，其特征在于，按重量份计，制备原料包括135-160份水、20-30份丙烯酸、45-53份丙二醇二甲基丙烯酸酯、30-35份甲基丙烯酸三氟乙酯、60-70份甲基丙烯酸羟乙酯、24-28份八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、7-9份乳化剂、10-15份湿润剂；
所述乳化剂为阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂按照1:(2～3)的质量比混合制得。
2.根据权利要求1所述的一种水基胶黏剂，其特征在于，所述阴离子型乳化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种水基胶黏剂，其特征在于，所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种水基胶黏剂，其特征在于，所述湿润剂为全氟烷基甜菜碱。
5.一种水基胶黏剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-4任一项所述的一种水基胶黏剂，该制备方法包括以下步骤：
S1、 称取丙烯酸、丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、八(三甲基硅氧烷)倍半硅氧烷、乳化剂以及部分的水混合乳化均匀并超声震荡处理，得到乳化混合液；
S2、取总量20～30%的乳化混合液升温至80±2℃，搅拌反应至体系变蓝色，将剩余的乳化混合液缓慢或分多次投加至体系中，投加完成后升温至90±2℃继续反应2h，降温调节pH至6.8-7.2，得到预制胶液；
S3、称取湿润剂投入预制胶液中分散均匀，抽真空排气，获得水基胶黏剂。
6.根据权利要求5所述的一种水基胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，剩余的乳化混合液以10g/min的速度投加至体系中。
7.一种如权利要求1-4任一项所述水基胶黏剂的应用，其特征在于，所述水基胶黏剂涂布在基材上制得单面或双面胶带。
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